ĐA DUGNG TRONG NEV
2.3. Các mô hình tối ưu
2.3.2. Điều khiến lưu lượng theo nhiều khoảng thời gian
Vì lưu lượng dữ liệu của các yêu cầu dịch vụ thay đổi trong các khoảng thời gian khác nhau theo nhu cầu người sử dụng nên bài toán điều khiển lưu lượng EP xem xét đa dạng về lưu lượng yêu cầu dịch vụ và biểu phí định tuyến trong các khoảng thời gian khác nhau nhằm tối thiểu tong chi phí định tuyến. Phần này xây dựng mô hình toán học cho bài toán điều khiển lưu lượng EP dưới dạng MILP tiến tới tìm hệ thống trọng số liên kết tối ưu trên nhiều khoảng thời gian và đảm bảo các ràng buộc về tài nguyên NFVI cũng như các ràng buộc về yêu
cầu dịch vụ. Mô hình tối ưu của bài toán EP được phát triển mở rộng từ mô
hình tối wu MILP của bài toán ED ở phần 2.3.1.
Hệ thống NFV được biểu diễn bởi đồ thị có hướng G = (V, E) và tập 7 được sử dụng để biểu diễn tập các khoảng thời gian. Do có xem xét sự đa dạng về lưu
lượng dữ liệu va chi phí định tuyến trên các liên kết theo các khoảng thời gian khác nhau nên mỗi yêu cau dịch vụ đ yêu cầu một chuỗi các chức năng mạng
53
ảo từ một nút nguồn đến một nút đích với một lưu lượng dữ liệu khác nhau hy
(bps) trong các khoảng thời gian t khác nhau. Tương tự như vậy, chi phí định
tuyến ($) cần thiết để định tuyến cho mỗi 1bps lưu lượng dữ liệu trong khoảng
thời gian £ của liên kết e là Ce.
Dựa trên dữ liệu và các yêu cầu dịch vụ, hệ thống trọng số liên kết w = {we :e € E}, các tài nguyên có sẵn, chi phí định tuyến của các liên kết trong các khoảng thời gian khác nhau và kỹ thuật định tuyến ECMP, hệ thống sẽ quyết
định phương án phân bồ luồng dit liệu x(w) = {xepa :e € E,d € D,p€ Py,t € 7}
trong đó vena là biến không âm biểu diễn lưu lượng dữ liệu trên liên kết e thuộc
về luồng dữ liệu p của yêu cầu d trong khoảng thời gian t, Py là tập các đường
đi có thể trong hạ tầng mạng của yêu cầu d đối với hệ thống trọng số liên kết w. Biến nhị phân Z„„„ = 1 được sử dung để biểu diễn đường đi p của yêu cầu d sử dụng liên kết e tại khoảng thời gian t. Kí hiệu z„¡ biểu diễn tổng lưu lượng di qua liên kết e trong khoảng thời gian t. Tham số k,gy = 1 được sử dụng để thể hiện nút v có thể cung cấp chức năng thứ i trong chuỗi chức năng mạng Fy
của yờu cầu dịch vụ d trong khoảng thời gian  và ngược lai kya; = 0. ứ„„¿ là một biến không âm có giá trị là lưu lượng dt liệu được gán cho các liên kết đi ra khỏi nút wu va nằm trên đường đi ngắn nhất từ nút wu đến nút v tại khoảng thời
giant € 7.
Mục tiêu là tìm ra hệ thống trọng số liên kết w và phương án phân bổ luồng dữ liệu x(w) nhằm tối thiểu hóa tổng chi phí định tuyến mạng lớn nhất trên tất cả các khoảng thời gian mà vẫn thỏa mãn tất cả các yêu cầu về dịch vụ và các
ràng buộc về hạ tầng mạng. Phương án phân bổ luồng dữ liệu x(w) được xác
định dựa trên kỹ thuật định tuyến ECMP cho mỗi hệ thống trọng số liên kết w.
Mục tiêu của bài toán là tối thiểu hóa tổng chi phí định tuyến lớn nhất trong
tất cả các khoảng thời gian. Hàm mục tiêu được xây dựng như sau:
Minimize la (= 3) : (2.18)
€
trong đó z¿ = È}z¿pa¡ là tổng lưu lượng dữ liệu được định tuyến đi qua liên kết
địp
e trong khoảng thời gian í.
Tiếp theo là các ràng buộc được sử dụng trong mô hình. Đầu tiên, ràng buộc
54
(2.19) được sử dụng để đảm bảo tổng lưu lượng của các luồng dữ liệu của yêu cầu dịch vu d đi vào một nút v bất kỳ luôn bằng tổng lưu lượng của các luồng
dit liệu của yêu cầu dich vụ đ đi ra khỏi nút đó trong mỗi khoảng thời gian ¿:
ằ Lepdt — ằ Lepdt = 0, Vd,Vu,VL: 0 # sạ,U # lạ. (2.19)
= p,e:jc=0
Ràng buộc (2.20), (2.21) đảm bảo rằng tổng lưu lượng đi ra khỏi nút nguồn của yêu cầu dịch vụ d và tổng lưu lượng đến nút đích của yêu cầu dịch vụ đ đều
bằng yêu cầu lưu lượng dữ liệu của yêu cầu dịch vụ đ trong mỗi khoảng thời gian. Điều đó có nghĩa là yêu cầu dịch vụ đ được phục vụ đầy đủ bởi hệ thống:
ằ Tepdt = hat; Vd, t, (2.20)
D,€ile=Sa
ằ.Ề.. = har, Vd, t. (2.21)
Đ,C€:Je=ta
Tiếp theo cần đảm bảo rằng tổng lưu lượng đi qua một liên kết không vượt
quá băng thông của liên kết đó bởi ràng buộc sau:
ằ— < be, Ve, Vĩ. (2.22)
dịp
Ngoài ra khả năng tính toán của các nút cũng cần được đảm bảo để không bị quá tải bởi việc triển khai các chức năng mạng ảo trên nút đó. Ràng buộc
(2.23) được sử dụng để biểu diễn ràng buộc về khả năng xử lý của nút.
ằ..-.- ằ Lepdt) <œ,ViCT,uc V. (2.23)
dyi p,e:jc=u
Trong tất cả các khoảng thời gian, mỗi chức năng mạng ảo trong chuỗi dịch
vụ của yêu cầu d cần được triển khai trên một nút và tất cả các luồng dữ liệu của yêu cầu đ cũng phải đi qua chức năng đó. Các điều kiện này được biểu diễn
như sau:
ằ đepdt-(Ă, địt + k7, đit) > 0, Vd, 1, t, hat; (2.24)
e
S- tepat > 0,Vd,p, har > 0, (2.25)
e
0 < Lepdt < My.®epat, Vd, D, e,t, (2.26)
55
trong đó M, là băng thông lớn nhất trong số tất cả các liên kết.
Tiếp theo là các ràng buộc để biểu diễn luồng dit liệu p của yêu cầu dịch vụ
d không bị phân chia khi đi qua một liên kết e nằm trên đường đi p trong mỗi
khoảng thời gian t. Cu thể, các ràng buộc (2.27) và (2.28) đảm bảo rằng nếu liên kết e thuộc đường đi p của yêu cầu dich vụ d (Zepar = 1) thì tổng của luồng
dữ liệu p của yêu cầu dịch vụ d đi vào liên kết e bằng lưu lượng luồng di liệu đi qua liên kết e trong khoảng thời gian í.
Tepdt = ằ Le! pỏt — (1 ~~ Lepat), Wd, €,P, t. (2.27)
Chủ
*epdt < ằ Le nats Vd, €, Dy ẫ. (2.28)
ejay
Dé dam bao lưu lượng dữ liệu được định tuyến theo kỹ thuật phan chia lưu
lượng đa đường ECMP, luận án sử dụng các ràng buộc (2.29), (2.30), (2.31). Cu
thể, đối với mỗi khoảng thời gian ràng buộc (2.29) đảm bảo sự phân chia lưu
lượng thành nhiều luồng dữ liệu khi đi ra khỏi một nút. Điều đó có nghĩa là nếu liên kết e thuộc một trong các đường đi ngắn nhất từ nút ;¿ đến nút v (we, = 1) thì luồng dữ liệu đi qua nút e bằng một giá trị chung g;,, cho tất cả các liên kết đi ra khỏi nút i, và thuộc đường đi ngắn nhất đến nút đích v trong tất cả các
khoảng thời gian ¿.
0<gw— ” em <(L— tev) So har, Vt,v, est, (2.29)
p,d:la=u dita=v
Rang buộc (2.30) được sử dung dam bảo không có định tuyến lưu lượng dữ liệu của yêu cầu dịch vụ d di qua liên kết e (z¿pq;¡ = 0) trong mỗi khoảng thời gian t nếu liên kết e không nằm trên đường đi ngắn nhất tới nút dich tg (bức là Uetz = 0) của yêu cầu dịch vụ d. Trong khi đó, ràng buộc (2.31) đảm bảo rằng nếu wer, = 1 thì liên kết e nằm trên đường đi ngắn nhất từ ¡¿ đến ty.
ằ Tepdt < Ueta hat, Vd, e,t, (2.30)
Pp
1 = teta < Ujeta + We — licta S (1 — wet,)-My, Vd, e. (2.31)
56
Cuối cùng, ràng buộc (2.32) dam bảo trong số của các liên kết luôn luôn lớn hơn hoặc bằng 1.
We >1,Ve€ E. (2.32)
2.3.3. Điều khiến lưu lượng theo sự đa dạng về loại yêu cầu