[发明专利]一种空天地一体化场景下的服务功能链部署方法

说明书

本发明公开了一种空天地一体化场景下的服务功能链部署方法。本发明首先根据流量数据速率的大小将流量分成大象流和老鼠流，按照不同的流类型，构建对应的辅助逻辑功能图。然后，为避免重复选择同一物理节点导致无法满足资源约束的情况，在大象流的图上运行A‑Star算法得出部署决策，在老鼠流的图上运行Dijkstra算法得出部署决策。最后，如果部署决策失败，则根据反馈的失败原因调整图中节点的惩罚值，并重新运行A‑Star算法或Dijkstra算法得出新的部署决策。本发明提高了服务功能链的部署成功率，并减少了端到端时延。

技术领域

本发明涉及服务功能链领域，具体是一种空天地一体化场景下的服务功能链部署方法。

背景技术

5G时代的来临推动了新技术的发展。其中，网络切片是5G的关键技术之一。由于5G的超高速率、极低时延和海量连接三大设计能力催生了三大应用场景：增强型移动宽带、超可靠低延迟通信和海量机器通信，不同的应用场景对服务能力的需求有很大区别，因此5G网络需要通过网络切片技术为不同应用场景提供差异化服务。5G端到端网络切片是指将网络资源灵活分配，按需组网，基于5G网络虚拟出多个具有不同特点且互相隔离的逻辑子网。每个端到端网络切片均由无线网、传输网、核心网子切片组合而成，并通过端到端切片管理系统进行统一的管理。为了实现网络切片，需要运用到网络功能虚拟化技术。

通过网络功能虚拟化技术，网络运营商可以将网络功能与物理硬件分离。物理硬件拥有计算、存储等资源，这些资源可以抽象成虚拟资源池以供运营商使用和分配。通过在通用物理硬件上运行可执行特定网络功能的虚拟机，运营商可以更加灵活地调配资源，并减少硬件开销和运营成本。

服务功能链(Service Function Chain，SFC)将一个网络服务的请求表示成一组有序连接的虚拟网络功能(Virtual Network Function，VNF)，如防火墙-网络地址转换-流量监测。数据包通过有序遍历一组网络功能来完成一个网络服务请求。

在5G时代来临，展望6G的通信领域高速发展的背景下，仅仅依赖地面网络已经无法满足日益增长的通信需求。如今，业内专家提出了空天地一体化网络的通信场景。其中，空基网络由高空通信平台、无人机自组网络等组成，天基网络由各种卫星系统构成天基骨干网和天基接入网，地基网络主要由地面互联网、移动通信网组成。地基网络为基础，天基网络和空基网络作为补充和延伸，为广域空间范围内的各种网络应用提供泛在、智能、协同、高效的信息保障的基础设施。

目前，已经有一些研究者提出了不同场景下的SFC部署方案，并且着眼于不同的优化目标，如最小化部署开销、最小化能耗、最大化运营商收益等。例如使用遗传算法和蚁群算法来生成部署方案。但是大部分研究都只考虑了在地基网络中部署SFC，并且优化目标单一，不能很好地提升多个性能指标。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供的一种空天地一体化场景下的服务功能链部署方法解决了服务功能链部署问题中场景不适用、优化目标单一的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种空天地一体化场景下的服务功能链部署方法，包括如下步骤：

1)读取网络状态和当前时刻到达的服务请求，初始化卫星权值λ，并根据服务请求的数据速率要求，判断该流量的类型为大象流或老鼠流；

2)由步骤1)所判断得到的流量类型，构建请求所对应的辅助逻辑功能图；

3)若请求类型为大象流，设定计算h值的函数；

4)若请求类型为大象流，执行A-Star算法得到一条辅助逻辑功能图上从源节点到目的节点的最短路径；若请求类型为老鼠流，执行Dijkstra算法得到一条辅助逻辑功能图上从源节点到目的节点的最短路径；

5)根据最短路径所得出的部署决策在物理网络中进行部署，若满足所有约束，则成功部署，进入步骤6)，否则进入步骤7)；