As the increase in satellite number and variety, satellite ground stations should be required to offer user services in a flexible and efficient manner. Network function virtualization (NFV) can provide a new paradigm to allocate network resources on-demand for user services over the underlying network. However, most of the existing work focuses on the virtual network function (VNF) placement and routing traffic problem for enterprise data center networks, the issue needs to further study in satellite communication scenarios. In this paper, we investigate the VNF placement and routing traffic problem in satellite ground station networks. We formulate the problem of resource allocation as an integer nonlinear programming (INLP) model and the objective is to minimize the link resource utilization and the number of servers used. Considering the information about satellite orbit fixation and mission planning, we propose location-aware resource allocation (LARA) algorithms based on Greedy and IBM CPLEX 12.10, respectively. The proposed LARA algorithm can assist in deploying VNFs and routing traffic flows by predicting the running conditions of user services. We evaluate the performance of our proposed LARA algorithm in three networks of Fat-Tree, BCube, and VL2. Simulation results show that our proposed LARA algorithm performs better than that without prediction, and can effectively decrease the average resource utilization of satellite ground station networks.


翻译:由于卫星数量和种类的增加,卫星地面站应当被要求以灵活、高效的方式提供用户服务。网络功能虚拟化(NFV)可以提供一个新的范例,通过基础网络分配用户服务需要的网络资源;然而,大多数现有工作侧重于企业数据中心网络虚拟网络功能(VNF)的定位和路由交通问题,这一问题需要进一步研究卫星通信设想方案。在本文件中,我们调查卫星地面站网络中VNF的定位和路由交通问题。我们将资源分配问题作为非线性总编(INLP)模式来阐述,目标是尽量减少连接资源的利用和使用服务器的数量。考虑到卫星轨道固定和任务规划方面的信息,我们建议分别根据Greedy和IBM CPLEX 12.10的定位和路线分配资源。拟议的LARA算法可以通过预测用户服务的运行状况来协助部署VNF和路线交通流量。我们评估了我们拟议的LARA在三个地面网络中的拟议算法的运作情况,即FAT-TRE、BARVLA和SIMU的运行结果,而不是我们的平流平均预测结果。

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