5G网络切片中的虚拟网络功能管理器映射算法

徐一凡，孟旭东

(1.南京邮电大学，江苏 南京 210003;2.江苏省电信网络融合实验室，江苏 南京 210003)

1 概 述

5G网络中通过虚拟化将一个物理网络分成多个切片网络来应对不同的应用场景[1]。网络切片是一组虚拟网络功能(virtualized network function，VNF)及其资源组成的一个完整的逻辑网络[2]。5G中使用NFV的管理和编排(management and orchestration，MANO)模块来实现切片的部署和管理。

在欧洲电信标准协会(European telecommunication standards institute，ETSI)定义的NFV架构框架中，包括VNF，网络功能虚拟化基础设施(network function virtualization infrastructure，NFVI)和MANO框架[3]。VNF是网络功能的软件实现，NFVI是VNF部署的环境,是硬件和软件资源的组合，可以跨越分散的地理位置，其节点称为NFVI存在点(NFVI-PoP)。

NFV MANO框架能够在满足运营商要求(例如性能和可靠性)的同时，实现资源，VNF和网络服务(network service，NS)的自动化管理[4]。它包含三个功能块：虚拟化基础设施管理器(virtualized infrastructure manager，VIM)，VNFM和NFVO。MANO模块通过一组已定义好的参考点与NFV架构框架中的其他功能模块进行通信[5]。

在MANO中，VIM负责对整个NFVI资源的管理和监控，例如管理配置硬件资源和虚拟化资源，收集和报告资源故障和性能信息等。VNFM负责VNF的生命周期管理，包括VNF的实例化，VNF容量的缩放，VNF更新和改进，VNF的终结(释放VNF占用的NFVI资源)。NFVO负责在操作域内NS的管理和相应策略的制定，并且通过与VNFM的协作确保VNF实例满足性能与可靠性要求[6]。

鉴于MANO功能模块所涵盖的角色，它在物理网络中的部署位置对切片的性能有重要影响。因为MANO功能块之间通过广域网(wide area network，WAN)链路进行通信，所以在实际的切片网络中，延迟是难以避免的。这些延迟因地点不同而有所不同，并随着网络流量的改变而改变[7]。……