[發(fā)明專利]一種空天地一體化網(wǎng)絡(luò)資源映射方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110350699.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113193984B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙季紅;曲樺;馬偉;劉建生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L41/12
• 分類號(hào): H04L41/12;H04L41/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種空天地一體化網(wǎng)絡(luò)資源映射方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求以及空天地一體化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌黄渲校隹仗斓匾惑w化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒仗斓匾惑w化網(wǎng)絡(luò)的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源；

將所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求按照業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分類，判斷分類后的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求所映射時(shí)間內(nèi)的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠癜l(fā)生變化；其中，如無(wú)變化則采用離散粒子群算法、最短路徑算法分別對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、鏈路進(jìn)行映射，獲得映射結(jié)果；如有變化，則構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的物理拓?fù)浜蜻x集，基于物理拓?fù)浜蜻x集采用離散粒子群算法、最短路徑算法分別對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、鏈路進(jìn)行映射，獲得鏈路映射結(jié)果；

基于所述映射結(jié)果，更新空天地一體化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞腃PU以及帶寬資源；

其中，在采用離散粒子群算法前，使用初始化策略初始化粒子速度與位置；

其中，所述獲取虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求以及空天地一體化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟襟E具體包括：

在空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射中，底層物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆杉訖?quán)無(wú)向圖表示，表達(dá)式為：

式中，N^S、L^S表示物理網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合、鏈路集合，表示物理網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的屬性集合；

虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆杉訖?quán)無(wú)向圖表示，表達(dá)式為：

式中，N^V、L^V分別表示虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合和鏈路集合，分別表示虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)約束集合和鏈路的約束集合；

虛擬網(wǎng)絡(luò)映射定義為：M(G^V):(N^V,L^V)→(N^S,L^S)；

虛擬節(jié)點(diǎn)映射定義為：

在映射虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)，滿足：C(n^s)≥C(n^v),

虛擬鏈路映射定義為：其中，分別是虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、鏈路的約束集合，分別是物理網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)、鏈路的屬性集合；

在進(jìn)行虛擬鏈路映射時(shí)，滿足：

所述將所述虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求按照業(yè)務(wù)類型進(jìn)行分類的步驟具體包括：

虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求到達(dá)，計(jì)算其映射收益并作為優(yōu)先級(jí)度量標(biāo)準(zhǔn)，映射收益公式表示為：

式中，α_R、(1-α_R)是調(diào)整帶寬、CPU的權(quán)重參數(shù)，Bw_L(l^v)代表虛擬鏈路請(qǐng)求帶寬，CPU(n^v)表示虛擬節(jié)點(diǎn)CPU；

將映射收益高的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求優(yōu)先映射，分為多窗口排隊(duì)等待批處理；

將映射窗口的虛擬網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求按照需求進(jìn)行分類；

所述使用初始化策略初始化粒子速度與位置的步驟具體包括：

將底層物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)N^S與虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)N^V的CPU資源量進(jìn)行排序，移除物理節(jié)點(diǎn)中CPU資源量小于任一虛擬節(jié)點(diǎn)CPU請(qǐng)求的物理節(jié)點(diǎn)；創(chuàng)建物理節(jié)點(diǎn)列表，將移除處理后的物理節(jié)點(diǎn)按降序方式加入；創(chuàng)建虛擬節(jié)點(diǎn)列表，將經(jīng)過(guò)虛擬節(jié)點(diǎn)按降序方式加入；為虛擬節(jié)點(diǎn)建立候選集，候選集中物理節(jié)點(diǎn)的CPU資源量均大于虛擬節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求資源量；

按降序方式為虛擬節(jié)點(diǎn)分配物理節(jié)點(diǎn)，且將被分配的物理節(jié)點(diǎn)剩余資源量進(jìn)行計(jì)算，如果大于虛擬節(jié)點(diǎn)的最小資源量則放入物理節(jié)點(diǎn)列表；從虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)候選集和物理節(jié)點(diǎn)列表中移除被占用物理節(jié)點(diǎn)，從虛擬節(jié)點(diǎn)列表移除已被分配資源的虛擬節(jié)點(diǎn)；

所述采用離散粒子群算法、最短路徑算法分別對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、鏈路進(jìn)行映射，獲得映射結(jié)果的步驟具體包括：

設(shè)置粒子群規(guī)模為N，設(shè)置粒子群算法最大可迭代次數(shù)為M，初始化的粒子初始位置向量X_i和初始速度向量V_i；

計(jì)算粒子的適應(yīng)度函數(shù)f(X_i)，得到個(gè)體最優(yōu)初始位置和全局最優(yōu)初始位置

對(duì)所有粒子，按照公式C(n^s)≥C(n^v),檢查是否每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都滿足節(jié)點(diǎn)約束；為滿足節(jié)點(diǎn)約束的粒子使用最短路徑算法為虛擬鏈路尋找底層物理鏈路，同時(shí)按照公式檢查是否滿足鏈路約束；

對(duì)于滿足節(jié)點(diǎn)約束和鏈路約束的粒子更新其位置向量與速度向量，對(duì)于不滿足約束條件的粒子進(jìn)行重新映射并生成其位置向量及速度向量；

對(duì)于判斷適應(yīng)度函數(shù)f(X_i)的值，若連續(xù)預(yù)設(shè)次無(wú)變化，輸出最優(yōu)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方案；若則若則迭代次數(shù)減1；迭代至最大可迭代次數(shù)M，輸出最優(yōu)虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方案；

所述使用最短路徑算法為虛擬鏈路尋找底層物理鏈路的步驟具體包括：

獲得節(jié)點(diǎn)映射結(jié)果；

獲取映射節(jié)點(diǎn)n^s(start)、n^s(end)，將兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有路徑作為路徑集P^s；

通過(guò)最短路徑算法在路徑集P^s中找出兩個(gè)節(jié)點(diǎn)n^s(start)、n^s(end)之間的最短路徑；

通過(guò)判斷鏈路是否滿足鏈路約束，如果滿足則映射成功，否則鏈路映射失敗。