CN114915995A - 基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质 - Google Patents

基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质，方法包括：获取底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求；根据资源请求确定各网络切片的部署顺序，并根据底层物理网络信息按照部署顺序在底层物理网络上部署多个网络切片；为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针；根据探测路径将INT探针下发到底层物理网络和在底层物理网络转发，以利用INT探针对网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。该方法，可以获得细粒度的网络切片部署后的性能信息，进而可根据收集到的网络切片性能信息及时调整网络切片的部署和进行快速的故障定位，从而更好的进行网络的管理，提升网络的效用。

Description

基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质。
背景技术
NS(Network Slicing，网络切片)被视为5G移动网络中的一个关键技术，实现在共享的物理基础架构上支撑多个不同的垂直业务，并且保证网络的灵活性和效率，网络切片构成如图1所示，VNF表示虚拟化网络功能。在实际的网络中，一个共享的通用物理底层架构上往往部署着多个网络切片并同时提供服务。网络的管理者需要采集这些部署的网络切片的状态信息，从而保证业务的需求和进行快速的故障定位来提高网络的效用。然而，网络切片部署之后的性能监测是一个难题，传统的监测技术往往存在着粒度、实时性不满足要求的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质，以实现对网络切片的精细化监测，从而协助网络切片的管理和进行快速的故障定位。
第一方面，本发明实施例提出了一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法，所述方法包括：获取底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求；根据所述资源请求确定各所述网络切片的部署顺序，并根据所述底层物理网络信息按照所述部署顺序在所述底层物理网络上部署多个所述网络切片；为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针；根据所述探测路径将所述INT探针下发到所述底层物理网络和在所述底层物理网络转发，以利用所述INT探针对所述网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。
第二方面，本发明实施例提出了一种基于带内网络遥测的网络切片监测系统，所述系统包括：底层物理网络；切片编排管理控制器，用于获取所述底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求，并根据所述资源请求确定各所述网络切片的部署顺序，以及根据所述底层物理网络信息按照所述部署顺序在所述底层物理网络上部署多个所述网络切片；带内网络遥测INT框架，用于为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针，并根据所述探测路径将所述INT探针下发到所述底层物理网络和在所述底层物理网络转发，以利用所述INT探针对所述网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。
第三方面，本发明实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法。
本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质，使用带内网络遥测技术实现在底层物理网络上部署网络切片后的性能监测。首先获取底层物理网络的信息，并且依据切片请求的综合资源对网络切片进行编排，确定网络切片的部署顺序，之后实现网络切片的部署。在底层物理网络部署网络切片之后，为每一个成功部署的网络切片规划专属的探测路径和生成专属的INT探针，并且转发到底层物理网络，INT探针在对应的遥测域执行带内网络遥测并且上报遥测信息，从而完成网络切片的性能监测。由此，可以获得细粒度的网络切片部署后的性能信息，进而可以根据收集到的网络切片性能信息及时调整网络切片的部署和进行快速的故障定位，从而更好的进行网络的管理，提升网络的效用。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的网络切片的结构示意图；
图2是本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测方法的流程图；
图3是本发明一个实施例的SR标签栈结构示意图；
图4是本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测系统的结构框图；
图5是本发明一个具体实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测系统的结构框图。
具体实施方式
由于新的成熟范式的使用，例如NFV(Network Function Virtualization，网络功能虚拟化)以及SDN(Software Defined Network，软件定义网络)，网络切片技术使得基础InP(Infrastructure Provider，架构运营商)在一个共享的通用物理基础架构之上构成多个分离的E2E(End-to-End，端到端)逻辑网络，并且根据每一个垂直业务的多种请求和商业需求递送不同类型的服务。
5G网络切片跨越5G网络的多个部分，包括5G RAN(Radio Access Network，无线接入网)，5G TN(Transport Network，传输网)，5G CN(Core Network，核心网)。5G网络切片可以大致分为两种类型：1)RAN切片，包括动态RAN构建和面向切片的无线资源虚拟化和调度机制；2)E2E切片(即核心网切片)，是将垂直的VN(Virtual Network，虚拟网络)嵌入到共享的物理基础架构中。
5G网络中E2E切片实现的核心问题是：嵌入由VNF构成的用来支撑垂直的服务系统的虚拟网络到物理基础架构中。一些工作采用具有链式结构的SFC(Service FunctionChain，服务功能链)来表征网络切片，链式结构仅可以支持有限的一些类型的应用。因此，更加一般化的情况是使用虚拟网络去表示定制的网络切片的端到端结构，从而可以支撑更多类型的应用，虚拟网络一般使用图的数据结构来表示。实现一个网络切片实例主要包含两个步骤：1)通过定位虚拟节点以及虚拟链路去嵌入虚拟网络；2)由SDN控制器建立流量导向规则，以配置交换机相应地路由流量。其中，第一步将虚拟网络嵌入物理基础架构的实现是被广泛研究的虚拟网络嵌入(Virtual Network Embedding，VNE)问题，存在着众多的算法。典型的VNE算法有两类：1)第一类算法将嵌入过程分为两个阶段，首先完成虚拟节点的映射，之后再完成虚拟链路的映射；2)第二类算法同时完成虚拟节点和虚拟链路的映射。
在完成网络切片的嵌入之后，需要监测网络切片部署之后的性能。需要监测的参数包括：可用的带宽、端到端时延、数据包到达率、吞吐量、缓冲区大小等等。由于虚拟网络的部署策略的影响，可能会导致底层物理网络资源使用的不平衡，从而造成网络切片部署被拒绝，从而降低网络的效用。因此，需要实时收集较细粒度的底层网络的状态信息，进行故障定位和动态的调整网络切片部署策略。传统的网络测量方法，例如被动探测和主动探测的方法，存在着粒度较粗、实时性较差的问题。INT(In-band Network Telemetry，带内网络遥测)是一种理想化的网络监测技术，克服了传统遥测系统的缺点，可以在用户流量数据包遍历网络实体元件之时收集网络状态信息，从而极大的提升遥测系统的性能。因此，使用带内网络遥测进行网络切片性能监测的方案是一种有效的策略。
INT技术中，INT监视流集合的选择往往影响着收集到的信息的价值，需要收集到实时并且细粒度的网络状态信息才有着更高的价值。当前存在的一些INT监视流生成方案，例如：1)基于网络拓扑结构的监视流生成方案，例如基于深度优先(Deep First Search，DFS)的策略，基于欧拉轨迹(Euler-trail)的策略；2)基于最小化遥测负载的监视流生成方案，例如最小化生成的监视流数量的策略，最小化生成的各个监视流遥测项目数量差异的策略。然而，这些监视流生成方案都存在着没有面向具体业务的特点。因此，能够面向每一个网络切片的细粒度、实时的INT监测方案是迫切需求的。
为此，本发明提出了一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质。
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测方法、系统和存储介质。
图2是本发明实施例的一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，方法包括：
S1，获取底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求。
具体地，可通过切片编排管理控制器获取底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求。其中，底层物理网络信息可包括底层物理网络的拓扑、节点的CPU计算容量、链路的带宽容量、链路的时延等；网络切片的资源请求可包括网络切片虚拟节点的资源请求和虚拟链路的资源请求，具体可包括：虚拟节点的CPU计算资源请求、虚拟链路的带宽资源请求、虚拟链路的时延请求等。
S2，根据资源请求确定各网络切片的部署顺序，并根据底层物理网络信息按照部署顺序在底层物理网络上部署多个网络切片。
具体地，可通过切片编排管理控制器根据资源请求确定各网络切片的部署顺序，并根据底层物理网络信息按照部署顺序在底层物理网络上部署多个网络切片。
具体而言，切片编排管理控制器可根据资源请求计算每一个网络切片请求的综合资源，进而根据请求的综合资源的多少确定部署顺序；可选地，请求资源多的网络切片可被优先部署。在部署网络切片时，切片编排管理控制器可面向业务安全等级较高的网络切片部署要求，按照确定好的网络切片部署顺序，在底层物理网络上依次部署网络切片。
在该实施例中，由于业务有着较高安全性的要求，从而限制了网络切片的部署策略，来自不同网络切片的VNF(虚拟化网络功能)不允许被部署到同一个底层物理网络的物理节点上。在这一场景下，任意一个物理节点只能部署来自某一个网络切片的一个或者多个VNF，剩下未被占用的物理资源是浪费的；同时，由于节点在网络拓扑中的重要程度不同，重要程度较高的节点往往对于网络有着更大的影响。因此，网络切片的部署策略应当综合考虑最小化物理资源的浪费和最小化已分配物理节点的拓扑资源重要程度。策略中两个因素的权重之和为一，并且可以动态的调整，从而针对多样的应用场景。
S3，为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针。
具体地，可通过INT框架为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针。作为一个示例，INT框架使用基于哈密顿通路的路径规划算法为每一个部署成功的网络切片规划专属的探测路径，探测路径可以覆盖所有需要探测的物理节点。
具体而言，由于一个网络切片的VNF往往部署在底层物理网络的多个物理节点上，探测路径需要覆盖这些物理节点来保证遥测信息的完整性；同时，由于要保证遥测过程的可靠性，探测路径的整体风险性应当是最低的。为此，INT框架可使用基于哈密顿通路的路径规划算法规划探测路径，具体的算法流程如下：1)根据网络切片的VNF部署情况确定需要探测的物理节点集合；2)在探测节点集合上生成一个全连接图，全连接图中边的权值为原始底层物理网络对应节点之间的最短路径长度；3)在全连接图上寻找到一条哈密顿通路；4)将哈密顿通路中的每一条边都使用原始底层物理网络对应节点之间的最短路径进行代替，得到探测路径。通过使用基于哈密顿通路的路径规划算法，既可以保证覆盖性的需求，也可以保证可靠性的需求。
在该实施例中，INT技术通过在数据平面以线速率将网络状态元数据添加到INT探针中，可以提供细致、实时的网络状态信息给控制平面(包括上述的切片编排管理控制器和INT框架)，其中，底层是由众多主机和可编程交换机组成的底层物理网络。INT技术可以被用来去监视SDN网络、光网络(Optical Network)和工业无线网络(Instructive WirelessNetwork)。在INT系统架构中，网络管理者可以通过配置可编程交换设备来定义数据包在设备内部的处理流程并且将底层物理网络的信息封装到INT探针中。并且，INT支持每个数据流和实时的流量监测，这个特性使得INT可以作为一个合适的工具去测量实时的网络切片部署的性能。
S4，根据探测路径将INT探针下发到底层物理网络和在底层物理网络转发，以利用INT探针对网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。
在本发明的一个实施例中，还可获取各网络切片的遥测项目和遥测频率，并生成各网络切片的遥测标识符；其中，在利用INT探针对网络切片进行监测时，通过INT源节点根据遥测项目和遥测频率在对应的INT探针中添加INT header，其中，INT源节点为对应探测路径的起点。
其中，遥测项目可包括：可用带宽、端到端时延、数据包到达率、吞吐量、缓冲区大小等，遥测频率可包括1Hz、2Hz、5Hz等，遥测标识符便于区分不同网络切片的遥测需求。
具体地，INT框架中包含三种类型INT交换机：INT source节点(源节点)、INTtransit节点(传输节点)、INT sink节点(汇聚节点)。INT探针可以是INT遥测数据包，其可由网络控制器产生，并使用SR(Source Routing，源路由)功能预先定义转发路径，INT探针在底层物理网络不执行三层的IP转发，而是根据SR标签栈定义的输出端口进行转发，使得INT探针可以按照预先定义的路径进行转发，为控制INT探针遍历的路径提供了有效的方法，其中，SR标签栈的结构如图3所示。
在该实施例中，本发明基于的可编程底层物理网络需要自定义INT探针的封装格式。INT探针生成后，添加SR标签栈，SR标签栈中填充的是该INT探针转发路径上各个交换设备输出端口。在INT探针被转发到底层物理网络后，INT source节点添加INT header和INTmetadata stack形成完整的INT探针，在探测路径上的每一个交换设备都添加该节点的底层物理网络的信息到INT探针中。
不同INT探针之间通过Ethernet header标头中Tag字段的VLAN ID进行区分。该字段可有12bit,因此最多可以支撑4096个不同探针的区分。SR标签栈处于IP header和UDPheader之间，且栈的长度是固定的，为512bit。对于每一个输出端口分配4bit的长度，因此最多每一个交换设备可以支持16个输出端口。
INT探针相比于传统的IP数据包多出两个字段：INT header和INT data。INTheader包含所有固定的INT参数和信息，长度为固定的12byte；INT data包含遍历过的每一个交换机的每跳信息，存储在INT metadata stack中。其中，需要自定义的部分包括INTPort、Original Dest Port、O以及INT len四个字段。Instruction Bitmap指示该设备需要收集的遥测信息。INT metadata stack是一个长度可变的栈，每一个INT遥测数据占据4byte的尺寸大小。需要特别注意的是，INT探针的大小依旧需要遵循网络中最大传输单元的限制，因此每一个INT探针不能携带太多遥测信息。
其中，INT Port：对于UDP协议而言，INT需要一个特殊的端口：INT Port来区分其和其他协议；
Original Dest Port：由于需要INT Port来表征该数据包执行INT协议，该位置取代了UDP中原始目的地端口这个字段，所以需要一个后续的Original Dest Port来表征原始的UDP目的地端口；
O：O这个一个bit的字段用来表征该INT数据包是否被送到网络控制器去分析，O字段值为1代表需要被发往网络控制器，O字段值为0代表这只是一个需要被转发的INT数据包；
INT len：该字段代表INT header和INT data总的数据长度；
Instruction Bitmap：Instruction Bitmap共16bit，其中后8bit保留，前8bit中每一bit都表征着一种类型需要收集的数据，具体如表1所示：
表1
Figure BDA0003585629610000061
Figure BDA0003585629610000071
进一步地，INT探针在INT source节点添加INT header和INT metadata stack，形成完整的INT探针，在INT transmit节点添加该节点底层物理网络的信息到INT探针中，在INT sink节点移除这两个部分，恢复成原始的数据包，从而保证遥测信息仅在遥测域内转发。也就是说，INT探针依次遍历INT source节点、INT transit节点、INT sink节点。之后，INT sink节点将去除INT信息的数据包转发给原始IP地址对应的目的地，并且将遥测信息上报给INT框架。
具体而言，INT source节点首先根据遥测项目、遥测频率、遥测标识符,在对应INT探针中添加INT header。之后，添加INT metadata stack并将该节点底层物理网络的数据记录在INT metadata stack中。最后，根据SR标签栈确定输出端口，将探针数据包转发到对应的输出端口。当INT transit节点收到探针数据包之后，根据INT指令收集对应信息并且填入到INT metadata stack中。之后，依旧是根据SR标签栈确定输出端口，将数据包发送至输出端口进行转发。当INT sink节点收到探针数据包后，先根据INT指令将需要收集的底层物理网络的信息填入到INT metadata stack中。之后，将所有的遥测信息上报给INT框架。最后，将INT header和INT metadata stack删除，得到原始的数据包并且转发给原始IP地址对应的目的地。
在该实施例中，底层物理网络可使用P4编程语言对可编程交换机进行配置来定制数据包在设备内部的解析和处理流程，数据包的处理遵循“key-value”的“匹配-动作”处理逻辑。控制平面(包含上述的切片编排管理控制器和带内网络遥测INT框架)通过P4Runtime对处理流水线中的流表进行管理，例如增加或者删除流表项等。其中，P4语言是一种目标无关、协议无关及可重新配置的SDN底层物理网络可编程语言，网络管理者可以自定义交换设备的处理流程，从而极大程度的扩展了底层物理网络处理数据包的能力。
本发明提出的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，使用带内网络遥测技术实现在底层物理网络上部署网络切片后的性能监测。首先获取底层物理网络的信息，并且依据切片请求的综合资源对网络切片进行编排，确定网络切片的部署顺序，之后依照最大化资源利用效率的目标来实现网络切片的部署。在底层物理网络部署网络切片之后，为每一个成功部署的网络切片规划专属的探测路径和生成专属的INT探针，并且转发到底层物理网络，INT探针在对应的遥测域执行带内网络遥测并且上报遥测信息，从而完成网络切片的性能监测。由此，可以获得细粒度的网络切片部署后的性能信息，进而可以根据收集到的网络切片性能信息及时调整网络切片的部署和进行快速的故障定位，从而更好的进行网络的管理，提升网络的效用。
在本发明的一个实施例中，根据资源请求确定各网络切片的部署顺序，包括：根据虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，确定各网络切片在底层物理网络上所占用的物理资源总量和物理节点重要程度；根据物理资源总量和物理节点重要程度得到各网络切片的目标函数，并根据目标函数得到部署顺序。
作为一个实施方式，目标函数可通过下式表示：
Figure BDA0003585629610000081
其中，T(NSR)表示网络切片的目标函数，
Figure BDA0003585629610000082
表示网络切片的物理资源总量，pu表示网络切片的物理节点重要程度，α和β均大于0，表示可调参数，且α+β＝1；
Figure BDA0003585629610000083
表示网络切片的虚拟节点
Figure BDA0003585629610000084
是否被映射到物理节点
Figure BDA0003585629610000085
上，如果是，
Figure BDA0003585629610000086
的值取为1，否则取为0；zu表示物理节点
Figure BDA0003585629610000087
上是否部署了VNF，如果
Figure BDA0003585629610000088
不小于1，则zu的值取为1，否则取为0。
进一步地，可通过下式得到网络切片的物理节点重要程度：
pu＝du'+bu'+a'u，
Figure BDA0003585629610000089
Figure BDA00035856296100000810
a'u＝au*(N-1)，
其中，du表示网络切片的物理节点
Figure BDA00035856296100000811
在底层物理网络的图模型GI中的度，N表示网络切片的物理节点的数量，
Figure BDA00035856296100000812
表示间距中心度，σst(u)表示经过物理节点
Figure BDA00035856296100000813
的最短路径总数，σst表示最短路径总数，
Figure BDA00035856296100000814
表示接近中心度，
Figure BDA00035856296100000815
表示物理节点
Figure BDA00035856296100000816
到所有物理节点的距离之和。
在该实施方式中，根据目标函数得到部署顺序，可包括：对目标函数进行从大到小排序，并将排序结果作为部署顺序。
具体地，网络切片的资源请求通过虚拟网络表示，使用图的数据结构实现。一个网络切片请求NSR为GS(NS,ES),，其中，NS表示虚拟网络的虚拟节点的集合，ES表示连接这些虚拟节点的虚拟链路的集合，一个虚拟网络节点用
Figure BDA0003585629610000091
表示，每一个虚拟网络节点都表示一个VNF实例，例如RUU(Remote Radio Unit，虚拟远程无线单元)、BBU(Base Band Unit，虚拟基带单元)、MEC(Mobile Edge Computing，虚拟移动边缘计算)服务器、Encoder(虚拟编码器)以及Gateway(虚拟网关)等。每一个虚拟网络节点
Figure BDA0003585629610000092
存在一个参数
Figure BDA0003585629610000093
表示物理资源请求；每一个虚拟链路通过
Figure BDA0003585629610000094
来表征，
Figure BDA0003585629610000095
表示它的链路带宽请求。
在确定了每一个网络切片的资源请求之后，需要根据资源请求对网络切片进行编排，从而编排切片的部署顺序，请求资源多的切片应当优先部署。一个网络切片请求的综合资源可以根据如下公式计算：
Figure BDA0003585629610000096
底层物理网络通过图进行建模GI(NI,EI)，其中NI表示底层物理网络的物理节点的集合，EI表示底层物理网络的物理链路的集合。对于底层物理网络上的一个物理节点
Figure BDA0003585629610000097
Figure BDA0003585629610000098
表示物理节点
Figure BDA0003585629610000099
的物理资源(例如计算资源)；对于底层物理网络上一个物理链路
Figure BDA00035856296100000910
Figure BDA00035856296100000911
表示物理链路的带宽容量。实现网络切片的部署是将网络切片GS(NS,ES)映射到底层物理网络GI(NI,EI)之上，是典型VNE问题。
在计算物理资源利用率的时候，需要了解物理节点上部署VNF的情况。为了说明底层物理网络的物理节点部署VNF的状况，引入二进制变量
Figure BDA00035856296100000912
Figure BDA00035856296100000913
为1表示虚拟节点
Figure BDA00035856296100000914
被映射到物理节点
Figure BDA00035856296100000915
上。同时，为了更好的计算物理资源利用效率，引入二进制变量zu，表示物理节点
Figure BDA00035856296100000916
上是否部署了VNF。如果
Figure BDA00035856296100000917
不小于1，zu的值取为1；否则，zu的值取为0。对于底层物理网络整体而言，被占用的物理资源总量是
Figure BDA00035856296100000918
网络切片请求的资源总量是
Figure BDA00035856296100000919
由于底层物理网络的每一个物理节点剩余的资源不能再被使用，因此有部分物理资源被浪费。被浪费的物理资源量为
Figure BDA00035856296100000920
由于网络切片请求的总资源为固定的数值，因此最小化被浪费的物理资源既是最小化
Figure BDA00035856296100000921
从拓扑信息角度考虑，节点在网络拓扑中的安全要求程度与其在拓扑中的重要程度正相关。一般而言，重要程度越高的节点，其安全性要求的程度也更高。在该实施例中，节点重要程度指标包括：节点的度、间距中心度和接近中心度。各个指标可以通过如下的方式进行计算：
1)节点的度：du表示物理节点
Figure BDA0003585629610000101
在GI中的度，节点的度越高其重要程度越高。其归一化可表示为
Figure BDA0003585629610000102
N为物理节点的数量。
2)间距中心度：
Figure BDA0003585629610000103
σst(u)表示经过物理节点
Figure BDA0003585629610000104
的最短路径总数，σst表示最短路径总数。其归一化可表示为
Figure BDA0003585629610000105
3)接近中心度：
Figure BDA0003585629610000106
表示物理节点
Figure BDA0003585629610000107
到所有物理节点的距离之和。其归一化可表示为a'u＝au*(N-1)。
因此，综合考虑以上三个指标，物理节点的重要程度指标为pu＝du'+bu'+a'u。
综合考虑物理节点重要程度和资源利用率，网络切片部署算法的优化目标(即目标函数)如下：
Figure BDA0003585629610000108
该目标函数，一方面最小化物理资源的浪费，另一方面最小化已分配物理节点的拓扑资源重要程度。在实际应用中，可以设置不同的参数，从而针对不同的应用场景。
在本发明的一个实施例中，为部署成功的网络切片规划探测路径，可包括：根据部署成功的网络切片的部署情况确定需要探测的物理节点，得到探测节点集合；基于探测节点集合生成全连接图，其中，全连接图中边的权值为底层物理网络上对应物理节点间的最短路径长度；在全连接图上寻找到一个哈密顿通路；将哈密顿通路中的每一条边都使用底层物理网络对应物理节点之间的最短路径进行替换，得到探测路径。
具体地，在全连接图上寻找到一个哈密顿通路，可包括：在全连接图上寻找一个哈密顿回路；删除哈密顿回路中权值最大的边，得到哈密顿通路。
具体而言，可通过INT框架获取底层物理网络的相关信息和网络切片部署后的情况，明确每一个网络切片的各个VNF在底层物理网络上的部署情况。之后，INT框架为每一个部署成功的网络切片规划专属探测路径，探测路径应当覆盖底层网络上所有部署了该网络切片VNF的物理节点。并且该路径的整体风险权值应当最低，从而确保遥测的顺利完成。
为了实现探测路径覆盖所有部署了该网络切片VNF的物理节点的目标，需要规划出的探测路径包含所有需要探测的物理节点。同样的，为了确保规划出的探测路径整体风险权值最低，需要任意两个探测节点之间的风险权值最小。因此，为了达成上述两个目标，可以使用基于哈密顿通路的路径规划算法来实现。
假设一个网络切片已经部署在底层物理网络上，其VNF部署在各个物理节点上的分布是已知的，那么就可以将这些部署了VNF的物理节点视为需要探测的物理节点集合NT。假设为该网络切片产生的探测路径为p,路径上的物理节点的集合为Np，路径上链路的集合为Ep，那么有NT∈Np。为了使得获取的探测路径的可靠性最高，对应的目标函数为：
Figure BDA0003585629610000111
其中，
Figure BDA0003585629610000112
表示物理链路的可靠性
基于哈密顿通路的路径规划算法可以得到覆盖所有需要探测的物理节点且路径整体风险权值最小的路径，从而提供理想的INT探测路径。哈密顿通路是由指定的起点前往指定的终点，途中经过所有其他节点且只经过一次的路径。借助哈密顿通路可以遍历需要遥测的节点，确保了遥测信息的完整性。下面，将详细的描述基于哈密顿通路的路径规划算法的流程：
1)获取一个网络切片的部署情况，获得需要探测的物理节点集合NT；
2)在底层物理网络GI(NI,EI)上，计算集合NT中任意两点
Figure BDA0003585629610000113
Figure BDA0003585629610000114
的最短路径及其长度；
3)在集合NT上构建一个全连接图GF，节点之间的边的权值为底层物理网络GI(NI,EI)上对应节点间的最短路径的长度；
4)在全连接图GF上寻找一个哈密顿回路lH，由于全连接图一定存在哈密顿回路，所以一定可以找到一个lH；
5)在哈密顿回路lH中删除权值最大的边，形成一个哈密顿通路pH；
6)将哈密顿通路pH中的每一个边使用底层物理网络GI(NI,EI)上对应节点间的最短路径进行替换，得到最终的探测路径p。
进一步地，获取每一个部署成功的网络切片在底层物理网络上遍历的探测路径，记录该探测路径上各个交换设备的转发端口。之后，为每一个部署成功的网络切片生成对应的INT探针，在INT探针中插入SR标签栈，将收集到的路由信息填充到该栈中。在INT探针转发的过程中，通过不断的栈弹出操作，指引INT探针转发至哪一个端口。
底层物理网络上使用P4语言编程对交换机进行配置，自定义交换设备对于数据包的处理流程。通过可编程交换设备在对应探测路径上执行监测，将需要收集的底层物理网络状态信息(即遥测信息)插入INT探针中，将遥测信息上报至INT数据库并存储。在INTsource节点，可对INT探针进行修改，插入INT header和INT metadata stack,并且将该节点底层物理网络信息插入到INT metadata stack中。INT header的位置处于SR栈和UDPheader之间。在INT transit节点，根据Instruction Bitmap中的指令信息，将相应的INTmetadata插入到INT metadata stack中。INT sink节点接收带有INT遥测数据的探针数据包，上传所有遥测信息到INT server。之后，将INT探针中的INT header和INT metadatastack删除，将原始数据包转发至根据原始IP地址的目的地。
综上，本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，首先获取底层物理网络的信息，然后将到达的网络切片进行编排并且依次使用相应的方法进行部署。之后，通过INT框架根据获得的网络切片部署情况生成相应的INT探针，并且填充相应的探测路径到探针的SR标签栈中，并且将探针转发到底层物理网络。底层物理网络在对应的遥测域中，使用INT探针收集路径上需要收集的信息，并且产生遥测报告给INT框架。由此，充分利用了可编程底层物理网络的扩展潜力，可以获得细粒度的网络切片部署后的性能信息。控制平面可以根据收集到的网络切片性能信息及时调整网络切片的部署和进行快速的故障定位，从而更好的进行网络的管理，提升网络的效用。
图4是本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测系统的结构框图。
如图4所示，其特征在于，基于带内网络遥测的网络切片监测系统100包括：底层物理网络110、切片编排管理控制器120和带内网络遥测INT框架130。
其中，切片编排管理控制器120用于获取底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求，并根据资源请求确定各网络切片的部署顺序，以及根据底层物理网络信息按照部署顺序在底层物理网络110上部署多个网络切片。带内网络遥测INT框架130用于为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针，并根据探测路径将INT探针下发到底层物理网络110和在底层物理网络110转发，以利用INT探针对网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。
在本发明的一个实施例中，INT框架130还可用于：获取各网络切片的遥测项目和遥测频率，并生成各网络切片的遥测标识符，以在利用INT探针对网络切片进行监测时，通过INT源节点根据遥测项目和遥测频率在对应的INT探针中添加INT header，其中，INT源节点为对应探测路径的起点。
在本发明的一个实施例中，资源请求包括虚拟网络的虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，切片编排管理控制器120具体用于：根据虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，确定各网络切片在底层物理网络110上所占用的物理资源总量和物理节点重要程度；根据物理资源总量和物理节点重要程度得到各网络切片的目标函数，并根据目标函数得到部署顺序。
具体地，目标函数通过下式表示：
Figure BDA0003585629610000131
其中，T(NSR)表示网络切片的目标函数，
Figure BDA0003585629610000132
表示网络切片的物理资源总量，pu表示网络切片的物理节点重要程度，α和β均大于0，表示可调参数，且α+β＝1；
Figure BDA0003585629610000133
表示网络切片的虚拟节点
Figure BDA0003585629610000134
是否被映射到物理节点
Figure BDA0003585629610000135
上，如果是，
Figure BDA0003585629610000136
的值取为1，否则取为0；zu表示物理节点
Figure BDA0003585629610000137
上是否部署了VNF，如果
Figure BDA0003585629610000138
不小于1，则zu的值取为1，否则取为0。
进一步地，通过下式得到网络切片的物理节点重要程度：
pu＝du'+bu'+a'u，
Figure BDA0003585629610000139
Figure BDA00035856296100001310
a'u＝au*(N-1)，
其中，du表示网络切片的物理节点
Figure BDA00035856296100001311
在底层物理网络的图模型GI中的度，N表示网络切片的物理节点的数量，
Figure BDA00035856296100001312
表示间距中心度，σst(u)表示经过物理节点
Figure BDA00035856296100001313
的最短路径总数，σst表示最短路径总数，
Figure BDA00035856296100001314
表示接近中心度，
Figure BDA00035856296100001315
表示物理节点
Figure BDA00035856296100001316
到所有物理节点的距离之和。
在该实施例中，切片编排管理控制器120具体可用于：对目标函数进行从大到小排序，并将排序结果作为部署顺序。
在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，切片编排管理控制器120包括信息采集模块121、网络切片管理模块122和网络切片部署模块123。
在该实施例中，信息采集模块121主要用于周期性的采集底层物理网络的信息，包括底层物理网络的拓扑信息、节点信息和链路信息，从而可获得几何信息、计算资源与通信资源的相关信息。在网络切片部署之前，需要采集底层物理网络的拓扑结构、节点CPU计算容量、链路带宽容量以及链路时延等信息；在网络切片部署之后，除了上述信息之外，信息采集模块121还需要采集网络切片的部署结果，包括每一个切片是否映射成功，映射成功的每一个切片的虚拟节点的映射结果和每一条虚拟链路的映射结果。
网络切片管理模块122用于确定网络切片的资源请求以及进行网络切片间的编排。网络切片资源请求通过虚拟网络表示，使用图的数据结构实现。一个网络切片请求NSR为GS(NS,ES),，其中NS表示虚拟网络的虚拟节点的集合，ES表示连接这些虚拟节点的虚拟链路的集合。其中，一个虚拟网络节点用
Figure BDA0003585629610000141
表示，每一个虚拟网络节点都表示一个虚拟VNF实例，例如虚拟远程无线单元、虚拟基带单元、虚拟移动边缘计算服务器、虚拟编码器以及虚拟网关等。每一个虚拟网络节点
Figure BDA0003585629610000142
存在一个参数
Figure BDA0003585629610000143
表示物理资源请求；每一个虚拟链路通过
Figure BDA0003585629610000144
来表征，
Figure BDA0003585629610000145
表示它的链路带宽请求。
在确定了每一个网络切片的请求之后，需要根据资源请求对网络切片进行编排，从而编排网络切片的部署顺序，请求资源多的网络切片应当优先部署。一个网络切片请求的综合资源可以根据如下公式计算：
Figure BDA0003585629610000146
网络切片部署模块123负责将编排好的网络切片嵌入到底层物理网络110上。底层物理网络110通过图进行建模GI(NI,EI)，其中NI表示底层物理网络110的物理节点的集合，EI表示底层物理网络110的物理链路的集合。对于底层物理网络110上的一个节点
Figure BDA0003585629610000147
Figure BDA0003585629610000148
表示这个节点的物理资源(例如计算资源)；对于底层物理网络上一个物理链路
Figure BDA0003585629610000149
Figure BDA00035856296100001410
表示物理链路的带宽容量。实现网络切片的部署是将网络切片GS(NS,ES)映射到底层物理网络GI(NI,EI)之上，是典型VNE问题。本发明为解决VNE问题，根据目标函数部署网络切片。
在网络切片的部署过程中，对于安全性要求较高的场景要求一个物理节点只能部署来自某一个网络切片的一个或者多个VNF，不允许一个物理节点上部署来自不同网络切片的VNF。对于任一个物理节点，因为只能部署某一个网络切片的VNF，其剩下的物理资源是被浪费的。同时，由于不同物理节点在网络中的位置不同，因此不同物理节点的拓扑重要程度是不同的。因此，在考虑网络切片的部署策略的时候，需要综合考虑物理资源的利用率和拓扑重要程度。
在计算物理资源利用率的时候，需要了解该物理节点上部署VNF的情况。为了说明物理节点部署VNF的状况，引入二进制变量
Figure BDA0003585629610000151
为1表示虚拟节点
Figure BDA0003585629610000152
被映射到物理节点
Figure BDA0003585629610000153
上。同时，为了更好的计算物理资源利用效率，引入二进制变量zu，表示物理节点
Figure BDA0003585629610000154
上是否部署了VNF。如果
Figure BDA0003585629610000155
不小于1，zu的值取为1；否则，zu的值取为0。对于底层物理网络整体而言，被占用的物理资源总量是
Figure BDA0003585629610000156
网络切片请求的资源总量是
Figure BDA0003585629610000157
由于每一个底层物理节点剩余的资源不能再被使用，因此有部分物理资源被浪费。被浪费的物理资源量为
Figure BDA0003585629610000158
由于网络切片请求的总资源为固定的数值，因此最小化被浪费的物理资源既是最小化
Figure BDA0003585629610000159
从拓扑信息角度考虑，节点在网络拓扑中的安全要求程度与其在拓扑中的重要程度正相关。一般而言，重要程度越高的节点，其安全性要求的程度也更高。节点重要程度指标包括：节点的度、间距中心度和接近中心度。各个指标可以通过如下的公式进行计算：
1)节点的度：du表示物理节点
Figure BDA00035856296100001510
在GI中的度，节点的度越高其重要程度越高。其归一化可表示为
Figure BDA00035856296100001511
N为物理节点的数量。
2)间距中心度：
Figure BDA00035856296100001512
σst(u)表示经过物理节点
Figure BDA00035856296100001513
的最短路径总数，σst表示最短路径总数。其归一化可表示为
Figure BDA00035856296100001514
3)接近中心度：
Figure BDA00035856296100001515
Figure BDA00035856296100001516
表示u到所有节点的距离之和。其归一化可表示为a'u＝au*(N-1)。
因此，综合考虑以上三个指标，物理节点的重要程度指标为pu＝du'+bu'+a'u。
综合考虑物理网络节点重要程度和资源利用率，网络切片部署算法的优目标函数如下：
Figure BDA00035856296100001517
该目标函数一方面最小化物理资源的浪费，另一方面最小化已分配物理节点的拓扑资源重要程度。在实际应用中，可以设置不同的参数，从而针对不同的应用场景。
在本发明的一个实施例中，INT框架130具体用于：根据部署成功的网络切片的VNF部署情况确定需要探测的物理节点，得到探测节点集合；基于探测节点集合生成全连接图，其中，全连接图中边的权值为底层物理网络上对应物理节点间的最短路径长度；在全连接图上寻找到一个哈密顿通路；将哈密顿通路中的每一条边都使用底层物理网络对应物理节点之间的最短路径进行替换，得到探测路径。
具体地，INT框架130在全连接图上寻找到一个哈密顿通路时，具体用于：在全连接图上寻找一个哈密顿回路；删除哈密顿回路中权值最大的边，得到哈密顿通路。
具体而言，参见图5，INT框架130可包括INT路径规划模块131、INT探针生成模块132、INT管理模块133和INT数据库134。
在该实施例中，INT路径规划模块131为每一个成功部署的网络切片规划专属的探测路径。INT路径规划模块131首先和信息采集模块121及网络切片部署模块123通信，获得底层物理网络相关信息和网络切片部署后的情况，明确每一个网络切片的各个VNF在底层物理网络110上的部署情况。之后，INT路径规划模块131为每一个部署成功的网络切片规划专属的探测路径，探测路径应当覆盖底层物理网络110上所有部署了该网络切片VNF的节点。并且该路径的整体风险权值应当最低，从而确保遥测的顺利完成。
为了实现探测路径覆盖所有部署了该网络切片VNF的物理节点的目标，需要规划出的探测路径包含所有需要探测的物理节点。同样的，为了确保规划出的探测路径整体风险权值最低，需要任意两个探测节点之间的风险权值最小。因此，为了达成上述两个目标，可以使用基于哈密顿通路的路径规划算法来实现。
假设一个网络切片已经部署在底层物理上，其VNF部署在各个物理节点上的分布是已知的，那么就可以将这些部署了VNF的物理节点视为需要探测的探测节点集合NT。假设INT路径规划模块131为该切片产生的专属探测路径为p，路径上的节点的集合为Np，路径上链路的集合为Ep，那么有NT∈Np。为了使得获取的探测路径的可靠性最高，对应的目标函数为：
Figure BDA0003585629610000161
基于哈密顿通路的路径规划算法可以得到覆盖所有需要探测的物理节点且路径整体风险权值最小的路径，从而提供理想的探测路径。哈密顿通路是由指定的起点前往指定的终点，途中经过所有其他节点且只经过一次的路径。借助哈密顿通路可以遍历需要遥测的物理节点，确保了遥测信息的完整性。下面，将详细的描述基于哈密顿通路的路径规划算法的流程：
1)获取一个网络切片的部署情况，获得需要探测的物理节点集合NT；
2)在底层物理网络GI(NI,EI)上，计算集合NT中任意两点
Figure BDA0003585629610000171
Figure BDA0003585629610000172
的最短路径及其长度；
3)在集合NT上构建一个全连接图GF，节点之间的边的权值为底层物理网络GI(NI,EI)上对应节点间的最短路径的长度；
4)在全连接图GF上寻找一个哈密顿回路lH，由于全连接图一定存在哈密顿回路，所以一定可以找到一个lH；
5)在哈密顿回路lH中删除权值最大的边，形成一个哈密顿通路pH；
6)将哈密顿通路pH中的每一个边使用底层物理网络GI(NI,EI)上对应节点间的最短路径进行替换，得到最终的探测路径p。
INT探针生成模块132负责为每一个部署成功的网络切片生成相应的INT探针，并且转发到底层物理网络110。INT探针生成模块132首先与INT路径规划模块131进行通信，获取每一个部署成功的网络切片在底层物理网络110上遍历的探测路径，记录该探测路径上各个交换设备的转发端口。之后，该INT探针生成模块132为每一个部署成功的网络切片生成对应的INT探针，在INT探针中插入SR标签栈，将收集到的路由信息填充到该栈中。在INT探针转发的过程中，通过不断的栈弹出操作，指引INT探针转发至哪一个端口。
在该实施例中，底层物理网络110中启用INT功能的可编程交换设备可以分为三类：INT source节点、INT transit节点和INT sink节点。底层物理网络110上使用P4语言编程对交换机进行配置，自定义交换设备对于INT探针的处理流程。通过可编程交换设备在对应探测路径上执行监测，将需要收集的底层物理网络状态信息(即遥测信息)插入INT探针中，并且将遥测信息报文上报至INT数据库134。在INT source节点，将INT探针进行修改，插入INT header和INT metadata stack，并且将该节点底层物理网络信息插入到INTmetadata stack中。INT header的位置处于SR栈和UDP header之间。在INT transit节点，根据Instruction Bitmap中的指令信息，将相应的INT metadata插入到INT metadatastack中。INT sink节点接收带有INT遥测数据的探针数据包，上传所有遥测信息到INTserver。之后，将INT探针中的INT header和INT metadata stack删除，将原始数据包转发至根据原始IP地址的目的地。
INT管理模块133负责和信息采集模块121通信获得每一个网络切片部署后的状况，确定每一个网络切片应当遥测的探测路径。在P4编程语言中，控制平面(包括上述的切片编排管理控制器120和INT框架130)和底层物理网络110使用P4 runtime进行通信，P4Runtime是一套基于Protobuf以及gRPC框架上的协议，通过P4 runtime，控制平面可以控制能够支持p4的设备。P4 Runtime也称南向协议，用于下发流表、规则等作用，例如对于对流表中的流表项进行增加和删除等操作。INT管理模块133在获得底层物理网络110上报的遥测信息之后，将遥测信息存储在INT数据库134中，从而协助网络切片的部署和快速的故障定位。
需要说明的是，本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测系统的其他具体实施方式，可参见本发明上述实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测方法。
本发明实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，首先获取底层物理网络的信息，然后将到达的网络切片进行编排并且依次使用相应的方法进行部署。之后，INT框架根据获得的网络切片部署情况生成相应的INT探针，并且填充相应的探测路径到INT探针的SR标签栈中，并且将INT探针转发到底层物理网络。底层物理网络在对应的遥测域中，使用INT探针收集路径上需要收集的信息，并且产生遥测信息给INT框架。由此，通过该监测系统，充分利用了可编程底层物理网络的扩展潜力，可以获得细粒度的网络切片部署后的性能信息。从而网络控制器可以根据收集到的网络切片性能信息及时调整网络切片的部署和进行快速的故障定位，从而更好的进行网络的管理，提升网络的效用。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
在该实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例的基于带内网络遥测的网络切片监测方法。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求；
根据所述资源请求确定各所述网络切片的部署顺序，并根据所述底层物理网络信息按照所述部署顺序在所述底层物理网络上部署多个所述网络切片；
为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针；
根据所述探测路径将所述INT探针下发到所述底层物理网络和在所述底层物理网络转发，以利用所述INT探针对所述网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。
2.根据权利要求1所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，所述资源请求包括虚拟网络的虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，所述根据所述资源请求确定各所述网络切片的部署顺序，包括：
根据所述虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，确定各所述网络切片在所述底层物理网络上所占用的物理资源总量和物理节点重要程度；
根据所述物理资源总量和所述物理节点重要程度得到各所述网络切片的目标函数，并根据所述目标函数得到所述部署顺序。
3.根据权利要求2所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，所述目标函数通过下式表示：
Figure FDA0003585629600000011
其中，T(NSR)表示网络切片的目标函数，
Figure FDA0003585629600000012
表示所述网络切片的物理资源总量，pu表示所述网络切片的物理节点重要程度，α和β均大于0，表示可调参数，且α+β＝1；
Figure FDA0003585629600000013
表示所述网络切片的虚拟节点
Figure FDA0003585629600000014
是否被映射到物理节点
Figure FDA0003585629600000015
上，如果是，
Figure FDA0003585629600000016
的值取为1，否则取为0；zu表示物理节点
Figure FDA0003585629600000017
上是否部署了VNF，如果
Figure FDA0003585629600000018
不小于1，则zu的值取为1，否则取为0。
4.根据权利要求3所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，通过下式得到所述网络切片的物理节点重要程度：
pu＝d′u+b′u+a′u，
Figure FDA0003585629600000019
Figure FDA0003585629600000021
a′u＝au*(N-1)，
其中，du表示所述网络切片的物理节点
Figure FDA0003585629600000022
在所述底层物理网络的图模型GI中的度，N表示所述网络切片的物理节点的数量，
Figure FDA0003585629600000023
表示间距中心度，σst(u)表示经过物理节点
Figure FDA0003585629600000024
的最短路径总数，σst表示最短路径总数，
Figure FDA0003585629600000025
表示接近中心度，
Figure FDA0003585629600000026
表示物理节点
Figure FDA0003585629600000027
到所有物理节点的距离之和。
5.根据权利要求3所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，所述根据所述目标函数得到所述部署顺序，包括：
对所述目标函数进行从大到小排序，并将排序结果作为所述部署顺序。
6.根据权利要求1所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，为部署成功的网络切片规划探测路径，包括：
根据所述部署成功的网络切片的VNF部署情况确定需要探测的物理节点，得到探测节点集合；
基于所述探测节点集合生成全连接图，其中，所述全连接图中边的权值为所述底层物理网络上对应物理节点间的最短路径长度；
在所述全连接图上寻找到一个哈密顿通路；
将所述哈密顿通路中的每一条边都使用所述底层物理网络对应物理节点之间的最短路径进行替换，得到所述探测路径。
7.根据权利要求6所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，所述在所述全连接图上寻找到一个哈密顿通路，包括：
在所述全连接图上寻找一个哈密顿回路；
删除所述哈密顿回路中权值最大的边，得到所述哈密顿通路。
8.根据权利要求1所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取各网络切片的遥测项目和遥测频率，并生成各网络切片的遥测标识符；
其中，在利用所述INT探针对所述网络切片进行监测时，通过INT源节点根据所述遥测项目和所述遥测频率在对应的INT探针中添加INT header，其中，所述INT源节点为对应探测路径的起点。
9.一种基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述系统包括：
底层物理网络；
切片编排管理控制器，用于获取所述底层物理网络信息和多个网络切片的资源请求，并根据所述资源请求确定各所述网络切片的部署顺序，以及根据所述底层物理网络信息按照所述部署顺序在所述底层物理网络上部署多个所述网络切片；
带内网络遥测INT框架，用于为各部署成功的网络切片规划探测路径和生成带内网络遥测INT探针，并根据所述探测路径将所述INT探针下发到所述底层物理网络和在所述底层物理网络转发，以利用所述INT探针对所述网络切片进行监测，并得到INT遥测信息。
10.根据权利要求9所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述资源请求包括虚拟网络的虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，所述切片编排管理控制器具体用于：
根据所述虚拟节点资源请求和虚拟链路资源请求，确定各所述网络切片在所述底层物理网络上所占用的物理资源总量和物理节点重要程度；
根据所述物理资源总量和所述物理节点重要程度得到各所述网络切片的目标函数，并根据所述目标函数得到所述部署顺序。
11.根据权利要求10所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述目标函数通过下式表示：
Figure FDA0003585629600000031
其中，T(NSR)表示网络切片的目标函数，
Figure FDA0003585629600000032
表示所述网络切片的物理资源总量，pu表示所述网络切片的物理节点重要程度，α和β均大于0，表示可调参数，且α+β＝1；
Figure FDA0003585629600000033
表示所述网络切片的虚拟节点
Figure FDA0003585629600000034
是否被映射到物理节点
Figure FDA0003585629600000035
上，如果是，
Figure FDA0003585629600000036
的值取为1，否则取为0；zu表示物理节点
Figure FDA0003585629600000037
上是否部署了VNF，如果
Figure FDA0003585629600000038
不小于1，则zu的值取为1，否则取为0。
12.根据权利要求11所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，通过下式得到所述网络切片的物理节点重要程度：
pu＝d′u+b′u+a′u，
Figure FDA0003585629600000039
Figure FDA00035856296000000310
a′u＝au*(N-1)，
其中，du表示所述网络切片的物理节点
Figure FDA0003585629600000041
在所述底层物理网络的图模型GI中的度，N表示所述网络切片的物理节点的数量，
Figure FDA0003585629600000042
表示间距中心度，σst(u)表示经过物理节点
Figure FDA0003585629600000043
的最短路径总数，σst表示最短路径总数，
Figure FDA0003585629600000044
表示接近中心度，
Figure FDA0003585629600000045
表示物理节点
Figure FDA0003585629600000046
到所有物理节点的距离之和。
13.根据权利要求11所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述切片编排管理控制器具体用于：
对所述目标函数进行从大到小排序，并将排序结果作为所述部署顺序。
14.根据权利要求1所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述INT框架具体用于：
根据所述部署成功的网络切片的VNF部署情况确定需要探测的物理节点，得到探测节点集合；
基于所述探测节点集合生成全连接图，其中，所述全连接图中边的权值为所述底层物理网络上对应物理节点间的最短路径长度；
在所述全连接图上寻找到一个哈密顿通路；
将所述哈密顿通路中的每一条边都使用所述底层物理网络对应物理节点之间的最短路径进行替换，得到所述探测路径。
15.根据权利要求14所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述INT框架在所述全连接图上寻找到一个哈密顿通路时，具体用于：
在所述全连接图上寻找一个哈密顿回路；
删除所述哈密顿回路中权值最大的边，得到所述哈密顿通路。
16.根据权利要求1所述的基于带内网络遥测的网络切片监测系统，其特征在于，所述INT框架还用于：
获取各网络切片的遥测项目和遥测频率，并生成各网络切片的遥测标识符，以在利用所述INT探针对所述网络切片进行监测时，通过INT源节点根据所述遥测项目和所述遥测频率在对应的INT探针中添加INT header，其中，所述INT源节点为对应探测路径的起点。
17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的基于带内网络遥测的网络切片监测方法。
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