[发明专利]基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法

说明书

本发明涉及一种基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法，属于移动通信技术领域。该方法包括：S1：建模用户流业务需求特性；S2：建模用户流链路选择及网络功能部署变量；S3：建模用户流传输开销；S4：建模用户流传输所需总时延；S5：建模用户流传输所需总能耗；S6：建模路由选择及网络功能部署限制条件；S7：基于用户流传输开销最小化，确定联合路由选择及网络功能部署策略。本发明能够保证用户流的有效传输和服务质量，满足用户流网络应用的需求，通过优化确定路由选择及网络功能部署策略实现用户流传输开销最小化。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)是由斯坦福大学于2009提出的一种新兴的基于软件的网络架构与技术，其主要特点是控制平面与数据平面分离，逻辑上集中化控制网络以及通过软件编程实现灵活高效的网络管理与运行维护。

SDN中，控制平面的控制器可获取网络全局视图，负责集中化的管理和控制，数据平面的转发设备(如交换机)执行从控制器侧接收的网络策略。SDN网络架构可有效隔离流量、区分服务链及便于服务质量(Quality of Service,QoS)管理，从而能够较好地解决传统移动网络成本高、不够灵活、QoS难以有效管理等问题，然而，SDN架构的集中式网络控制、控制与数据平面分离、资源切片等特性给网络管理机制特别是路由选择机制带来新的问题及挑战。

随着用户多样性服务需求的快速增长，传统的专用硬件设备成本高、操作复杂性高以及不够灵活等特性对网络功能的部署提出了要求。为了有助于灵活的、成本有效的网络功能部署，研究人员提出了网络功能虚拟化(Network Function Virtualization，NFV)技术，以实现基于软件的网络功能的灵活配置。SDN与NFV技术的整合有望提供灵活的网络功能实现和有效的流量管理，然而，多样化SDN网络应用及复杂NFV功能部署对网络管理技术，特别是数据流路由传输及网络功能部署问题提出困难及挑战。

文献[M.Huang,W.Liang,Z.Xu and S.Guo,Efficient algorithms forthroughput maximization in software-defined networks with consolidatedmiddleboxes,IEEE Transactions on Network and Service Management,2017]提出了一种启发式算法实现网络性能与网络功能部署策略的运行时间之间的权衡，以最大化网络吞吐量，但该算法未考虑最佳的路由选择策略。文献[T.W.Kuo,B.H.Liou,K.C.J.Lin andM.J.Tsai,Deploying chains of virtual network functions:On the relationbetween link and server usage,Communications(INFOCOM),2016]考虑沿数据流传输路径调用虚拟网络功能，提出联合虚拟网络功能部署及路径选择的算法以实现网络吞吐量最大化，但该算法未考虑用户流的有效传输以及有效的路由选择策略设计。

综上所述，SDN的网络环境中如何综合考虑用户的业务需求、链路容量及QoS保障等特性，实现联合路由选择及网络功能部署策略，从而降低网络时延和能耗、提高传输安全性能以及实现用户流有效传输成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法，实现联合路由选择及网络功能部署策略。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：