基于SDN/NFV的网络功能并行化机制

The next generation (5G) mobile communication systems need to address technical scenarios including seamless wide-area coverage, hot-spot high-capacity, low power massive connections, and low latency high reliability. These pose great challenges on data transmission and service to mobile communication networks. Especially, it is crucial to meet the end-to-end latency requirements for delay-sensitive applications ranging from auto-driving vehicles to industrial automatically control, etc. It is yet a big technical challenge. In this project, we plan to thoroughly investigate network function parallelization mechanisms, aiming at significantly decreasing end-to-end data transport delay in software defined network (SDN) and network function virtualization (NFV) based mobile networks. We plan to propose a two-tier optimization framework for network function parallelization at virtual network tier and multi-core physical tier, with aim to meet the requirements on latency and high reliability in end-to-end data transport while achieving high resource utilization. The objectives of this proposal include: providing effective solutions to the key technical problems under the proposed new framework, producing high-level novel theoretical and technical research results. The achievements of this project will provide fundamental reference and support to the standardization of 5G mobile network architecture, and to occupying the strategic high ground in the technology development and business applications of the next generation mobile networks.

未来移动通信网络面临的主要技术场景包括连续广域宽带覆盖、低功耗海量连接和低时延高可靠传输, 系统将面临巨大的数据传输和服务压力，特别是满足端到端时延要求对于自动驾驶、工业控制以及其他高度时延敏感型业务的广泛应用非常关键，也是一个巨大的挑战。本项目从基于SDN/NFV的移动通信网络中网络功能并行化的思想出发，以降低数据传输时延为目标，提出新颖的网络功能并行化与物理网络多核并行处理两层联合优化框架，突破网络功能模块并行处理关键技术，实现网络资源的灵活管理和优化配置，满足低时延、高可靠的数据传输需求，形成高水平创新理论和技术成果。本项目的研究将为未来基于SDN/NFV的移动网络中支持URLCC业务突破关键技术，为我国下一代无线通信的技术开发、标准制定以及市场应用，提供有益的理论基础和技术手段。

在本项目的研究中，针对未来移动通信网络中低时延业务的传输和服务需求，深入地分析和研究了基于SDN/NFV的移动通信网络中的网络功能并行化技术。首先，分析和研究了网络功能并行化部署的特点和难点，设计了网络功能并行化与物理网络多核并行处理的两层网络功能并行化架构。以此为基础，从面向低时延服务的并行化网络功能智能部署、面向高可靠服务的网络功能并行化部署以及面向边缘网络的网络功能并行化部署等方面开展了具体的研究工作，设计了一套基于SDN/NFV的移动通信网络中网络功能并行化部署和动态优化部署的有效技术方案，并实现了仿真实验平台，完成了技术研究报告。在国内外一流学术期刊和会议发表学术论文32篇，其中包括IEEE期刊论文15篇；申请国家技术发明专利3项；培养博士生6名，硕士生5名。通过本项目的研究，我们对SDN/NFV的移动通信网络中的按需服务和网络功能动态部署机理有了深刻的理解，对相关的网络功能并行化技术进行了深入的研究和分析，为面向未来下一代移动通信网络的高效智能网络服务技术的后续研究打下了基础。