[发明专利]一种基于最小生成树的虚拟网络保护性映射方法

说明书

本发明提出了一种基于最小生成树的虚拟网络保护性映射方法，用以解决虚拟网络映射成本高，资源利用率低的问题；采用基于节点度的节点和链路协同映射方法，缩小虚拟网络映射的物理节点的分布范围，减少链路的带宽资源消耗，一定程度上减小了虚拟网络映射的资源消耗；由于节点映射时考虑虚拟节点的节点度，增加了备份路径的选择范围；通过为虚拟拓扑的最小生成树链路所映射的工作路径提供备份路径减少了底层物理网络预留的资源总量，间接的提高了底层物理网络的资源利用率。本发明减少虚拟链路的资源消耗，提高了资源的利用率；通过减少备份路径的数量，减少底层物理网络的预留备份资源，减少虚拟网络的映射成本。

技术领域

本发明涉及光通信的技术领域，尤其涉及一种基于最小生成树的虚拟网络保护性映射方法，根据虚拟拓扑的最小生成树为虚拟网络提供备份路径，用于弹性光网络环境的虚拟网络保护性映射，能够减少虚拟网络映射的资源消耗。

背景技术

物联网、云计算等应用的出现推动了互联网技术的快速发展，同时也对底层网络提出了更高的要求。与波分复用光网络相比，弹性光网络能够动态的为业务分配频谱资源,然而多运营商运营的网络环境使得对网络资源的管控具有一定的难度，因此虚拟网络映射技术被提出并用于解决网络管控问题。虚拟网络映射技术是网络虚拟化中的一种关键技术，是指为虚拟网络中的虚拟节点和虚拟链路寻找满足条件的底层物理节点和路径的过程。链路是指两节点之间的物理线路；路径是源节点和目的节点之间的物理线路，可能包含多段链路。另外，随着网络规模的不断扩大，底层物理网络故障将会影响虚拟光网络的正常运行，甚至造成巨大的经济损失。因此，对生存性虚拟网络映射的研究至关重要。生存性是网络发生故障后，尽快将受影响的业务倒换到空闲资源，以减少因故障而造成的社会影响和经济损失，使网络维持一个可接受的业务水平的能力。

文献[Ye Z,Patel A N,Ji P N,et al.Survivable virtual infrastructuremapping with dedicated protection in transport software-defined networks[J].Journal of Optical Communications and Networking,2015,7(2):A183-A189.]提出一种并行的虚拟网络映射方法，虚拟网络映射时，在底层物理网络上寻找两份互不相交且满足约束条件的物理节点和物理路径。若工作网络出现故障则将该工作网络上的业务迁移到备份网络上。这种映射方案不仅对每条工作路径进行了备份，同时也对工作节点进行备份，大大增加了底层物理资源的预留量。

文献[Chen B,Zhang J,Xie W,et al.Cost-effective survivable virtualoptical network mapping in flexible bandwidth optical networks[J].Journal ofLightwave Technology,2016,34(10):2398-2412.]提出一种弹性光网络中注重开销的生存性虚拟网络映射方法，为保证高生存性，虚拟网络映射成功后，采用专用路径保护方式为每条工作路径提供一条备份路径。同样，该生存性映射方法的缺陷是虚拟网络映射的物理节点过于分散，底层网络预留的资源过多。

目前，生存性虚拟网络映射方法主要分为两个步骤：首先将带有资源约束的虚拟节点和虚拟链路映射到底层物理网络，且虚拟节点和虚拟链路采用两步映射方式；然后采用专用路径保护方法为工作路径提供备份。然而虚拟网络映射时采用两步映射方式易造成虚拟节点映射的物理节点过度分散，从而造成虚拟链路映射的物理路径消耗更多的带宽资源。专用路径保护策略是目前常用的一种提高网络生存性的措施。通过为两个不同节点间的工作路径提供一条互不相交的备份路径来保证该条物理路径上通信的正常进行。由于底层物理网络的资源是有限的，这种方法预留了过多的底层物理网络资源，从而造成虚拟网络的映射成本高，资源利用率低，虚拟网络的阻塞率高。

随着虚拟请求的不断增加，所需要的底层物理网络资源也不断增多。然而现有底层物理网络资源并不是无限的，因此在保证不影响虚拟请求的同时减少虚拟网络的映射成本十分重要。