[發明專利]基于子圖輻射的拓撲臨近匹配虛擬網絡映射方法

有效

• 申請號: 201710431951.8
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107196806B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 王璇;顧華璽;班固;魏雯婷;馮軻銘;馮磊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發明公開一種基于子圖輻射的拓撲臨近匹配虛擬網絡映射方法，主要解決虛擬網絡映射到大規模底層物理網絡時阻塞率高、資源利用率低的問題。其方案是根據頻譜連續性約束條件構造分層輔助圖，根據資源約束條件確定備選物理集合，并采用拓撲中心度大的虛擬節點優先映射的原則，在分層的物理子網絡中依次查找相應的中心物理節點，并以該中心物理節點為中心，以子圖輻射深度為半徑，向四周進行輻射尋找與虛擬網絡拓撲一致性高的物理子網絡，完成一階段虛擬網絡映射。本發明能有效降低虛擬網絡請求的阻塞率，減少鏈路映射的多跳數，提高底層物理資源的利用率，可用于云計算環境下通過網絡虛擬化的方式完成虛擬網絡映射。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及云計算環境下的彈性光網絡映射方法，可用于云計算環境下通過網絡虛擬化的方式完成虛擬網絡映射，實現底層資源的靈活分配與調度，降低網絡映射的阻塞率。

背景技術

隨著移動通信技術、數據中心以及云計算的迅猛發展，帶寬需求呈現爆炸式的增長趨勢。超大容量、動態靈活的全光網絡將會成為未來網絡發展的必然趨勢。

光網絡是指以光纖為基礎傳輸鏈路所組成的一種通信網絡結構，即光網絡是一種基于光纖的電信網。光網絡并不僅僅是簡單的光纖傳輸鏈路，它是在光纖提供的大容量、長距離、高可靠的傳輸線路的基礎上，利用光和電子控制技術實現多結點網絡的互連和靈活調度。在傳輸過程中，光網絡具有傳輸速度高、距離長等特點，且在遠距離傳輸中時延低，傳輸損耗小。

然而，現有的光網絡采用的固定帶寬分配，使其資源分配粒度過大，導致網絡帶寬資源利用率低、網絡靈活性差。為了解決現有光網絡的這些缺陷，彈性光網絡應運而生。與傳統的光網絡相比，彈性光網絡引入可變帶寬的光收發和光交換機制，可以根據用戶需求靈活分配帶寬資源，促進了光層對頻譜資源地靈活管理，有效地提高了頻譜利用率，具有廣闊的應用前景。

為了提高彈性光網絡的傳輸容量，同時實現資源設備的共享，需引入網絡虛擬化手段，靈活地配置與調度網絡資源，以實現網絡資源利用率最大化。網絡虛擬化技術，就是通過整合網絡基礎資源，把一個物理單元虛擬成多個邏輯單元，供多個應用一起使用，從而提高資源的利用率。虛擬網絡映射是網絡資源虛擬化的關鍵問題，它是指如何在底層物理網絡中為虛擬網絡請求進行合理的資源分配。云計算環境下的彈性光網絡映射方法就是用于解決這一問題的優化設計技術。

徐浩煜等人在其發表的論文“彈性光傳輸基礎設施上動態透明虛擬網絡嵌入”提出一種彈性光網絡下的動態透明虛擬網絡映射方法。該方法的具體步驟是，第一步：針對底層物理網絡，根據頻譜的連續性約束條件構造分層輔助圖；第二步：針對底層物理節點定義底層本地信息，來衡量物理節點的資源承載能力；第三步：將具有最大計算資源需求的虛擬節點與具有最大底層本地信息的物理節點進行一對一映射；第四步：應用k-最短路徑算法完成鏈路映射。該方法保證了鏈路映射的連續性約束條件，但其不足之處在于，在節點映射過程中利用最大計算需求節點優先映射的貪婪算法，會造成資源利用率降低；當節點映射成功時，由于鏈路帶寬資源需求不滿足約束條件而導致鏈路映射失敗，增大了映射的阻塞率；同時沒有考慮網絡的拓撲結構屬性。

彭利民等人在其發表的論文“基于圖的鄰接分割的虛擬網絡映射算法”提出一種基于鄰接分割子圖的映射方法。該方法的具體步驟是，第一步：初始化網絡節點和鏈路狀態，設置虛擬節點、物理節點和虛擬鏈路映射標志；第二步：根據節點負載均衡度的大小對物理節點進行升序排列；第三步：采用圖的鄰接分割方法對虛擬網絡進行分割，并按照分割先后順序對各個星型結構進行排序；第四步：將第一個星型結構的根節點映射到物理節點隊列中第一個滿足根節點的CPU需求的節點上，并更新節點和鏈路的映射標志，將節點加入已完成映射的虛擬節點集合中；第五步：根據星型結構排列順序，依次將星型結構映射到物理網絡上，直至完成所有的星型結構映射；第六步：當所有星型結構映射完畢后，返回映射結果，同時對節點和鏈路進行映射。該方法的不足之處在于，在進行星型分割時，星型分割具有較高的時間復雜度，造成網絡映射效率降低；同時，沒有考慮網絡的拓撲結構屬性，導致網絡映射的阻塞率較高。