Network slicing (NS) and multi-access edge computing (MEC) are new paradigms which play key roles in 5G and beyond networks. NS allows network operators (NOs) to divide the available network resources into multiple logical NSs for providing dedicated virtual networks tailored to the specific service/business requirements. MEC enables NOs to provide diverse ultra-low latency services for supporting the needs of different industry verticals by moving computing facilities to the network edge. NS can be constructed by instantiating a set of virtual network functions (VNFs) on top of MEC cloud servers for provisioning diverse latency-sensitive communication services (e.g., autonomous driving and augmented reality) on demand at a lesser cost and time. However, VNFs, MEC cloud servers, and communication links are subject to failures due to software bugs, misconfiguration, overloading, hardware faults, cyber attacks, power outage, and natural/man-made disaster. Failure of a critical network component disrupts services abruptly and leads to users' dissatisfaction, which may result in revenue loss for the NOs. In this paper, we present a novel approach based on multi-connectivity in 5G networks to tackle this problem and our proposed approach is resilient against i) failure of VNFs, ii) failure of local servers within MEC, iii) failure of communication links, and iv) failure of an entire MEC cloud facility in regional level. To this end, we formulate the problem as a binary integer programming (BIP) model in order to optimally deploy NSs with the minimum cost, and prove it is NP-hard. To overcome time complexity, we propose an efficient genetic algorithm based heuristic to obtain near-optimal solution in polynomial time. By extensive simulations, we show that our proposed approach not only reduces resource wastage, but also improves throughput while providing high resiliency against failures.


翻译:网络断层(NS)和多存取边缘计算(MEC)是新的模式,在5G网络内外发挥关键作用。NS允许网络操作员(NOs)将现有的网络资源分成多逻辑的NSs,以提供适合特定服务/业务需要的专门虚拟网络。MEC使NOs能够提供多种多样的超低延迟服务,通过将计算机设施移到网络边缘,满足不同行业垂直的需求。NSS可以通过在MEC云服务器顶端即时设置一套虚拟网络功能(VNFs),以较低成本和时间对需求提供多种对惯性敏感的通信服务(例如,自动驱动和扩大现实)。然而,VNFs、MEC云服务器和通信连接因软件错误、配置错误、过错、过错、网络攻击、断电、自然/人为灾难而提供。一个关键网络组件的故障会突然破坏服务,并导致用户不满,这可能会给NOs带来收入损失。在本文中,我们展示了一个创新的MIC网络失败。

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