5G 网络中优化的节能虚拟化与内容缓存
网络与互联网体系结构
2021-02-02 v1 信号处理
摘要
网络功能虚拟化(NFV)与内容缓存是两项对网络运营商与设计者极具潜力的技术。本文优化 5G 网络中 NFV 与内容缓存的部署,并聚焦于相关的功耗节省。此外,它引入了一种将内容缓存与 NFV 结合于一个面向节能 5G 网络的集成架构中的方法。我们建立了混合整数线性规划(MILP)模型,通过联合优化缓存大小、虚拟机(VM)工作负载以及缓存节点与 VM 的位置来最小化总功耗。结果在核心网络虚拟机(CNVM)间流量的影响下进行了考察。结果表明:在一天中的繁忙时段,光线路终端(OLT)接入网节点是内容缓存与托管 VM 的最优位置,而在非高峰时段,基于 IP over WDM 的核心网节点是缓存与 VM 放置的最优位置。此外,结果显示对于视频流服务,纯虚拟化方法优于纯缓存方法——在不考虑 CNVM 间流量时,纯虚拟化方法相较纯缓存方法最高节省 7%(平均 5%)功耗,在 CNVM 间流量占总回程流量 10% 时最高节省 6%(平均 4%)。另一方面,集成方法相较纯虚拟化方法在有无 CNVM 间流量时均最高节省 15%(平均 9%)功耗,且相较纯缓存方法在无非 CNVM 间流量时最高节省 21%(平均 13%)、在考虑 CNVM 间流量时最高节省 20%(平均 12%)。为验证 MILP 模型并实现我们方法中的实时运行,我们开发了一种启发式算法。
引用
@article{arxiv.2102.01001,
title = {Optimized Energy Efficient Virtualization and Content Caching in 5G Networks},
author = {Ahmed N. Al-Quzweeni and Ahmed Q. Lawey and Taisir E. H. Elgorashi and Jaafar M. H. Elmirghani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.01001},
year = {2021}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1812.09416