[发明专利]基于介数中心度的虚拟网络功能服务链映射方法

摘要

一种基于介数中心度的虚拟网络功能服务链映射方法，具体步骤是：首先生成虚拟网络功能服务链请求集合，然后优先将承载虚拟网络功能的虚拟节点合并到已放置有相同功能类型的虚拟网络功能的数据中心节点上，其次将其它虚拟节点放置到经过其源、宿节点之间的最短路径，且介数中心度最大的数据中心节点上；最后对所有虚拟链路按照频谱分配优先度进行降序排列，再依次对每条虚拟链路进行分配频谱，完成虚拟网络功能服务链的映射。本发明能够为随机产生的虚拟网络功能服务链提供映射方案，具有更加符合实际场景，应用范围更广的优点；减少了虚拟网络功能的放置次数和最大已占用频隙编号，节约了映射开销。

主权项

1.一种基于介数中心度的虚拟网络功能服务链映射方法，其特征在于，预处理弹性光网络，部署除第一个之外的虚拟网络功能服务链，为虚拟链路分配频谱，该方法的具体步骤包括如下：(1)预处理弹性光网络：(1a)利用节点间直连方法，构建弹性光网络的邻接矩阵；(1b)利用迪杰斯特拉算法，计算弹性光网络的邻接矩阵所有节点中任意两个节点之间的最短路径；(1c)从弹性光网络中随机选取节点总数一半的节点，作为数据中心节点，并且记录所选的节点编号为n；(1d)按照下式，计算每个数据中心节点的介数中心度：其中，g(n)表示第n个数据中心节点的介数中心度，∑表示求和操作，s和d均选自弹性光网络中的节点，ε′_s,d(n)表示从源节点s到宿节点d且经过第n个数据中心节点的路径数目，ε_s,d表示从源节点s到宿节点d的路径数目；(1e)按照下式，计算弹性光网络中每条链路的介数中心度：其中，h(e_p,q)表示弹性光网络中第p个节点与第q个节点间链路e_p,q的介数中心度，s和d均选自弹性光网络中的节点，节点p与节点q是源节点s到宿节点d候选路径上的节点，＜表示支配符号，σ′_s,d(e_p,q)表示从源节点s到宿节点d间经过链路e_p,q的路径数目，σ_s,d表示从源节点s到宿节点d的路径数目；(2)构建业务请求集合：(2a)随机生成业务请求集合内虚拟网络功能服务链的总数；(2b)采用逐项构建方法，生成一个包含源节点和宿节点、虚拟节点、虚拟链路，以及虚拟链路请求的带宽的虚拟网络功能服务链；(2c)将生成的虚拟网络功能服务链编号，并放入业务请求集合中；(2d)判断生成的虚拟网络功能服务链的数目是否与业务请求集合内虚拟网络功能服务链的总数相等，若是，则完成业务请求集合的构建，执行步骤(3)，否则，执行步骤(2b)；(3)部署第一个虚拟网络功能服务链：(3a)按照虚拟网络功能服务链序号，从业务请求集合内选取第一个虚拟网络功能服务链；(3b)从所有数据中心节点中，选取与所选虚拟网络功能服务链的源节点间的最短路径长度最小的数据中心节点；(3c)将所选虚拟网络功能服务链的第一个虚拟节点，放置到所选数据中心节点上；(3d)判断所选虚拟网络功能服务链上的虚拟节点是否都放置到数据中心节点上，若是，则执行步骤(3g)，否则，执行步骤(3e)；(3e)从未放置虚拟节点的数据中心节点中，选取离前一个虚拟网络功能的数据中心节点之间、最短路径长度最小的数据中心节点；(3f)将所选虚拟网络功能服务链的当前虚拟节点，放置到所选数据中心节点上；(3g)完成第一个虚拟网络功能服务链上的部署；(4)部署除第一个之外的虚拟网络功能服务链：(4a)从业务请求集合内，选取除第一个之外的虚拟网络功能服务链；(4b)根据最长公共子序列算法，计算所选虚拟网络功能服务链与已部署的虚拟网络功能服务链的最长公共子序列；(4c)若虚拟节点未选取，且承载了所选虚拟网络功能服务链与最长公共子序列上相同类型的虚拟网络功能，则将该虚拟节点合并到已放置虚拟网络功能类型相同的虚拟节点的数据中心节点上；(4d)若虚拟节点未选取，且承载了所选虚拟网络功能服务链与最长公共子序列上不同类型的虚拟网络功能，则将该虚拟节点放置到经过所选虚拟网络功能服务链的源节点和宿节点间的路径、且介数中心度最大的数据中心节点上；(4e)判断业务请求集合内的所有虚拟网络功能服务链是否都已完成部署，若是，则统计所有虚拟网络功能服务链上所有虚拟节点的放置次数，并将其记为虚拟节点总放置次数，否则，执行步骤(4a)；(4f)完成虚拟网络功能服务链的部署；(5)生成弹性光网络链路频谱状态表：(5a)随机生成每一条弹性光网络链路的频隙总数；(5b)对每一条弹性光网络链路上的频隙，按照正整数顺序进行编号；(5c)将所有频隙的标记为未分配；(6)为虚拟链路分配频谱：(6a)从所有虚拟链路中选择一条未选取的虚拟链路；(6b)采用迪杰斯特拉算法，计算所选虚拟链路两端虚拟节点所放置的数据中心节点之间的最短路径长度，作为所选虚拟链路的最短路径长度；(6c)判断是否选完所有的虚拟链路，若是，执行步骤(6d)，否则，执行步骤(6a)；(6d)针对所有虚拟网络功能服务链，按照下式计算每个虚拟网络功能服务链上每个虚拟链路的频谱分配权重：其中，θ_i,j表示第i个虚拟网络功能服务链上的第j条虚拟链路的频谱分配权重，b_i,j表示第i个虚拟网络功能服务链上的第j条虚拟链路的请求带宽，P_i,j表示第i个虚拟网络功能服务链上的第j条虚拟链路选择的路径，|·|表示取路径长度操作；(6e)按照虚拟链路的频谱分配权重，对所有虚拟链路从大到小进行排序后按照正整数顺序进行编号；(6f)从所有虚拟链路中选取未选取且序号最小的虚拟链路；(6g)在所选虚拟链路的最短路径的弹性光网络链路上，按照首次匹配的频谱分配方法，在链路频谱状态表中为所选虚拟链路选择频隙，并将所选频隙标记为已分配；(6h)判断是否选完所有的虚拟链路，若是，则执行步骤(6i)，否则，执行步骤(6f)；(6i)根据弹性光网络链路频谱状态表，统计弹性光网络所有链路上已分配的最大频隙号；(7)按照下式，计算归一化网络资源总开销：其中，C表示归一化网络资源总开销，α表示已分配的最大频隙号的归一化权重因子，f表示弹性光网络所有链路上已分配的最大频隙号，F表示每一条弹性光网络链路上的频隙总数，β表示虚拟节点总放置次数的归一化权重因子，N_DC表示数据中心节点的数目，T表示虚拟网络功能类型总数，u_k,n表示记录承载第k个类型的虚拟网络功能的虚拟节点是否放置到第n个数据中心节点上的状态值，当承载第k个类型的虚拟网络功能的虚拟节点放置到第n个数据中心节点上时，记录u_k,n为1，否则记录u_k,n为0，n取值不大于N_DC，k取值不大于T；(8)完成业务请求集合内所有虚拟网络功能服务链的映射。