[發(fā)明專利]一種芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射模型及算法

在審

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• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107911245A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋俊輝
• 申請（專利權(quán)）人: 信陽師范學(xué)院
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/46
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)建模領(lǐng)域，具體的說是一種芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射模型及算法。

背景技術(shù)

本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)建模與優(yōu)化領(lǐng)域，目標(biāo)是為所有業(yè)務(wù)請求分配頻譜后所占用的頻譜數(shù)最少且最大占用頻隙號最小，最終確定最優(yōu)的節(jié)點映射、鏈路映射，以及頻譜分配方案。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算等新型業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以滿足網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)多樣、動態(tài)和突發(fā)等需求。網(wǎng)絡(luò)虛擬化應(yīng)運(yùn)而生，它可以靈活地為連接請求分配帶寬，無需對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行很大改動就能獲得較高的頻譜利用率，滿足用戶的多樣化需求，通過邏輯隔離的多個虛擬網(wǎng)絡(luò)共享底層物理網(wǎng)絡(luò)資源，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的彈性管理，加快網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的開發(fā)與部署，有效地增加資源利用率。

已有相關(guān)發(fā)明旨在最小化網(wǎng)絡(luò)的能耗或網(wǎng)絡(luò)最大占用頻隙號等目標(biāo)，然而頻譜也是彈性光網(wǎng)絡(luò)中的一種重要資源，因此本發(fā)明設(shè)計了一種最小化網(wǎng)絡(luò)中的占用資源數(shù)以及最小化最大占用頻隙號為目標(biāo)的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射問題，建立了一個混合規(guī)劃模型，并提出了一種有效的全局優(yōu)化算法以得到最優(yōu)的虛擬結(jié)點映射、虛擬鏈路映射以及選路方案，遺傳算法在工程技術(shù)領(lǐng)域等實際應(yīng)用問題中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是解決NP組合優(yōu)化問題中更是表現(xiàn)出了其優(yōu)良的性能。

因此設(shè)計一種新的全局優(yōu)化遺傳算法來求解本發(fā)明提出的最大化服務(wù)質(zhì)量的可分任務(wù)調(diào)度模型，正是發(fā)明人要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射模型及算法，能實改變輥體結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，精度高，制作簡單，不易拉斷秸稈的功能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射模型，其特征在于：所述模型為帶有約束的全局優(yōu)化模型，具備以下特性：

(1)虛擬結(jié)點映射滿足的約束條件為：所有的虛擬節(jié)點必須映射到一個物理結(jié)點上，同一個虛擬網(wǎng)中的虛擬結(jié)點不能映射到同一個物理結(jié)點上，映射到同一個物理結(jié)點上的虛擬結(jié)點數(shù)不大于該物理結(jié)點上的虛擬機(jī)的數(shù)量。

(2)頻譜分配滿足的約束條件：業(yè)務(wù)請求只能占用聯(lián)通原結(jié)點和宿結(jié)點所有通路中的一條路徑，業(yè)務(wù)在所占路徑中的不同鏈路上具有相同的起始頻隙號，一個業(yè)務(wù)請求必須占用若干個連續(xù)的頻隙，任意兩個業(yè)務(wù)所占用的頻譜無重疊。

(3)采用首次適應(yīng)策略(First Fit，F(xiàn)F)進(jìn)行頻譜分配，只需要對虛擬節(jié)點映射和選路進(jìn)行編碼。

(4)采用兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕W(wǎng)絡(luò)拓?fù)銩是包含12和節(jié)點和21個鏈路的NSFNET，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銪是包含20和節(jié)點和32個鏈路的ARPANET

一種芯彈性光網(wǎng)絡(luò)中虛擬網(wǎng)絡(luò)映射算法，其特征在于：所述算法為遺傳算法，包括如下步驟：

(1)遺傳算法的主要進(jìn)化手段為交叉操作，通過兩兩染色體基因交叉互換，繁殖兩個新的子代個體，并將父代好的基因遺傳至子代個體，產(chǎn)生的子代個體可能會優(yōu)于父代個體，交叉操作保持了遺傳算法種群個體的多樣性和全局搜索能力。

(2)采用兩點交叉方式生成新個體：隨機(jī)生成兩個整數(shù)j1和j2，滿足2≤j1≤j2≤N′(對選路個體進(jìn)行交叉時2≤j1≤j2≤NR′)作為交叉點，將兩個父代個體交叉點之間的基因進(jìn)行交換，生成兩個后代個體。

(3)變異算子通過一定概率的基因變異，在一定程度上提高多樣性，強(qiáng)化了算法搜索到最優(yōu)解的能力。

(4)采用單點變異方式生成新個體：隨機(jī)生成一個整數(shù)j1滿足2≤j3≤N′(對選路個體進(jìn)行交叉時2≤j3≤NR′)作為變異點，將個體在該點的基因位取反，產(chǎn)生新的后代個體。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明通過針對虛擬彈性光網(wǎng)絡(luò)中虛擬結(jié)點的映射以及選路、頻譜分配等問題進(jìn)行設(shè)計，建立一個全局約束優(yōu)化模型，并且為有效的求解該約束優(yōu)化模型，設(shè)計了全局優(yōu)化算法，實現(xiàn)了在不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞M(jìn)行仿真實驗，有效的降低網(wǎng)絡(luò)中占用的頻隙數(shù)和最大最大頻隙號并實現(xiàn)最小化占用頻譜數(shù)以及最小化最大占用頻隙號。

附圖說明

圖1是本發(fā)明模型狀態(tài)圖A。

圖2是本發(fā)明模型狀態(tài)圖B。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。