شماره ركورد
34761
پديد آورنده
علي فتحي وافق
عنوان
زنجيره سازي توزيع شده كاركردهاي خدمت در هسته نسل ششم شبكه هاي بيسيم با رويكرد نظريه بازي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
شبكههاي كامپيوتري
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/12/24
استاد راهنما
وصال حكمي
استاد مشاور
/
دانشكده
كامپيوتر
چكيده
معماريهاي هسته ابري بومي نسل ششم مستلزم بهكارگيري راهكارهايي توزيعشده و حافظ حريم خصوصي براي جانمايي زنجيرههاي كاركرد خدمت SFC بر بستر كاركرد شبكه كانتينريشده CNF هستند، بهگونهاي كه قيود كيفيت خدمت نيز برآورده شود. با افزايش ترافيك شبكه و ظهور كاربردهاي نوين و اتكا به تكنولوژيهاي مبتني بر مجازيسازي و نرمافزارمحور، رويكردهاي متمركز، مبتني بر يادگيري تقويتي و نظريه بازي سنتي چالشهايي نظير مقياسناپذيري و ردپاي اطلاعاتي زياد را به همراه دارند و اغلب اين رويكردها در مقياس بزرگ دچار گلوگاه محاسباتي و ارتباطي ميشوند. در اين پژوهش، اين مسئله بهصورت يك فرايند تصميمگيري ترتيبي مبتني بر بازي بوفه هندي IBG مدلسازي ميشود كه در آن، جريانهاي ترافيكي بهطور متوالي و براي هر مرحله از زنجيره خدمت نظير AMF، SMF و UPF، يك نسخه از CNF را انتخاب كرده و همزمان براي بهرهبرداري از منابع مشترك شبكه با يكديگر رقابت ميكنند. وضعيت عملياتي هر نسخه، از جمله بار گره يا پيكربندي شتابدهندههاي سختافزاري، بهطور مستقيم قابل مشاهده نيست و تنها از طريق استفاده عملي توسط جريانها قابل استنباط است؛ امري كه منجر به وجود اطلاعات ناقص و نامتقارن ميان بازيگران ميشود. بهمنظور مواجهه با شرايط عدم قطعيت ميان مستأجران مختلف، يك سازوكار يادگيري اجتماعي غيربيزي ارائه ميشود كه در آن، باورهاي بيزي محلي از طريق يك فرايند تجميعي با يكديگر تركيب شده و همگرايي ضعيف توزيعهاي پيشبيني حاصلشده اثبات ميگردد. با فرض استقلال ميان مراحل مختلف SFC، يك راهحل دقيق مبتني بر استقرا پسگرد استخراج ميشود كه به تعادل نش زيربازي كامل منتهي ميگردد. در مقابل، در حالتي كه وابستگي ميان مراحل زنجيره وجود داشته باشد، حل بهينه بازي از نظر محاسباتي غيرعملي ميشود. براي رفع اين چالش، يك چارچوب هيبريدي مقياسپذير مبتني بر هرس فضاي كنشها و اجراي پيشرو با نگاه روبهجلو پيشنهاد ميگردد. اين رويكرد، پيچيدگي نمايي مسئله را به يك فرايند تصميمگيري با مرتبه چندجملهاي كاهش داده و در عين حال، ماهيت راهبردي تصميمگيري را حفظ ميكند. در مجموع، اين كار يك چارچوب نظري مبتني بر IBG براي جانمايي SFC، تضمين همگرايي براي يادگيري توزيعشده، و يك طرح پيادهسازي عملي سازگار با Kubernetes و Network Service Mesh NSM ارائه ميدهد. نتايج نشان ميدهد كه در توپولوژي بزرگمقياس، الگوريتم پيشنهادي حدود 90 درصد از مطلوبيت كران بالاي عملكرد بهينه راهحل متمركز را بازيابي ميكند، نقضهاي SLA را با كسري از هزينه راهحل يادگيري عميق ــ بيش از 6 مرتبه بزرگي ــ تا سطح پايين حفظ ميكند و زمان اجرايي را تا بيش از 65 برابر كاهش ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/17
عنوان به انگليسي
Game Theory-Based Distributed Service Function Chaining in 6G Core Networks
تاريخ بهره برداري
3/15/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
علي فتحي وافق
چكيده به لاتين
6G cloud-native core architectures require the adoption of distributed and privacy-preserving solutions for the placement of service function chains (SFC) over containerized network functions (CNF), such that quality-of-service constraints are also satisfied. With the increase in network traffic, the emergence of new applications, and the reliance on virtualization‑ and software‑based technologies, centralized approaches based on reinforcement learning and traditional game theory face challenges such as lack of scalability and high informational overhead. These methods often encounter computational and communication bottlenecks when deployed at large scale. In this research, this problem is modeled as a sequential decision-making process based on the Indian Buffet Game (IBG), in which tenant flows sequentially, and for each stage of the service chain such as AMF, SMF, and UPF, select one instance of a CNF and simultaneously compete with one another for the utilization of shared network resources. The operational state of each instance, including node load or hardware accelerator configuration, is not directly observable and can only be inferred through practical usage by the flows; this leads to the presence of incomplete and asymmetric information among the players.
To address uncertainty conditions among different tenants, a non-Bayesian social learning mechanism is presented in which local Bayesian beliefs are combined through an aggregation process, and weak convergence of the resulting predictive distributions is proven. Assuming independence among different stages of the SFC, an exact solution based on backward induction is derived that leads to a subgame perfect Nash equilibrium. In contrast, when dependency exists among the stages of the chain, optimally solving the game becomes computationally impractical. To overcome this challenge, a scalable hybrid framework based on action-space pruning and forward execution with lookahead is proposed. This approach reduces the exponential complexity of the problem to a polynomial-order decision-making process while preserving the strategic nature of the decision-making. Overall, this work presents a theoretical framework based on IBG for SFC placement, convergence guarantees for distributed learning, and a practical implementation scheme compatible with Kubernetes and Network Service Mesh (NSM).
Recovers approximately 90% of the upper-bound utility of the optimal centralized solution, keeps SLA violations at a low level, while achieving a cost that is more than 6 orders of magnitude lower than the deep learning solution, and reduces execution time by more than 65 times.
كليدواژه هاي فارسي
زنجيرهسازي كاركرد خدمت , جانمايي زنجيرهسازي كاركرد خدمت , شبكه 6G , بازي بوفه هندي , كانتينر
كليدواژه هاي لاتين
Service Function Chaining , SFC Embedding , 6G Network , Indian Buffet Game , Containers
Author
Ali Fathi Vafegh
SuperVisor
Dr. Vesal Hakami