Multi-Provider and Multi-Domain Resource Orchestration in Network Functions Virtualization
Creators
- 1. Phenikaa University
 - 2. University of Transport and Communications
 
Description
Resource orchestration has a major impact on improving the performance of network services and reducing the system cost composed of both capital expenditures and operational expenses in network functions virtualization (NFV). In this paper, we consider the optimal resource orchestration problem in a multi-domain NFV system under the competition among multiple NFV service providers (NSPs). In particular, we analyze a game on an NFV platform where an NSP can reserve different types of resources, including the virtual computing, storage, and network resources, and the non-virtualized resources allocated by various NFV domains, for optimizing the utility in an individual manner. We also derive a necessary and sufficient condition for equilibrium under the competition among NSPs. We further investigate the equilibrium in a scenario of cooperation where NSPs build their own NFV infrastructure and join together to create a federation. Our numerical results illustrate the best response in resource reservation of a provider with respect to the strategy of other providers and the effect of the number of domains on the utility obtained by NSPs in the competition. Importantly, we demonstrate that an NSP is able to make a profit when the number of domains in an NFV infrastructure increases until a threshold, beyond which the utility of an NFV provider falls down, which is useful for designing a multi-domain NFV platform, especially in a multi-provider scenario. Another observation is that the best strategy of the NSPs in the competition is opposite to that in the scenario of cooperation, which is significant for the NSPs in the optimization of their utility.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يؤثر تنسيق الموارد تأثيرًا كبيرًا على تحسين أداء خدمات الشبكة وتقليل تكلفة النظام التي تتكون من كل من النفقات الرأسمالية والنفقات التشغيلية في المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV). في هذه الورقة، نأخذ في الاعتبار مشكلة تنسيق الموارد المثلى في نظام NFV متعدد المجالات في ظل المنافسة بين العديد من مزودي خدمات NFV (NSPs). على وجه الخصوص، نقوم بتحليل لعبة على منصة NFV حيث يمكن لـ NSP حجز أنواع مختلفة من الموارد، بما في ذلك الحوسبة الافتراضية والتخزين وموارد الشبكة، والموارد غير الافتراضية المخصصة من قبل مجالات NFV المختلفة، لتحسين الأداة المساعدة بطريقة فردية. كما أننا نستمد شرطا ضروريا وكافيا لتحقيق التوازن في ظل المنافسة بين مقدمي الخدمات الوطنيين. كما نقوم بالتحقيق في التوازن في سيناريو التعاون حيث يقوم مقدمو الخدمات الوطنيون ببناء البنية التحتية الخاصة بهم للرؤية غير القابلة للاستبدال (NFV) وينضمون معًا لإنشاء اتحاد. توضح نتائجنا العددية أفضل استجابة في حجز الموارد لمقدم الخدمة فيما يتعلق باستراتيجية مقدمي الخدمات الآخرين وتأثير عدد النطاقات على الأداة المساعدة التي حصل عليها مقدمو الخدمات الوطنيون في المسابقة. الأهم من ذلك، أننا نثبت أن NSP قادر على تحقيق ربح عندما يزداد عدد النطاقات في البنية التحتية لـ NFV حتى العتبة، التي بعدها تنخفض فائدة مزود NFV، وهو أمر مفيد لتصميم منصة NFV متعددة المجالات، خاصة في سيناريو متعدد الموفرين. ملاحظة أخرى هي أن أفضل استراتيجية لـ NSPs في المنافسة تتعارض مع تلك الموجودة في سيناريو التعاون، وهو أمر مهم لـ NSPs في تحسين فائدتها.Translated Description (French)
L'orchestration des ressources a un impact majeur sur l'amélioration de la performance des services réseau et la réduction du coût du système composé à la fois des dépenses d'investissement et des dépenses opérationnelles dans la virtualisation des fonctions réseau (NFV). Dans cet article, nous examinons le problème d'orchestration optimale des ressources dans un système NFV multi-domaines en concurrence entre plusieurs fournisseurs de services NFV (NSP). En particulier, nous analysons un jeu sur une plate-forme NFV où un NSP peut réserver différents types de ressources, y compris les ressources virtuelles de calcul, de stockage et de réseau, et les ressources non virtualisées allouées par divers domaines NFV, pour optimiser l'utilitaire de manière individuelle. Nous en tirons également une condition nécessaire et suffisante pour l'équilibre dans le cadre de la concurrence entre les PSN. Nous étudions plus en détail l'équilibre dans un scénario de coopération où les PSN construisent leur propre infrastructure NFV et se réunissent pour créer une fédération. Nos résultats numériques illustrent la meilleure réponse en réservation de ressources d'un prestataire par rapport à la stratégie des autres prestataires et l'effet du nombre de domaines sur l'utilité obtenue par les PSN dans la compétition. Surtout, nous démontrons qu'un NSP est capable de réaliser un profit lorsque le nombre de domaines dans une infrastructure NFV augmente jusqu'à un seuil, au-delà duquel l'utilité d'un fournisseur NFV tombe, ce qui est utile pour concevoir une plate-forme NFV multi-domaines, en particulier dans un scénario multi-fournisseurs. Une autre observation est que la meilleure stratégie des PSN dans la compétition est opposée à celle du scénario de coopération, ce qui est important pour les PSN dans l'optimisation de leur utilité.Translated Description (Spanish)
La orquestación de recursos tiene un gran impacto en la mejora del rendimiento de los servicios de red y en la reducción del costo del sistema compuesto tanto por gastos de capital como por gastos operativos en la virtualización de funciones de red (NFV). En este documento, consideramos el problema óptimo de orquestación de recursos en un sistema NFV multidominio bajo la competencia entre múltiples proveedores de servicios NFV (NSP). En particular, analizamos un juego en una plataforma NFV donde un NSP puede reservar diferentes tipos de recursos, incluidos los recursos virtuales de computación, almacenamiento y red, y los recursos no virtualizados asignados por varios dominios NFV, para optimizar la utilidad de manera individual. También derivamos una condición necesaria y suficiente para el equilibrio bajo la competencia entre los NSP. Investigamos más a fondo el equilibrio en un escenario de cooperación en el que los NSP construyen su propia infraestructura NFV y se unen para crear una federación. Nuestros resultados numéricos ilustran la mejor respuesta en la reserva de recursos de un proveedor con respecto a la estrategia de otros proveedores y el efecto del número de dominios en la utilidad obtenida por los NSP en la competencia. Es importante destacar que demostramos que un NSP puede obtener ganancias cuando el número de dominios en una infraestructura NFV aumenta hasta un umbral, más allá del cual cae la utilidad de un proveedor NFV, lo cual es útil para diseñar una plataforma NFV multidominio, especialmente en un escenario multiproveedor. Otra constatación es que la mejor estrategia de los NSPs en la competencia es opuesta a la del escenario de cooperación, lo cual es significativo para los NSPs en la optimización de su utilidad.Files
      
        08752212.pdf.pdf
        
      
    
    
      
        Files
         (245 Bytes)
        
      
    
    | Name | Size | Download all | 
|---|---|---|
| 
          
          md5:2cd0e28fd0d0850cb3baf14aa60d524a
           | 
        
        245 Bytes | Preview Download | 
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
 - تنسيق الموارد متعدد الموفرين ومتعدد المجالات في المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة
 - Translated title (French)
 - Orchestration de ressources multi-fournisseurs et multi-domaines dans la virtualisation des fonctions réseau
 - Translated title (Spanish)
 - Orquestación de recursos multiproveedor y multidominio en la virtualización de funciones de red
 
Identifiers
- Other
 - https://openalex.org/W2955328829
 - DOI
 - 10.1109/access.2019.2926136
 
            
              References
            
          
        - https://openalex.org/W1560522367
 - https://openalex.org/W1792648536
 - https://openalex.org/W1966600255
 - https://openalex.org/W1988557449
 - https://openalex.org/W2031623767
 - https://openalex.org/W2048087366
 - https://openalex.org/W2053659368
 - https://openalex.org/W2066769973
 - https://openalex.org/W2070895610
 - https://openalex.org/W2079729454
 - https://openalex.org/W2087455320
 - https://openalex.org/W2105685892
 - https://openalex.org/W2114298221
 - https://openalex.org/W2163520627
 - https://openalex.org/W2235494793
 - https://openalex.org/W2280073618
 - https://openalex.org/W2342397732
 - https://openalex.org/W2374516805
 - https://openalex.org/W2426750554
 - https://openalex.org/W2461531175
 - https://openalex.org/W2520042985
 - https://openalex.org/W2562499543
 - https://openalex.org/W2593156732
 - https://openalex.org/W2596944053
 - https://openalex.org/W2606044166
 - https://openalex.org/W2613593663
 - https://openalex.org/W2743089062
 - https://openalex.org/W2788163338
 - https://openalex.org/W2869903415
 - https://openalex.org/W2890342091
 - https://openalex.org/W2891123429
 - https://openalex.org/W2901891930
 - https://openalex.org/W3101743077