基于NFV的网络中函数计算的最优传输时延：网络编码与冗余计算的作用

在本文中，我们研究基于NFV的网络中的时延最小化问题。在此类系统中，任何请求的最终目标是在网络中计算一系列函数，其中每个函数只能在特定节点子集上计算。在传统方法中，对每个函数，我们从相应节点子集中选一个节点来计算该函数。相反，在这项工作中，我们允许每个函数冗余地在多个节点并行计算，以响应给定请求。我们指出，这种计算冗余不仅提升网络可靠性，而且或许出人意料地降低整体传输时延。具体而言，我们确立通过明智选择计算各函数的节点子集，并结合线性网络编码方案传递每次计算结果，可刻画并实现最优端到端传输时延。此外，我们表明使用此种技术相比传统方法可显著减小传输时延。在某些场景中，此种减小甚至可随网络规模而扩展。更确切地说，将可并行计算给定函数的节点数按某一乘性因子增加，端到端时延也将按相同因子减小。而且，我们表明尽管一般而言为每个计算寻找节点子集是复杂的整数规划，但可提出近似算法以降低计算复杂度。事实上，对于给定函数的计算节点数以上界为常数情形，可提出动态规划方案在多项式时间内找到最优子集。我们的数值模拟证实了相比传统方法所获得的性能增益。