面向sdn的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法
【專利摘要】一種面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，主要解決面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)中通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活分配與調(diào)度問題。具體步驟包括：1.獲取底層物理網(wǎng)絡(luò)信息；2.接收虛擬網(wǎng)絡(luò)請求信息；3.獲得備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合；4.映射虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；5.判斷當(dāng)前虛擬網(wǎng)絡(luò)的所有虛擬節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)映射到物理網(wǎng)絡(luò)中；6.虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路映射；本發(fā)明通過采用基于距離與綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法、廣度優(yōu)先搜索方法和基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法，降低了虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率，減少了物理網(wǎng)絡(luò)帶寬資源消耗，提高網(wǎng)絡(luò)承載未來虛擬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力。
【專利說明】
面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步設(shè)及有線通信技術(shù)領(lǐng)域中的一種面向SDN的 彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法。本發(fā)明可W應(yīng)用于面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)中通過網(wǎng)絡(luò) 虛擬化的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活分配與調(diào)度。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)中屯、W及云計(jì)算的迅猛發(fā)展，帶寬需求呈現(xiàn)爆炸式的增 長趨勢。超大容量、動(dòng)態(tài)靈活的全光網(wǎng)絡(luò)將會(huì)成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。SDN(Software Defined化twork)通過網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化手段與硬件模塊可編程特性，靈活地配置與調(diào)度網(wǎng) 絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源利用率最大化。然而，現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)采用的固定帶寬分配，使其資源 分配粒度過大，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬資源利用率低、網(wǎng)絡(luò)靈活性差。為了解決現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)些缺 陷，彈性光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)相比，彈性光網(wǎng)絡(luò)引入可變帶寬的光收發(fā)和光交 換機(jī)制，可W根據(jù)用戶需求靈活分配帶寬資源，促進(jìn)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(yīng)用前景。為了提高彈性光網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源 設(shè)備的共享，需引入網(wǎng)絡(luò)虛擬化手段與硬件模塊可編程特性，靈活地配置與調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源， W實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源利用率最大化。面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法就是用于解 決運(yùn)一問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。
[0003] 陳伯文等人在其發(fā)表的論文"在SD0N中面向成本優(yōu)化的虛擬光網(wǎng)絡(luò)映射方法"（中 興通訊技術(shù)）中提出一種SDN光網(wǎng)絡(luò)中面向成本優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先虛擬光網(wǎng)絡(luò)映射方法。該方 法的具體步驟是，第一步:根據(jù)虛擬節(jié)點(diǎn)計(jì)算資源需求降序排序;第二步:根據(jù)虛擬光網(wǎng)絡(luò) 上所有虛擬節(jié)點(diǎn)的最大計(jì)算資源需求對可編程物理節(jié)點(diǎn)提供最大計(jì)算資源的映射原則，將 虛擬節(jié)點(diǎn)映射至的滿足其資源需求的可編程物理節(jié)點(diǎn)；第Ξ步:在SDN光網(wǎng)絡(luò)的可編程節(jié)點(diǎn) 輔助圖上，根據(jù)虛擬光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B通性把所有虛擬鏈路映射到相應(yīng)的物理鏈路上。該方 法存在的不足之處是，在節(jié)點(diǎn)映射階段并未考慮備選可編程物理節(jié)點(diǎn)間的相對距離，僅在 鏈路映射時(shí)考慮已選定的物理可編程節(jié)點(diǎn)間的最短路徑，因此很有可能導(dǎo)致選擇的物理可 編程節(jié)點(diǎn)過于分散，從而消耗大量的帶寬資源；同時(shí)，在鏈路映射中并未考慮鏈路的資源使 用情況，因此很有可能在未來虛擬網(wǎng)絡(luò)到來時(shí)由于頻譜碎片化嚴(yán)重導(dǎo)致虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞 率高W及網(wǎng)絡(luò)承載未來虛擬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力差。文中還提出一種SDN光網(wǎng)絡(luò)中面向成本優(yōu)化 的鏈路優(yōu)先虛擬光網(wǎng)絡(luò)映射方法。該方法的具體步驟是，第一步:將所有的虛擬連路按帶寬 需求進(jìn)行降序排列;第二步:根據(jù)最大帶寬需求映射到SDN光網(wǎng)絡(luò)物理節(jié)點(diǎn)輔助圖的最短距 離的原則，首先映射帶寬需求最大的虛擬鏈路;第Ξ步:從已經(jīng)映射的可編程物理節(jié)點(diǎn)到?jīng)] 有映射的可編程物理節(jié)點(diǎn)之間選擇選擇最短物理鏈路并且進(jìn)行相應(yīng)的頻譜資源分配;第四 步:通過虛擬光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮攸c(diǎn)和虛擬節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，將虛擬節(jié)點(diǎn)映射到物理節(jié)點(diǎn) 上。該方法通過構(gòu)建可編程物理節(jié)點(diǎn)輔助圖，在鏈路映射過程中考慮了已映射物理節(jié)點(diǎn)與 未映射物理節(jié)點(diǎn)間的距離，但并未考慮鏈路資源的使用情況，因此虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率高， 頻譜碎片化嚴(yán)重。
[0004] 北京郵電大學(xué)在其申請的專利"一種虛擬網(wǎng)絡(luò)映射的方法和裝置"（申請?zhí)枺?201210374583.5申請日：2012.09.27)中公開了一種基于網(wǎng)絡(luò)危機(jī)度和鏈路開銷的虛擬網(wǎng) 絡(luò)映射方法。該方法的具體步驟是，第一步:確定虛擬請求和物理底層的各網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，確定 優(yōu)化目標(biāo);第二步:根據(jù)所述虛擬節(jié)點(diǎn)所需的資源，從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中選取節(jié)點(diǎn)，完成節(jié)點(diǎn)映射； 第Ξ步:根據(jù)網(wǎng)絡(luò)危機(jī)度和鏈路開銷的對應(yīng)關(guān)系，計(jì)算虛擬連路兩端的虛擬節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的兩 個(gè)物理節(jié)點(diǎn)之間的物理鏈路開銷，選取滿足所述虛擬鏈路的虛擬鏈路需求并且鏈路開銷最 小的物理鏈路;第四步:將所述虛擬鏈路映射到所選取的物理鏈路上。該方法存在的不足之 處是，此方法在節(jié)點(diǎn)映射過程中僅考慮節(jié)點(diǎn)的資源，并未考慮到鏈路映射階段的帶寬需求 W及鏈路資源的使用情況，導(dǎo)致鏈路映射的好壞在很大程度上取決于節(jié)點(diǎn)映射的結(jié)果，虛 擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下 的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，本發(fā)明在虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)映射時(shí)，不僅考慮到備選可編程物理節(jié)點(diǎn)間 的距離，同時(shí)考慮到SDN彈性光網(wǎng)絡(luò)鏈路資源使用情況W及虛擬網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求，最后采用 基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法將虛擬網(wǎng)絡(luò)映射到物理網(wǎng)絡(luò)上，有效降低了虛 擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率，減少了物理網(wǎng)絡(luò)帶寬資源消耗。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體思路是:考慮虛擬節(jié)點(diǎn)資源需求和與虛擬節(jié)點(diǎn)相連虛擬鏈路帶 寬需求，得出虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求，考慮物理可編程節(jié)點(diǎn)資源和與其相連鏈路 的頻譜使用情況，得出當(dāng)前作為底層物理網(wǎng)絡(luò)的SDN彈性光網(wǎng)絡(luò)中可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一 化綜合資源承載能力，考慮備選可編程物理節(jié)點(diǎn)間的距離，依據(jù)虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資 源需求采用廣度優(yōu)先捜索方法進(jìn)行虛擬節(jié)點(diǎn)映射，最后采用基于可用空間最緊匹配的改進(jìn) 最短路徑算法將虛擬鏈路映射到物理網(wǎng)絡(luò)上，充分利用現(xiàn)有頻譜資源碎片，有效降低了虛 擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率，減少了物理網(wǎng)絡(luò)帶寬資源消耗，提高網(wǎng)絡(luò)承載未來虛擬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力， 可編程物理節(jié)點(diǎn)選擇集中。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體步驟如下：
[000引（1)獲取底層物理網(wǎng)絡(luò)信息：
[0009] 通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的控制器，獲取作為底層物理網(wǎng)絡(luò)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN彈性 光網(wǎng)絡(luò)資源信息，軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN彈性光網(wǎng)絡(luò)資源信息包括底層物理網(wǎng)絡(luò)中可編程物理 節(jié)點(diǎn)的能力和物理鏈路的帶寬資源；
[0010] (2)接收虛擬網(wǎng)絡(luò)請求信息：
[0011] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的控制器接收含有虛擬節(jié)點(diǎn)資源需求與虛擬鏈路用戶帶寬需求 的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求信息；
[0012] (3)獲得備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合：
[0013] 從底層物理網(wǎng)絡(luò)的可編程物理節(jié)點(diǎn)中選取滿足資源約束的節(jié)點(diǎn)，組成備選可編程 物理節(jié)點(diǎn)集合；
[0014] (4)映射虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：
[0015] (4a)采用基于距離與綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法，計(jì)算虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中 虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求IRR、當(dāng)前底層物理網(wǎng)絡(luò)中備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化 綜合資源承載能力IRCC、備選可編程物理節(jié)點(diǎn)映射匹配因子義"。；
[0016] (4b)采用廣度優(yōu)先捜索方法，將虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的虛擬節(jié)點(diǎn)映射到底層物理網(wǎng)絡(luò)中 的備選可編程物理節(jié)點(diǎn)上；
[0017] (5)判斷當(dāng)前虛擬網(wǎng)絡(luò)的所有虛擬節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)映射到物理網(wǎng)絡(luò)中，若是，則執(zhí) 行步驟(6)，否則，執(zhí)行步驟(4);
[0018] (6)虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路映射：
[0019] (6a)在底層物理網(wǎng)絡(luò)中獲取與虛擬網(wǎng)絡(luò)中虛擬鏈路兩端節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的可編程物理 節(jié)點(diǎn)間的備選物理路徑集合；
[0020] (6b)按照下式，計(jì)算映射每一條虛擬鏈路時(shí)備選物理路徑集合中所有備選物理路 徑的最緊匹配因子：
[0021]
[0022] 其中，表示在映射第^條虛擬鏈路時(shí)，第i條備選物理路徑的最緊匹配因子， Smini(P)表示第i條備選物理路徑的最小連續(xù)頻譜塊長度，S(lv)表示第^條虛擬鏈路需要的 資源帶寬，ε表示一個(gè)正數(shù)且ε^ο;
[0023] (6c)使用基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法，進(jìn)行鏈路映射。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] 第一，由于本發(fā)明采用基于綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法，在節(jié)點(diǎn)映射過 程中，考慮到鏈路映射階段的虛擬網(wǎng)絡(luò)帶寬需求W及物理網(wǎng)絡(luò)鏈路資源的使用情況，克服 了現(xiàn)有技術(shù)中在節(jié)點(diǎn)映射時(shí)僅考慮節(jié)點(diǎn)的資源導(dǎo)致阻塞率較高的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有了 虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率小的優(yōu)點(diǎn)。
[0026] 第二，由于本發(fā)明采用基于距離感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法，在節(jié)點(diǎn)映射過程中， 考慮到映射待選擇的可編程物理節(jié)點(diǎn)間的距離，克服了現(xiàn)有技術(shù)中僅在鏈路映射時(shí)考慮已 選定的可編程節(jié)點(diǎn)間的最短路徑導(dǎo)致的可編程物理節(jié)點(diǎn)選擇過于分散、消耗大量的帶寬資 源的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有了可編程物理節(jié)點(diǎn)選擇集中、帶寬資源消耗少的優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 第Ξ，由于本發(fā)明采用基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法，在鏈路映射 過程中，考慮了物理鏈路的最緊匹配因子，充分利用已有頻譜碎片W滿足虛擬網(wǎng)絡(luò)請求，克 服了現(xiàn)有技術(shù)中未充分考慮鏈路資源的使用情況導(dǎo)致虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率高、頻譜碎片化 嚴(yán)重W及網(wǎng)絡(luò)承載未來虛擬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力差的缺點(diǎn)，使得本發(fā)明具有了虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞 率小、資源碎片化程度小W及承載未來虛擬網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明的仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0031] 參照附圖1，對本發(fā)明的具體步驟描述如下。
[0032] 步驟1，獲取底層物理網(wǎng)絡(luò)信息。
[0033] 獲取底層物理網(wǎng)絡(luò)信息：
[0034] 通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的控制器，獲取作為底層物理網(wǎng)絡(luò)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN彈性 光網(wǎng)絡(luò)資源信息，軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN彈性光網(wǎng)絡(luò)資源信息包括底層物理網(wǎng)絡(luò)中可編程物理 節(jié)點(diǎn)的能力和物理鏈路的帶寬資源。
[0035] 步驟2，接收虛擬網(wǎng)絡(luò)請求信息：
[0036] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的控制器接收含有虛擬節(jié)點(diǎn)資源需求與虛擬鏈路用戶帶寬需求 的虛擬網(wǎng)絡(luò)請求信息。
[0037] 步驟3,獲得備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合：
[0038] 從底層物理網(wǎng)絡(luò)的可編程物理節(jié)點(diǎn)中選取滿足資源約束的節(jié)點(diǎn)，組成備選可編程 物理節(jié)點(diǎn)集合。
[0039] 資源約束的條件如下：
[0040] Cs(ns)^Cv(nv)
[0041 ]其中，Cs(ns)表示可編程物理節(jié)點(diǎn)ns的能力，Cv(nv)表示虛擬節(jié)點(diǎn)nv的資源需求。
[0042] 步驟4，映射虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0043] 采用基于距離與綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法，計(jì)算虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中虛擬 節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求IRR、當(dāng)前底層物理網(wǎng)絡(luò)中備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合 資源承載能力IRCC、備選可編程物理節(jié)點(diǎn)映射匹配因子1"。。
[0044] 采用廣度優(yōu)先捜索方法，將虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的虛擬節(jié)點(diǎn)映射到底層物理網(wǎng)絡(luò)中的備 選可編程物理節(jié)點(diǎn)上。
[0045] 基于距離與綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法的具體步驟如下：
[0046] 第1步:按照下式，計(jì)算每一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求：
[0047]
[004引其中，IRR(nv)表示第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求，Cv(nv)表示第nv個(gè)虛擬 節(jié)點(diǎn)的資源需求，Cmax(Nv)表示虛擬節(jié)點(diǎn)集合Nv中的最大資源需求，Σ表示求和操作，e表示 屬于符號(hào)，L(nv)表示與第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)相連的所有虛擬鏈路的集合，S(lv)表示第^條虛擬 鏈路所需的資源帶寬，d(nv)表示第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的度，Smax(nv)表示與第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)相連 的所有虛擬鏈路中所需的帶寬資源的最大值；
[0049]第2步:按照下式，計(jì)算每一個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源承載能力：
[(K)加]
[0051]其中，IRCC(ns)表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源承載能力，Cs (ns)表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的能力，化表示底層備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合，Cmax (化)表示備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合中的最大能力，Σ表示求和操作，ls表示底層物理網(wǎng)絡(luò)中 與第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的物理鏈路的序號(hào)，e表示屬于符號(hào)，L(ns)表示與第ns 個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的所有物理鏈路的集合，B(ls)表示第Is條物理鏈路中可用頻譜 塊的數(shù)目，Save(ls)表示物理鏈路Is中連續(xù)頻譜塊的長度的平均值，d(ns)表示第ns個(gè)備選可 編程物理節(jié)點(diǎn)的度，4^(4,)表示與第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的物理鏈路集合L(ns) 中可用頻譜塊的數(shù)目的最大值，5。,心",)表示與第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的物理鏈 路集合L(ns)中連續(xù)頻譜塊的長度的平均值；
[0052] 第3步:從底層備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合化中選取歸一化綜合資源承載能力IRCC 最大的可編程物理節(jié)點(diǎn)，將所選取的歸一化綜合資源承載能力IRCC最大可編程物理節(jié)點(diǎn)作 為虛擬映射的物理根節(jié)點(diǎn)
[0053] 第4步:按照下式，計(jì)算每一個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)映射匹配因子：
[0化4]
[0055] 其中表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的映射匹配因子，IRCC(ns)表示第ns個(gè)備 選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源承載能力，表示物理根節(jié)點(diǎn)請。，的歸一化 綜合資源承載能力，e表示自然數(shù)指數(shù)，表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)到物理根節(jié)點(diǎn) 打L的距離。
[0056] 廣度優(yōu)先捜索方法的具體步驟如下：
[0057] 第1步:從虛擬節(jié)點(diǎn)集合Νν中選取歸一化綜合資源需求IRR最大的虛擬節(jié)點(diǎn)，將所 選取的歸一化綜合資源需求IRR最大虛擬節(jié)點(diǎn)作為虛擬網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)城W;
[005引第2步:將虛擬網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)記。，作為廣度優(yōu)先捜索樹的根節(jié)點(diǎn)，將廣度優(yōu)先捜索 樹的根節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)Index為1，將廣度優(yōu)先捜索樹的根節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)按照綜合資源需求 IRR由大到小的順序依次排列，將第i個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的Index值計(jì)為i ;
[0059] 第3步：按照虛擬節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)Index的值從小到大的順序，將虛擬節(jié)點(diǎn)集合Νν中的虛 擬節(jié)點(diǎn)依次映射到當(dāng)前底層物理網(wǎng)絡(luò)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合化中映射匹配因子最大的 可編程物理節(jié)點(diǎn)上。
[0060] 步驟5,判斷當(dāng)前虛擬網(wǎng)絡(luò)的所有虛擬節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)映射到物理網(wǎng)絡(luò)中，若是， 則執(zhí)行步驟6，否則，執(zhí)行步驟4。
[0061 ]步驟6，虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路映射。
[0062] 在底層物理網(wǎng)絡(luò)中獲取與虛擬網(wǎng)絡(luò)中虛擬鏈路兩端節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的可編程物理節(jié)點(diǎn) 間的備選物理路徑集合；
[0063] 按照下式，計(jì)算映射每一條虛擬鏈路時(shí)備選物理路徑集合中所有備選物理路徑的 最緊匹配因子：
[0064]
[0065] 其中，表示在映射第^條虛擬鏈路時(shí)，第i條備選物理路徑的最緊匹配因子， Smini(P)表示第i條備選物理路徑的最小連續(xù)頻譜塊長度，S(lv)表示第^條虛擬鏈路需要的 資源帶寬，ε表示一個(gè)正數(shù)且ε^ο;
[0066] 使用基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法，進(jìn)行鏈路映射。
[0067] 基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法具體步驟如下：
[0068] 第1步:在每一條虛擬鏈路映射時(shí)將所有備選物理路徑的最緊匹配因子作為備選 物理路徑的權(quán)值，采用迪杰斯特拉Di Astra算法，求得與虛擬鏈路兩端虛擬節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的可 編程物理節(jié)點(diǎn)間的最短備選物理路徑；
[0069] 第2步:將每一條虛擬鏈路映射到底層物理網(wǎng)絡(luò)中的最短備選物理路徑。
[0070] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的效果做進(jìn)一步的描述。
[0071] 1.仿真條件：
[0072] 本發(fā)明仿真選取14個(gè)物理可編程節(jié)點(diǎn)的物理網(wǎng)絡(luò)，每對物理可編程節(jié)點(diǎn)之間存在 物理網(wǎng)絡(luò)鏈路的概率為0.2,每條物理鏈路的最大頻譜個(gè)數(shù)都為150,每個(gè)物理可編程節(jié)點(diǎn) 資源大小為[300，400 ]的均勻分布。對于虛擬網(wǎng)絡(luò)，虛擬節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為[2，5 ]的均勻分布，每對 虛擬節(jié)點(diǎn)之間存在虛擬鏈路的概率為0.5,每條虛擬鏈路的請求頻譜個(gè)數(shù)為[1，5]的均勻分 布，每個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)所需資源大小為[1，3]的均勻分布。虛擬網(wǎng)絡(luò)請求個(gè)數(shù)滿足泊松分布，生 存時(shí)間滿足指數(shù)分布。
[0073] 2.仿真內(nèi)容：
[0074] 本發(fā)明方法對虛擬網(wǎng)絡(luò)分別進(jìn)行5次仿真，5次仿真的泊松分布參數(shù)依次選取為2、 4、6、8、10,在相同虛擬網(wǎng)絡(luò)請求下對比本發(fā)明方法和現(xiàn)有算法，其中，Greedy-SP-FF (Greedy Selection,Shortest Path and First-Fit Based Virtual Network Embedding Algorithm)、RC-SP-FF(Resource Capacity, Shortest Path and First-Fit Based Virtual化twork Embedding Algorithm)分別表示采用基于資源容量和最短路路徑最先 適應(yīng)的貪婪虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法和基于節(jié)點(diǎn)度和最短路路徑最先適應(yīng)擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，本發(fā) 明的方'法命名為DIR-TM(Distance , Integrated Resource-aware and tight-matching Algorithm)。
[0075] 3.仿真結(jié)果分析：
[0076] 圖2是本發(fā)明方法DIR-TM與基于資源容量和最短路路徑最先適應(yīng)的貪婪虛擬網(wǎng)絡(luò) 映射方法(Greedy-SP-FF)、基于節(jié)點(diǎn)度和最短路路徑最先適應(yīng)擬網(wǎng)絡(luò)映射方法(RC-SP-FF) 對比算法的仿真結(jié)果。
[0077] 圖2(a)是本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)的其他方法，按照相同虛擬網(wǎng)絡(luò)的映射仿真得到 的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率對比折線圖，X軸表示虛擬網(wǎng)絡(luò)平均到達(dá)速率，y軸表示虛擬網(wǎng)絡(luò)映 射阻塞率。圖2(a)中W3種不同的折線表示了采用3種不同方法，W方框標(biāo)識(shí)的折線表示采 用基于資源容量和最短路路徑最先適應(yīng)的貪婪虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法得到的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻 塞率；ΚΞ角形標(biāo)識(shí)的折線表示采用基于節(jié)點(diǎn)度和最短路路徑最先適應(yīng)擬網(wǎng)絡(luò)映射方法得 到的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射阻塞率；W圓圈標(biāo)識(shí)的折線表示采用本發(fā)明方法DIR-TM得到的虛擬網(wǎng)絡(luò) 映射阻塞率。
[0078] 圖2(a)中可見W圓圈標(biāo)識(shí)的折線明顯要低于其他折線，表明本發(fā)明方法的阻塞率 要低于現(xiàn)有技術(shù)的其他兩種方法，故本發(fā)明方法相比于其他現(xiàn)有方法有效提高虛擬網(wǎng)絡(luò)映 射成功率。
[0079] 圖2(b)是本發(fā)明方法與現(xiàn)有其他方法按照相同虛擬網(wǎng)絡(luò)的映射仿真得到的虛擬 網(wǎng)絡(luò)鏈路所占用的物理鏈路資源與虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路請求資源的比率對比柱狀圖，X軸表示虛 擬網(wǎng)絡(luò)平均到達(dá)速率，y軸表示虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路所占用的物理鏈路資源與虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路請求 資源的比率。圖2(b)中W3個(gè)不同的填充圖案表示了采用3種不同方法，W點(diǎn)填充的柱狀圖 表示采用基于資源容量和最短路路徑最先適應(yīng)的貪婪虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法得到的虛擬網(wǎng)絡(luò) 鏈路所占用的物理鏈路資源與虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路請求資源的比率；W斜線填充的柱狀圖表示采 用基于節(jié)點(diǎn)度和最短路路徑最先適應(yīng)擬網(wǎng)絡(luò)映射方法得到的虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路所占用的物理 鏈路資源與虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路請求資源的比率；W交叉斜線填充的柱狀圖表示采用本發(fā)明方法 DIR-TM得到的虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路所占用的物理鏈路資源與虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路請求資源的比率。
[0080]圖2(b)可見中W交叉斜線填充的柱狀圖明顯低于其他柱狀圖，表明本發(fā)明方法的 虛擬網(wǎng)絡(luò)所占用的物理鏈路資源比現(xiàn)有技術(shù)的其他兩種方法少，故本發(fā)明方法相比于現(xiàn)有 技術(shù)的其他兩種方法可W更好的提高物理網(wǎng)絡(luò)鏈路資源的利用率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，具體步驟如下： (1) 獲取底層物理網(wǎng)絡(luò)信息： 通過軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的控制器，獲取作為底層物理網(wǎng)絡(luò)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN彈性光網(wǎng) 絡(luò)資源信息，軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN彈性光網(wǎng)絡(luò)資源信息包括底層物理網(wǎng)絡(luò)中可編程物理節(jié)點(diǎn) 的能力和物理鏈路的帶寬資源； (2) 接收虛擬網(wǎng)絡(luò)請求信息： 軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的控制器接收含有虛擬節(jié)點(diǎn)資源需求與虛擬鏈路用戶帶寬需求的虛 擬網(wǎng)絡(luò)請求信息； (3) 獲得備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合： 從底層物理網(wǎng)絡(luò)的可編程物理節(jié)點(diǎn)中選取滿足資源約束的節(jié)點(diǎn)，組成備選可編程物理 節(jié)點(diǎn)集合； (4) 映射虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)： (4a)采用基于距離與綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法，計(jì)算虛擬網(wǎng)絡(luò)請求中虛擬 節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求IRR、當(dāng)前底層物理網(wǎng)絡(luò)中備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合 資源承載能力IRCC、備選可編程物理節(jié)點(diǎn)映射匹配因子; (4b)采用廣度優(yōu)先搜索方法，將虛擬網(wǎng)絡(luò)請求的虛擬節(jié)點(diǎn)映射到底層物理網(wǎng)絡(luò)中的備 選可編程物理節(jié)點(diǎn)上； (5) 判斷當(dāng)前虛擬網(wǎng)絡(luò)的所有虛擬節(jié)點(diǎn)是否都已經(jīng)映射到物理網(wǎng)絡(luò)中，若是，則執(zhí)行步 驟(6)，否則，執(zhí)行步驟(4); (6) 虛擬網(wǎng)絡(luò)鏈路映射： (6a)在底層物理網(wǎng)絡(luò)中獲取與虛擬網(wǎng)絡(luò)中虛擬鏈路兩端節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的可編程物理節(jié)點(diǎn) 間的備選物理路徑集合； (6b)按照下式，計(jì)算映射每一條虛擬鏈路時(shí)備選物理路徑集合中所有備選物理路徑的 最緊匹配因子：其中，M(lv)表示在映射第lv條虛擬鏈路時(shí)，第i條備選物理路徑的最緊匹配因子，Smini (P)表示第i條備選物理路徑的最小連續(xù)頻譜塊長度，S(lv)表示第lv條虛擬鏈路需要的資源 帶寬，ε表示一個(gè)正數(shù)且ε-O; (6c)使用基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法，進(jìn)行鏈路映射。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于， 步驟(3)中所述的資源約束的條件如下： Cs(ns)^Cv(nv) 其中，Cs (ns)表示可編程物理節(jié)點(diǎn)ns的能力，Cv (nv)表示虛擬節(jié)點(diǎn)nv的資源需求。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于， 步驟(4a)中所述基于距離與綜合資源感知的虛擬節(jié)點(diǎn)映射的方法的具體步驟如下： 第一步:按照下式，計(jì)算每一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求：其中，IRR(nv)表示第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源需求，Cv(n v)表示第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn) 的資源需求，Cmax(Nv)表示虛擬節(jié)點(diǎn)集合Nv中的最大資源需求，Σ表示求和操作，e表示屬于 符號(hào)，L(n v)表示與第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)相連的所有虛擬鏈路的集合，S(lv)表示第l v條虛擬鏈路 所需的資源帶寬，d(nv)表示第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的度，S max(nv)表示與第nv個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)相連的所 有虛擬鏈路中所需的帶寬資源的最大值； 第二步:按照下式，計(jì)算每一個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源承載能力：其中，IRCC(ns)表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源承載能力，Cs(n s)表 示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的能力，Ns表示底層備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合，Cmax(N s)表示 備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合中的最大能力，Σ表示求和操作，ls表示底層物理網(wǎng)絡(luò)中與第&個(gè) 備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的物理鏈路的序號(hào)，e表示屬于符號(hào)，L(n s)表示與第ns個(gè)備選可 編程物理節(jié)點(diǎn)相連的所有物理鏈路的集合，B(ls)表示第1 8條物理鏈路中可用頻譜塊的數(shù) 目，Save(ls)表示物理鏈路Is中連續(xù)頻譜塊的長度的平均值，d(n s)表示第ns個(gè)備選可編程物 理節(jié)點(diǎn)的度，表示與第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的物理鏈路集合L(n s)中可用 頻譜塊的數(shù)目的最大值，UA,S)表示與第~個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)相連的物理鏈路集合L (ns)中連續(xù)頻譜塊的長度的平均值； 第三步:從底層備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合Ns中選取歸一化綜合資源承載能力IRCC最大 的可編程物理節(jié)點(diǎn)，將所選取的歸一化綜合資源承載能力IRCC最大可編程物理節(jié)點(diǎn)作為虛 擬映射的物理根節(jié)點(diǎn); 第四步:按照下式，計(jì)算每一個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)映射匹配因子：其中，表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)的映射匹配因子，IRCC(ns)表示第ns個(gè)備選可 編程物理節(jié)點(diǎn)的歸一化綜合資源承載能力，表示物理根節(jié)點(diǎn)/4,的歸一化綜合 資源承載能力，e表示自然數(shù)指數(shù)，A,,表示第ns個(gè)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)到物理根節(jié)點(diǎn)的 距離。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于， 步驟(4b)中所述廣度優(yōu)先搜索方法的具體步驟如下： 第一步:從虛擬節(jié)點(diǎn)集合Nv中選取歸一化綜合資源需求IRR最大的虛擬節(jié)點(diǎn)，將所選取 的歸一化綜合資源需求IRR最大虛擬節(jié)點(diǎn)作為虛擬網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn) 第二步:將虛擬網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)》L作為廣度優(yōu)先搜索樹的根節(jié)點(diǎn)，將廣度優(yōu)先搜索樹的 根節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)Index為1，將廣度優(yōu)先搜索樹的根節(jié)點(diǎn)的所有子節(jié)點(diǎn)按照綜合資源需求IRR由 大到小的順序依次排列，將第i個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)的Index值計(jì)為i ; 第三步:按照虛擬節(jié)點(diǎn)標(biāo)號(hào)Index的值從小到大的順序，將虛擬節(jié)點(diǎn)集合Nv中的虛擬節(jié) 點(diǎn)依次映射到當(dāng)前底層物理網(wǎng)絡(luò)備選可編程物理節(jié)點(diǎn)集合Ns中映射匹配因子最大的可編 程物理節(jié)點(diǎn)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向SDN的彈性光網(wǎng)絡(luò)下的虛擬網(wǎng)絡(luò)映射方法，其特征在于， 步驟(6c)中所述基于可用空間最緊匹配的改進(jìn)最短路徑算法的具體步驟如下： 第一步:在每一條虛擬鏈路映射時(shí)將所有備選物理路徑的最緊匹配因子作為備選物理 路徑的權(quán)值，采用迪杰斯特拉D i j ks tra算法，求得與虛擬鏈路兩端虛擬節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的可編程 物理節(jié)點(diǎn)間的最短備選物理路徑； 第二步:將每一條虛擬鏈路映射到底層物理網(wǎng)絡(luò)中的最短備選物理路徑。
【文檔編號(hào)】H04L12/24GK106059799SQ201610333712
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】顧華璽, 魏雯婷, 王琨, 張偉, 楊如瑩, 王波
【申請人】西安電子科技大學(xué)