[發明專利]一種基于負載均衡的動態無線資源分配算法

有效

• 申請號: 201711456645.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108076486B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張筱筠;舒新建;王世文;張勇;王春迎;吳利杰;盛磊;張寧寧;王慕維
• 申請（專利權）人: 國網河南能源互聯網電力設計院有限公司;國網河南省電力公司信息通信公司;國家電網公司
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W28/02;H04W28/16;H04L29/08
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 榮永輝

1.一種基于負載均衡的動態無線資源分配算法，包括底層網絡資源更新機制、虛擬網絡請求排序規則和資源分配機制，其特征在于，所述底層網絡資源更新機制是指在一個時間窗內，優先處理虛擬網絡請求的離開，釋放其占用的底層網絡資源，然后當虛擬網絡映射成功則占用相應的底層網絡資源；

所述虛擬網絡請求排序規則是指對一個時間窗內的所有虛擬網絡資源請求，按照以下規則進行排序：根據業務優先級排序，業務優先級高的排前面，優先映射，若兩虛擬網絡請求的業務優先級相同，根據帶寬的大小排序，帶寬大的排前面，若兩虛擬網絡請求的帶寬也相同，則根據容忍時延長短排序，容忍時延短的排前面；

所述資源分配機制是指對于待分配資源的虛擬網絡請求，根據目標函數在候選集中找到最優的資源分配方案，若不存在候選集，則判斷是否達到容忍時延上限，若未達到，將該請求放入下一個時間窗，若到達則映射失敗，無法為其分配資源，若存在最優解，則資源分配成功，并更新底層網絡資源；

該算法的具體步驟如下；

S1,進行初始化，導入配電通信網的資源數據，設置參數；

S2：查找在當前時間窗內的虛擬網絡請求，釋放其占用的底層資源，并更新網絡資源狀態，以及根據虛擬網絡請求排序規則對當前時間窗到來的虛擬網絡請求進行排序；

S3：選取當前時間窗VNRs隊列最前的虛擬網絡請求進行映射，映射規則如下：第一，節點映射，選擇滿足節點種類與位置要求且位置偏差最近的物理節點作為映射節點，第二，鏈路映射，根據鏈路帶寬約束，長度約束和連通性約束通過廣度優先搜索確定所有可行的映射路徑候選集，若不存在該候選集，判斷是否滿足重映射條件，若不滿足拒絕該請求，否則將該請求放入下一個時間窗的隊列中，若存在候選集，則根據目標函數選擇最優映射路徑進行映射，運行該虛擬網絡，并更新底層資源，并繼續進行下一個虛擬網絡請求映射，直至VNRs隊列為空；

底層網絡用加權無向圖G^S＝(N^S,L^S)表示，其中N^S和L^S分別為底層節點集和鏈路集，對任意物理節點N是物理節點個數，其位置和節點種類分別用表示，對任意連接節點和的物理鏈路l^S(i,j)∈L^S|i≠j,i,j∈{1,2,L,N}，其帶寬為B(l^S)，虛擬網絡請求一般包括虛擬網絡拓撲和業務約束條件，該拓撲表示為加權無向圖G^V＝(N^V,L^V)，其中N^V和L^V分別為虛擬節點集和鏈路集，對任意虛擬節點其中M是VNR中虛擬節點個數，用來表示位置，用來表示虛擬節點允許物理節點的偏差范圍，用表示虛擬節點類型，其中A，T分別表示接入節點，傳輸節點，對任意虛擬鏈路l^V(u,v)∈L^V，一條物理鏈路的帶寬資源分為已用鏈路帶寬、因信道干擾而無法使用的鏈路帶寬和可用鏈路帶寬，成本函數由映射使用的物理鏈路帶寬決定，而虛擬網絡請求的收益由虛擬鏈路的帶寬請求決定，虛擬映射的經濟效益指虛擬網絡請求的收益減去使用底層網絡產生的成本，經濟效益最大化作為映射問題的目標函數，其中，物理鏈路已用帶寬反饋因子χ(i,j)設計為與該物理鏈路的已用帶寬成正比，而物理鏈路剩余帶寬反饋因子設計為與該條物理鏈路平均剩余帶寬成反比，用公式描述為

χ(i,j)＝α(B^U(l^S(i,j))+ε) (5-16)

其中，a、β、ε、δ和η為權重調節系數，a用來調整χ(i,j)的取值，β和η用來調整的取值，B^U(l^S(i,j))表示為已用帶寬資源，為平均可用鏈路帶寬，i，j表示節點數；

另外，由于信道干擾的存在，一條物理鏈路的部分帶寬被使用，其沖突域中其他鏈路的該部分帶寬也無法被使用，因此將該鏈路與其他鏈路產生信道干擾而導致其他鏈路產生無法使用的鏈路帶寬也算到映射的物理鏈路成本中，成本函數描述為

每個虛擬網絡請求的經濟效益即經濟收益函數描述為

其中，D(i,j)為沖突域，變量表示虛擬鏈路l^V(u,v)和物理鏈路l^S(i,j)的映射關系，ξ^R和ξ^C分別為虛擬鏈路帶寬和物理鏈路帶寬的單價。