[发明专利]一种基于物联网的能耗感知虚拟网络映射算法

说明书

一种基于物联网的能耗感知虚拟网络映射算法，针对物联网的网络特性，在虚拟网络映射阶段，对传统的能耗模型进行重新定义，使之适应于物联网环境下的能耗新特征。在保证能耗最小的情况下着重考虑节点的异构性以及链路的时效性，通过区分链路的时效特征，然后采用两阶段法完成虚拟网络资源的映射。本发明通过资源整合的方式完成虚拟网络映射问题，实现资源利用率的最大化，缩短了映射时间，同时达到节能的效果，且随着引入参数的增加，从而实现更细粒度的映射方式。

技术领域

本发明涉及一种虚拟网络映射算法，具体涉及一种基于物联网的能耗感知虚拟网络映射算法。

背景技术

互联网从诞生至今，极大的改善了人们的生活，近几年来，互联网更是飞速发展。目前互联网上运行着大量的应用以及各种各样的网络技术。已经形成了一个无所不在的覆盖世界的互通网络，成为了当今社会重要的基础设施和生产力，远远超出了当初设立时的预想。随着网络技术的发展，万物互联更是深得人心。随之出现了物联网(Internet ofThings,IoT)，它是建立的互联网上的泛在网，是物物相连的互联网，通过各种信息传感设备，按照一定的协议完成人与物、物与物之间的信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪监控和管理的一种网络。随着物联网在安防、交通、物流和医疗等领域的发展，其应用模式日趋成熟。为了获取精确信息，万物互联需要的节点越来越多，连接的数据也越来越庞大，能源消耗问题也就凸显出来了。因此，减少网络能源消耗，降低网络运维成本，降低延迟，构建绿色节能的网络成为值得关注的热点问题。

为了应对物联网环境下的能耗问题以及如何有效地组织和管理日益增加的物理资源,如何满足多样化的物联网应用需求,学术界和工业界经过不断的探索最终得到结论。其中最具有代表性的就是网络虚拟化技术。

网络虚拟化技术是近年来为了解决互联网“僵硬”问题而提出的，通过资源抽象、聚合、隔离等机制在共享的物理基板网络(Substrate Network,SN)上创建几个共存的虚拟网络(Virtual Network,VN)，以满足不同用户对于网络的多样化需求。由于它在多样化现有网络和确保共享基板之上的异构网络架构共存方面提供的潜力，网络虚拟化通常被视为多态互联网的推动者和未来互联网架构的基石。网络虚拟化的基本实体是虚拟网络，一个虚拟网络是一组虚拟节点和虚拟链路的形成的虚拟拓扑。同一个物理网络上的多个逻辑网络，属于不同的服务提供商，基础设施提供商可以向不同的虚拟网络提供不同的网络拓扑资源，不同的虚拟网络的使用和管理相互独立，彼此互不影响。通过网络虚化技术，能够有效的提高网络资源的利用率，对于解决网络僵化问题具有重要的意义。

由于网络在运行过程中存在大量的不确定因素，如网络中节点的缓存队列的变化、链路的带宽和延迟的变化等等，造成了物理网络中资源的动态改变，具有不确定性。如何高效的对底层资源进行管理和分配，完成虚拟网络请求的处理，为租户提供所需的网络资源，保证服务质量，这是网络虚拟化必须解决的问题。如何高效地分配和管理底层物理网络资源，为虚拟网络提供服务，这类问题广泛被称为虚拟网络嵌入问题(Virtual NetworkEmbedding，VNE)。虚拟网络映射问题是网络虚拟化的核心问题，也是一个NP-hard问题，指通过一定的约束将虚拟请求映射到底层网络，从而合理高效的完成底层物理网络的资源分配。在物联网环境下，针对传感器采集的海量信息，在网络的传输过程中必须保证数据的正确性和及时性，同时必须适应于各种异构的网络，因此在虚拟网络映射的过程中，必须考虑到节点的异构性，以及在链路传输中的延迟问题。虚拟网络映射算法好坏，决定了物理网络能够承载的虚拟网络的数目，最终决定了物理基础设施提供商的利益。所以在网络虚拟化环境下，虚拟网络映射算法非常重要，高效的虚拟网络映射算法能够最大限度的增加基础设施提供商的收益，提高物理资源的利用率。

网络虚拟化技术通过有效地管理虚拟用户请求到物理资源的映射来达到充分共享物理资源的目的，在解决该物联网问题时体现出它的优势。在现有互联网虚拟网络映射算法的基础上,针对物联网环境中物理节点所呈现的异构性特点，以及物理链路的延迟特性，提出了一种基于物联网的能耗感知资源映射算法。