[发明专利]一种基于信息交互连通时长优化的服务功能链映射系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于信息交互连通时长优化的服务功能链映射系统和方法。本发明在计算过程中考虑车辆节点移动对信息交互连通时长的影响，设计服务组件节点的排序方法，按照序列通过对节点映射中的节点属性、节点计算单元、结构以及链路容量进行可行判断，优先选择最大信息交互连通时长的物理网络节点进行映射，该方法能以较低的计算复杂度实现最大化信息交互连通时长的组件映射。该方法能够体现车辆移动性对服务功能链映射后信息交互连通时长的影响，以及增加动态环境中服务的可行时长，进而提升交通系统中的服务效果；仿真结果表明，本发明能够以较低的复杂度在交通系统中映射出服务可行时长提升的物理网络子图。

技术领域

本发明属于交通控制与通信技术领域，涉及一种基于信息交互连通时长优化的服务功能链映射系统和方法。

背景技术

网络功能虚拟化技术能够将服务与专用物理硬件解耦，将服务的各部分组件根据业务需要构成有序排列的服务功能链，继而将各服务组件在不同的物理设备上进行灵活的实例化，在网络节点、用户终端实现弹性智能化的部署，通过提供计算以及信息传输，支持各类控制以及娱乐业务，可以提高驾驶安全性，提高交通效率，优化用户体验，因此将会成为未来交通系统的组成部分之一。

服务组件的映射是指选择物理节点承载服务中对应的服务组件，以满足业务需要。未来的交通系统中，车与路侧设施之间以及车辆之间通过无线传输实现通信，此时车辆经常处于移动状态，物理链路的信息交互能力将会动态变化。服务功能链需要在这些不断移动的设备上运行各部分服务组件并且同时保证关联的服务组件间能够进行不间断的信息交互。因此，为了提升服务时长，需要提高映射后链路集合的信息交互连通时长。因此在交通动态场景中，如何建立物理设备与服务组件的映射，使得映射后的信息交互连通时长最优，成为了交通系统中实现网络功能虚拟化的一个关键技术难点。

迄今，国内外研究者已经提出了服务功能链的映射方法，包括基于设备位置分类的映射算法(BA-VNE算法)、基于对服务组件以及设备进行属性排序的映射算法(VNE-NTANRC算法)等。但是它们都因其固有的缺陷在动态的交通系统中无法取得较好的性能。基于设备位置分类的映射方法中，将物理网络节点分为边缘节点以及非边缘节点，赋予边缘节点较高的映射优先级，提升服务请求接受率。基于对服务组件以及设备进行属性排序的映射算法中，考虑地理位置、网络拓扑、链路容量以及节点能力多项属性，通过分别对服务组件以及物理节点进行排序，实现基于多属性排序的映射算法。然而，以上方法针对的是某一时刻的确定的网络拓扑，而车辆的移动性会使得网络具有动态性，会产生信息交互的中断，使得上述映射方案存在性能损失甚至失效。综上所述，上述方法不适于用于交通系统中基于信息交互连通时长优化的服务功能链映射问题。

为了实现服务功能链的映射，西安交通大学提出的专利申请“一种基于深度强化学习的服务功能链可靠性部署方法”(申请日：2020年11月27日，申请号：CN202011359654.5，公开号：CN112543119A)中公开了一种利用深度强化学习对服务组件进行映射并对其进行备份映射的方法。北京理工大学提出的专利申请“基于深度强化学习的虚拟化网络服务功能链部署方法”(申请日：2020年06月03日，申请号：CN202010492093.X，公开号：CN111669291B)中公开了一种基于深度强化学习的考虑流量控制的服务组件映射方法。电子科技大学提出的专利申请“动态网络环境中快速且负载均衡的服务功能链部署方法”(申请日：2018年10月30日，申请号：CN201811275962.2，公开号：CN109358971B)中公开了一种快速以及负载均衡的服务组件映射方法。但是，这些方法中存在的不足是：以上三种方法不包含对信息交互链路的连通性问题，因此无法保证动态交通网络中的服务可行时长。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于信息交互连通时长优化的服务功能链映射系统和方法，以解决现有技术在动态交通系统中无法优化服务功能链映射中的信息交互连通时长问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：