On Modeling Network Slicing Communication Resources with SARSA Optimization

Sur la modélisation des ressources de communication en découpage de réseau avec l'optimisation SARSA

Eduardo Sidney Xavier (1) , Nazim Agoulmine (2) , Joberto S B Martins (3)

1 Universidade Salvador
2 IBISC - Informatique, BioInformatique, Systèmes Complexes
3 UNIFACS - Universidade Salvador

Network slicing is a crucial enabler to support the composition and deployment of virtual network infrastructures required by the dynamic behavior of networks like 5G/6G mobile networks, IoT-aware networks, e-health systems, and industry verticals like the internet of vehicles (IoV) and industry 4.0. The communication slices and their allocated communication resources are essential in slicing architectures for resource orchestration and allocation, virtual network function (VNF) deployment, and slice operation functionalities. The communication slices provide the communications capabilities required to support slice operation, SLA guarantees, and QoS/ QoE application requirements. Therefore, this contribution proposes a networking slicing conceptual model to formulate the optimization problem related to the sharing of communication resources among communication slices. First, we present a conceptual model of network slicing, we then formulate analytically some aspects of the model and the optimization problem to address. Next, we proposed to use a SARSA agent to solve the problem and implement a proof of concept prototype. Finally, we present the obtained results and discuss them.

Le découpage de réseau est un catalyseur essentiel pour prendre en charge la composition et le déploiement des infrastructures de réseau virtuel requises par le comportement dynamique des réseaux tels que les réseaux mobiles 5G/6G, les réseaux compatibles IoT, les systèmes de santé en ligne et les secteurs verticaux de l'industrie tels que l'Internet des véhicules (IoV ) et l'industrie 4.0. Les tranches de communication et leurs ressources de communication allouées sont essentielles dans les architectures de découpage pour l'orchestration et l'allocation des ressources, le déploiement de la fonction de réseau virtuel (VNF) et les fonctionnalités d'opération de tranche. Les tranches de communication fournissent les capacités de communication requises pour prendre en charge le fonctionnement des tranches, les garanties SLA et les exigences d'application QoS/QoE. Par conséquent, cette contribution propose un modèle conceptuel de découpage en réseau pour formuler le problème d'optimisation lié au partage des ressources de communication entre les tranches de communication. Tout d'abord, nous présentons un modèle conceptuel de découpage de réseau, puis nous formulons analytiquement certains aspects du modèle et le problème d'optimisation à résoudre. Ensuite, nous avons proposé d'utiliser un agent SARSA pour résoudre le problème et implémenter un prototype de preuve de concept. Enfin, nous présentons les résultats obtenus et les discutons.

Keywords: Network Slicing; Communication Slice; Resource Allocation; Conceptual and Analytical Model; Machine Learning; SARSA

Domains: Computer Science [cs]; Artificial Intelligence [cs.AI]; Machine Learning [cs.LG]; Modeling and Simulation

Eduardo Sidney Xavier, Nazim Agoulmine, Joberto S B Martins. On Modeling Network Slicing Communication Resources with SARSA Optimization. 10th International Workshop on ADVANCEs in ICT Infrastructures and Services (ADVANCE 2023), Paulo Antonio Leal Rego, Universidade Federal do Ceará, Brazil; William Donnelly, President Emeritus SETU, Ireland; Mauro Oliveira, IFCE Aracati, Brazil, Feb 2023, Fortaleza, Brazil. 8p, ⟨10.48545/advance2023-fullpapers-4_2⟩. ⟨hal-03998854⟩