[發明專利]一種海洋觀監測網絡中基于集群的NFV服務鏈優化方法

有效

• 申請號: 201910972168.1
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110636137B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 蘇新;甘雨晨;成振;彭利平;辛元雪;孟蕾蕾;周舟
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L41/12;H04L41/14;H04L67/141;H04L67/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

本發明提出了一種海洋觀監測網絡中基于集群的NFV服務鏈優化方法。該方法首先建立海洋觀監測網絡拓撲和VNF存儲模型，然后推導出網絡平均服務時間與集群個數之間的數學關系式，最后通過仿真估計得到使得網絡平均服務時間最小的集群個數，從而優化了整個NFV服務鏈。本發明能夠降低海洋網絡觀監測應用的時延，提高網絡的可靠性和服務的連續性。

技術領域

本發明涉及一種海洋觀監測網絡中基于集群的NFV服務鏈優化方法，屬于網絡功能虛擬化技術和物聯網技術領域。

背景技術

我國“全球海洋立體觀測網”作為“下一代海洋信息網絡”重要組成部分，可提供多種觀監測應用。該項目是匯聚海洋空間、環境、生態、資源等各類數據，保障先進海洋觀測的基礎設施。可實現高密度、多要素、多屬性、多維度、全天候、全自動的全球海洋立體觀測。

全天候、全自動海洋觀監測和目標態勢感知、海洋信息傳輸、以及海上綜合業務服務，如：水下和水面作業的全天候自動巡航、緊急救援、實時定位跟蹤，以及面向軍事領域的防御、精確預警和判定打擊等低時延信息服務。要想使得這些海洋網絡觀監測業務服務能夠有效的開展，就必須實現網絡的可靠性和低時延。

為了實現網絡低時延、更高的傳輸性能以及滿足我國“全球海洋立體觀測網”更嚴苛的應用需求，傳統船聯組網方式因無法靈活有效地適配各種網絡資源，難以解決服務連續性/多樣性與網絡異構/資源受限之間存在的矛盾，已不再符合未來服務驅動網絡業務迫切需求。同時，現有船聯組網結構僵化嚴重，新服務重復建設升級，造成嚴重浪費。那么，結合網絡功能虛擬化(NFV)、軟件定義網絡(SDN)、邊緣計算/霧計算(Edge/Fog Computing)等最新網絡資源優化技術，組建下一代海洋網絡已刻不容緩。

發明內容

目的：為了克服上述不足，本發明提供了一種海洋觀監測網絡中基于集群的NFV服務鏈優化策略，降低海洋網絡觀監測應用的時延，提高網絡的可靠性和服務的連續性。

本發明的技術方案如下：

一種海洋觀監測網絡中基于集群的NFV服務鏈優化方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)、海洋觀監測網絡拓撲結構建立；

(2)、建立VNF存儲模型；

(3)、網絡平均服務時間與集群個數的之間的數學關系式的推導；

(4)、最后通過仿真估計得到使得網絡平均服務時間最小的集群個數，優化整個NFV服務鏈。

上述步驟(1)的具體步驟如下：

設置海洋觀監測網絡拓撲結構為一個半徑為R的圓形場景，其中m個具有一定計算能力的浮標節點和若干船舶中心形成S個半徑為R_c的非重疊集群，每個集群的中心是海洋網絡中待觀監測的點，在該點周圍浮標節點近似成高斯分布，所有集群都是獨立的高斯分布，從而整個觀監測網絡成多元高斯分布；其中同一集群中的浮標節點彼此靠近并執行服務鏈接過程；在集群中，存在本地簇頭節點和成員節點，并且成員節點存儲不同種類的VNF；對于每個集群，本地簇頭節點具有集群的VNF分發信息；對于從源節點到目的節點的連接請求，數據流控制器使用包括源節點ID，目的節點ID和在報頭頭部中所需的VNF的信令分組連接到本地簇頭節點；假設海洋網絡的流入流量自相似，平均數據速率為u bps，采用分數布朗運動模型描述VNF在海洋網絡浮標節點之中的狀態；在創建VNF服務鏈時，每個數據流都由本地簇頭節點初始化；每個數據流都需要在其報頭的頭部中提供源節點ID，目的節點ID，所需的VNF的信息；基于所需的VNF字段，本地簇頭節點確定集群序列中需要將數據流引導到鏈中的VNF的路由；如果所需的VNF不在集群中則浮標節點需要通過船舶中心從另一個最近的具有該VNF的節點遷移此VNF，然后本地簇頭節點創建VNF鏈；

上述步驟(2)的具體步驟如下：