In this paper, we propose an efficient algorithm for the network slicing problem which attempts to map multiple customized virtual network requests (also called services) to a common shared network infrastructure and allocate network resources to meet diverse service requirements. The problem has been formulated as a mixed integer linear programming (MILP) formulation in the literature. By exploiting the special structure of the network slicing problem, we first propose a novel linear programming (LP) relaxation of the MILP formulation. We show that compared with a natural LP relaxation of the MILP formulation, the novel LP relaxation is much more compact in terms of smaller numbers of variables and constraints, and much stronger in terms of providing a better LP bound, which makes it particularly suitable to be embedded in an LP based algorithm. Then we design an efficient two-stage LP rounding-and-refinement algorithm based on this novel LP relaxation. In the first stage, the proposed algorithm uses an iterative LP rounding procedure to place the virtual network functions of all services into cloud nodes while taking traffic routing of all services into consideration; in the second stage, the proposed algorithm uses an iterative LP refinement procedure to obtain a solution for traffic routing of all services with their end-to-end delay constraints being satisfied. Compared with the existing algorithms which either have an exponential complexity or return a low-quality solution, our proposed algorithm achieves a better trade-off between the solution quality and the computational complexity. In particular, the worst-case complexity of our proposed algorithm is polynomial, which makes it suitable for solving large-scale problems. Numerical results demonstrate the effectiveness and efficiency of our proposed algorithm.


翻译:在本文中,我们提出了网络切片问题的高效算法,试图将多个定制虚拟网络请求(也称为服务)映射成一个共同共享的网络基础设施,并分配网络资源以满足多种服务要求。这个问题被写成文献中混合整数线性编程(MILP)的配方。我们利用网络切片问题的特殊结构,首先提议对MILP的配方进行新的线性编程(LP)放松。我们表明,与自然LP的复杂度配置相比,新的LP放松在变数和制约因素数量较少方面更为紧凑,在提供更好的LP约束方面则更为紧凑,这就使得它特别适合嵌入基于LP的算法。然后,我们根据这个小LP的放松,设计了一个有效的双阶段的圆线性编程算法。在第一阶段,拟议的算法使用一种反复的LP圆环化程序,将所有服务的虚拟网络功能置于云式节点中,同时将所有服务的传输路径纳入考虑之中;在第二阶段,拟议的算法中,一个与最优的运序式的运算法则使用一种升级的升级的升级程序,从而满足了我们目前贸易的升级的升级的计算方法。

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