一种基于链路干扰的虚拟网络映射方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于链路干扰的虚拟网络映射方法，特征是在虚拟网络映射中，引入链路干扰衡量基础设施网络时间维度的拓扑信息；根据基础设施网络链路的可用带宽资源和干扰使用网页排序算法计算基础设施网络节点的排序值；根据虚拟网络请求的节点计算资源和链路带宽需求计算虚拟节点的排序值；使用贪婪匹配算法进行节点映射；加权基础设施网络链路的可用带宽和干扰值使用最短路径算法进行链路映射；采用本发明使用基于链路干扰的虚拟网络映射方法能显著的提高基础设施提供商的平均收益和虚拟网络请求的平均接受率。
【专利说明】一种基于链路干扰的虚拟网络映射方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算机网络【技术领域】，具体涉及基于链路干扰的虚拟网络映射方法。
【背景技术】
[0002] 电气与电子工程师协会全球通信国际会议的《多元化互联网络》（IEEE GlobeCom，vol. 2, pp. 755-760, 2005) -文中指出，网络虚拟化技术能够将传统互联网服务 提供商解f禹为基础设施提供商和网络服务提供商，并允许多个网络服务提供商的网络共孚 同一底层基础设施网络资源。在网络虚拟化环境中，基础设施提供商负责构建、维护和管理 底层物理网络设备；网络服务提供商根据服务需求向基础设施提供商租赁资源，构建并运 营定制的虚拟网络，并提供端到端服务。第20届国际电信业务会议专家研讨会的《网络虚 拟化中的资源分配挑战》（20th ITC Specialist Seminar, vol. 18, ppl8_20, 2009) -文中 指出，网络虚拟化面临的一个重要挑战是虚拟网络映射，即根据服务提供商的虚拟网络请 求（Virtual Network Request)的节点和链路的资源需求，合理的为其分配基础设施提供 商的网络资源。
[0003] 经对现有文献检索发现，为解决虚拟网络映射这个非确定型多项式难（NP-hard) 问题，现有的方法主要是将虚拟网络映射问题解耦为两个阶段：节点映射和链路映射。美 国计算机协会数据通信专业组的《反思虚拟网络映射：基础设施网络支持路径分割和迁 移》（ACM SIGC0MM，vol. 38(2)，pp. 17-29, 2008) -文提出了基于一种时间窗口模型的 虚拟网络映射方法，但其在节点映射中只考虑了基础设施网络局部资源信息。《基于拓 扑感知节点排序的虚拟网络映射》（ACM SIGC0MM，vol. 41(2)，pp. 38-47, 2011) -文在 时间窗口模型的基础上，基于随机游走（Random Walk)思想，提出了一种随机游走-贪 婪匹配-最短路径（RW-MM-SP)方法，但其在节点映射中没有能充分挖掘基础设施网络 和虚拟网络的全局拓扑信息。《基于全局资源信息的收入主导的虚拟网络映射》（IEEE GlobeCom，pp. 2294-2299, 2013) -文基于网页排序（PageRank)算法，进一步挖掘基础 设施网络和虚拟网络的全局拓扑资源信息，提出了 一种收益主导的虚拟网络映射方法 (RD-VNE)。可是，虚拟网络映射是一个在线（On Line)的过程，上述的虚拟网络映射算法都 旨在挖掘基础设施网络和虚拟网络空间维度的拓扑信息，而忽略了基础设施网络时间维度 的拓扑信息，贪婪的优化当前虚拟网络的映射结果，从而导致现有这些虚拟网络映射方法 在时间维度上具有很大的盲目性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提出一种基于链路干扰的虚拟网络映射方法，采用链路干扰来衡 量基础设施网络时间维度上的拓扑信息，并将其考虑到节点映射和链路映射中，以减小现 有的虚拟网络映射方法在时间维度上的盲目性，实现进一步提高基础设施提供商的平均收 益和虚拟网络请求的平均接受率的目的。
[0005] 本发明基于链路干扰的虚拟网络映射方法，包括：在时间轴上的每个时间窗口中， 使用收益公式
【权利要求】
1. 一种基于链路干扰的虚拟网络映射方法，包括：在时间轴上的每个时间窗口中，使 用收益公式
计算时间窗口内到达的和请求队列中的每个虚拟网络请求的收益Revenue，其中Vv和Ev分别表示虚拟网络请求VNRi的节点集合和链路集合，;r_cpu(u)表示虚拟节点u,ueVv, 的计算资源需求，r_bw(u,v)表示虚拟链路（u,v), (u,v)eEv，的带宽资源需求，。和αΒ 分别表示基础设施提供商的计算资源和带宽资源的单价，^为虚拟网络请求的生存时间； 然后，按照虚拟网络请求的收益Revenue从大到小依次进行虚拟网络映射：如果节点映射 和链路映射都成功，则虚拟网络请求映射成功，更新基础设施网络的可用资源；如果映射失 败且该请求映射失败的次数未超过上限Th,则将其加入到请求队列中，延迟重新映射；如 果虚拟网络请求映射失败的次数达到上限Th,则主动拒绝该虚拟网络请求； 其特征在于： 在虚拟网络映射中，引入链路干扰衡量基础设施网络时间维度的拓扑信息；根据基础 设施网络链路的可用带宽资源和干扰使用网页排序算法计算基础设施网络节点的排序值， 并根据虚拟网络请求的节点计算资源和链路带宽需求计算虚拟节点的排序值，使用贪婪匹 配算法进行节点映射；加权基础设施网络链路的可用带宽和干扰值使用最短路径算法进行 链路映射；具体的操作步骤如下： 第一步：使用链路干扰公式
计算基础设施网络所有链路的干扰，其中I(u，V)表示基础设施网络链路（u，V)的链路 干扰，Vs表示基础设施网络节点集合，符号Cb (i)和deg(i)，i=u，V，分别表示基础设施网 络节点i，i=u，V，的介数中心性和度中心性； 第二步：使用基础设施网络节点排序公式
计算基础设施网络所有节点的排序值AR，其中ARu表示基础设施网络节点u的排序值，N(U)表示与节点u直接相连的节点集合,参数εe(〇，1)，基础设施网络链路（u，v)的带 宽资源可用度m(u，v)定义为：
其中a_bw(u,V)表示基础设施网络链路（u,V)的可用的带宽资源，norm( ·)表示归一 化操作，Ye(〇, 1); 第三步：使用虚拟节点排序公式
计算所有虚拟节点的排序值RR，其中RRu表示虚拟节点u的排序值，N(u)表示与节点 γ(?Λ_r_cpu{u) u直接相连的节点集合，de(〇,i)/d- ref; 第四步：节点映射，具体的映射流程如下：初始化未映射节点集合为虚拟网络请求的 节点集合Vv，可用节点集合为基础设施网络节点集合Vs ;重复如下操作直至节点映射结束： 如果未映射节点集合是空集，则节点映射成功，节点映射结束；否则，选择其中排序值RR最 大的虚拟节点vNode，在可用节点集合中搜索能满足虚拟节点vNode计算资源需求的节点 组成可行节点集合；如果可行节点集合是空集，则节点映射失败，节点映射结束；否则，选 择其中排序值AR最大的节点sNode作为虚拟节点vNode的映射结果，并将虚拟节点vNode 和基础设施网络节点sNode分别从未映射节点集合和可用节点集合中移除； 第五步：链路映射，具体的映射流程如下：初始化未映射链路集合为虚拟网络请求的 链路集合Ev，备份基础设施网络的可用资源信息；重复如下操作直至链路映射结束后使用 备份信息还原基础设施网络的可用资源信息：如果未映射链路集合为空集，则链路映射成 功，链路映射结束；否则，从未映射链路集合中选择带宽资源需求最大的虚拟链路vLink， 将基础设施网络的所有节点和能满足虚拟链路vLink带宽资源需求的链路提取出来形成 一个简化的基础设施网络拓扑，使用链路权值计算公式
计算简化的基础设施网络拓扑中链路的权值，其中X(u，v)表示基础设施网络链路 (U，v)的权值，βe(〇，1);使用最短路径算法在虚拟链路vLink两端的虚拟节点所映射的 基础设施节点之间搜索链路权值和最小的路径P;如果路径P不存在，则链路映射失败，链 路映射结束；否则将路径P作为虚拟链路vLink的映射结果，更新路径P中所有链路的可用 带宽资源，并将虚拟链路vLink从未映射链路集合中移除； 第六步：根据节点映射和链路映射的结果，更新基础设施网络的可用资源信息。
【文档编号】H04L12/863GK104320324SQ201410660555
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】殷磊, 邱玲 申请人:中国科学技术大学