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Sustainable NFV Networking based on Mathematical Optimization and Spatio-Temporal GNN

基于数学优化和时空 GNN 的可持续 NFV 网络

基本信息

批准号：
22H03586
负责人：
笹部昌弘
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Kansai University (2023)Nara Institute of Science and Technology (2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03586/
关键词：
NFVネットワーク持続可能性数理最適化時空間GNN サービスチェイニングネットワーク機能仮想化(NFV)機能配置整数線形最適化(ILO)容量制約付き最短経路ツアー問題(CSPTP)ラグランジュ緩和グラフニューラルネットワーク CNF

项目摘要

本研究が目指す持続可能なNFVネットワークは，数理最適化によるサービスチェイニング・機能配置（要素技術1），時空間GNNによるサービス需要の時空間変化に追従可能な制御方式（要素技術2），軽量な仮想化技術に基づく適応力を備えたサービスパスの実現（要素技術3）という3つの要素技術の確立，および，それらの間の循環作用により実現可能と考えている．本年度は，代表者と分担者がそれぞれ主・副担当として，要素技術1の確立を目指した．サービスチェイニングでは，サービスチェイン要求に対し，物理ネットワーク上に適切なサービスパスを設定する．サービスパスは，始点ノードから始まり，物理ネットワーク上に配置された機能を所望の順にそれぞれ中継ノード上で実行した後，終点ノードへと至る最短経路となる．ただし，経路上の各ノードと各リンクでは，処理やトラヒックの観点で容量制約が存在する．応募者らはこれまでに，この問題が容量制約付き最短経路ツアー問題(CSPTP: Capacitated Shortest Path Tour Problem)に基づく整数線形最適化(ILO: Integer Linear Optimization)として定式化できることを発見していた．一方でこの問題は，容量制約やサービスパス内でのループの可能性により，NP困難な組み合わせ最適化問題となる．そこで本研究では，最適性と計算量のバランスを考慮した新たな解法を確立した．具体的には，ラグランジュ緩和によるCSPTPのSPTPへの変換と劣勾配法を用いたラグランジュ乗数の制御，SPTP制約に関する全ユニモジュラ性を考慮した最適性を維持した形でのILPのLPへの線形緩和，といった数理的手法を組み合わせて実現している．また，ハードウェア・ソフトウェアの故障・障害発生に対して，サービスパスの可用性を一定レベル以上に維持するための冗長性を備えたサービスパスの構築手法を提案した．

This study aims at establishing the possible control mode (element technique 2), quantitative optimization technique (element technique 3), mathematical optimization technique (mathematical optimization technique), time and space optimization technique (mathematical optimization technique), time and space optimization technique (mathematical optimization technique), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 3), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 3), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 4), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 5), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 6), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 7), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 8), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 6), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 7), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 8), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 8), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 7), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 8), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 6), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 7), time and space optimization technique (mathematical optimization technique 8), time and space It is possible to realize the cyclic action of the time and space. This year, the representative and the contributor are both responsible for the establishment of the key technology. For example, if you want to set up a service, you can set up a service. The shortest route from the beginning to the end is the shortest route from the beginning to the end. There are capacity constraints on the processing of all kinds of equipment on the road. CSPTP: Capacitated Shortest Path Tour Problem (CSPTP: Capacitated Shortest Path Tour Problem) is a fundamental integer linear optimization (ILO: Integer Linear Optimization) problem. One side of the problem is the capacity constraint problem, the NP-hard problem, the optimization problem, and the NP-hard problem. In this study, the optimal calculation quantity is considered and a new solution is established. Specifically, CSPTP's SPTP transformation and optimization method is used to control the number of phase transitions, SPTP control is related to the overall phase transition, optimization is considered, and the shape of ILP's LP is maintained. For example, if the server fails, the server will fail. If the server fails, the server will fail.