一种虚拟网络映射方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种虚拟网络映射方法。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的飞速发展和社会需求的强大驱动，以及数据生产方式的演化及数 据的产生成本急剧下降，人类产生的数据正呈指数级增长。由于数据规模的急剧膨胀，各行 各业累积的数据量越来越巨大，数据类型也越来越繁多、越来越复杂，已经超越了传统数据 管理系统和处理模式的能力范围。迄今为止，伴随着我们卖相5G的步伐，暂时还没有能够 使无线链路资源显著增加的无线链路容量的技术。LTE就当前的可用宽带，已经接近频谱效 率极限，因此，大部分的无线电新技术的建议将导致只有逐步改善单个无线链路的容量。为 了实现5G容量的显著增加，我们将面临巨大的挑战。
[0003] 面对无线通信行业面临的前所未有的挑战，满足日益增长的网络容量需求，支持 大量在线连接装置和更大的数据率，未来无线网络应能提供服务定制（虚拟）网络，这就是 我们所谓的MyNET，以满足不同业务量需求和各个服务的要求。同时，在网络操作上，面向服 务的虚拟网络自动创建（S0NAC)将是最关键的技术之一，使之能够运行多个虚拟网络，并 且在服务于多个并存的服务的同时，高效的共享公共网络资源池。
[0004] 为了促成5G网络转型变革，网络功能虚拟化（NFV)和软件定义网路（SDN)两大技 术应运而生。基于NFV和SDN的原则，多个虚拟网络可以经由一个公共网络基础设施支持， 其中每个虚拟网络是对一个服务的具体定义，来满足服务模式和要求。为了提供必要的灵 活性使之能够实现定制网络和灵活的控制/管理架构，选择的网络节点应该能够被设计为 有NFV能力的节点。有NFV能力的网络节点可以被看作是功能元件的容器，它可以在按照 需求的基础上进行配置。
[0005] 未来的无线网络必定以用户为中心，将用户请求提取成虚拟网络请求，进而形成 由逻辑功能节点与逻辑链路组合而成的虚拟网络。最后，在网络中使用虚拟网络映射算法 将虚拟网络进行映射到底层网络中进行处理来完成用户请求的服务。然而现有的虚拟网络 算法在链路映射过程中容易因为节点映射不合理而照成链路映射的失败，导致虚拟网络映 射成功率低。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种虚拟网络映射方法，引入了时 间窗，对时间窗内的虚拟资源请求进行排序，然后分层次的对虚拟网络请求进行映射区域 选择，从而达到减少损耗与传输延时，以及实现映射成功数量最大化。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种虚拟网络映射方法，包括以下 步骤：
[0008] S1.生成当前时间窗内的请求队列和服务网关队列，将请求队列中的虚拟资源请 求按照其优先级从高到低的顺序进行排列；
[0009] S2.判断请求队列中是否存在虚拟资源请求未被映射成功：
[0010] 若存在虚拟资源请求未被映射成功，则跳转步骤S3 ;
[0011] 若不存在虚拟资源请求未被映射成功，则结束本次时间窗内的虚拟资源请求映 射，等待下一个时间窗；
[0012] S3.选择请求队列中优先级最高的虚拟资源请求，并为其从服务网关队列中选择 服务网关；
[0013] S4.在服务网关的管理区域中使用临近原则进行底层簇选择；
[0014] S5.判断虚拟资源请求映射整数规划问题是否可解：
[0015] 若该虚拟资源请求映射整数规划问题可解，则进行虚拟网络映射，并更新底层物 理网资源状态，从请求队列中删除该虚拟资源请求，跳转步骤S2 ;
[0016] 若该虚拟资源请求映射整数规划问题不可解，跳转步骤S6 ;
[0017] S6.判断底层簇的范围是否大于等于该服务网关的管理区域：
[0018] 若底层簇范围小于该服务网关的管理区域，则扩大底层簇的范围，跳转步骤S5 ;
[0019] 若底层簇范围大于等于该服务网关的管理区域，则从服务网关队列中删除该服务 网关，跳转步骤S7 ;
[0020] S7.判断服务网关队列是否为空：
[0021] 若服务网关队列不为空，则跳转步骤S3 ;
[0022] 若服务网关队列为空，则跳转步骤S8 ;
[0023] S8.判断虚拟资源请求的重新排队次数是否超过预设次数：
[0024] 若虚拟资源请求的重新排队次数超过预设次数，则拒绝该虚拟资源请求，跳转步 骤S2 ;
[0025] 若虚拟资源请求的重新排队次数未超过预设次数，则将该虚拟资源请求送至等待 队列，并将其重新排队次数加一。
[0026] 步骤S1中为请求队列中的各虚拟资源请求分配优先级的步骤为：将请求队列中 的虚拟资源请求按照其索取资源从小到大进行排列，索取资源越小的虚拟资源请求，其优 先级越尚。
[0027] 虚拟资源请求索取资源的计算公式为：
[0029] 其中，Gv为虚拟网络网络拓扑，N v为虚拟网络拓扑的节点集合，E v为虚拟网络拓扑 的链路集合，nv为虚拟网路拓扑中单个虚拟网络节点，ev为虚拟网络拓扑中单条虚拟网络 链路，CPU为指虚拟网络节点nv的逻辑功能模块的计算能力需求，BW为指虚拟网络链路e v的带宽需求，α IP β v为用于平衡CPU和带宽的权重调节参数。
[0030] 步骤S3中选择服务网关时，服务网关队列中服务网关的优先级的计算公式为：
[0032] 其中，Gs是SGW区域内网络网络拓扑；SR综合资源是G s这片区域内综合考虑各个 因素的资源大小；1/DIS是考虑地理位置因素的约束：
则是考虑连接状态的约束；Ns 是SGW区域内网络拓扑的节点集合；Es是SGW区域内网络拓扑的链路集合；n s是SGW区域 内网路拓扑中单个虚拟网络节点；区域内网络拓扑中单条虚拟网络链路；CPU是指 SGW区域内节点ns的逻辑功能模块的计算能力需求；BW是指SGW区域内网络链路e s的带宽 需求；α 3和β s是用于平衡CPU和带宽的权重调节参数。
[0033] 步骤S1中请求队列中的虚拟资源请求包括按照泊松分布到达的新请求和前一个 时间窗口中映射失败且重新排队次数未达到预设次数的虚拟资源请求。
[0034] 步骤S1之前还包括释放前一个时间窗内离开的虚拟资源请求占用的底层物理网 资源的步骤。
[0035] 虚拟资源请求离开的方式包括两种：一是虚拟资源请求完成服务后离开；二是控 制系统检测到虚拟资源请求存在危险的服务，控制系统关闭该虚拟资源请求。
[0036] 本发明的有益效果是：
[0037] (1)本发明综合考虑节点映射与链路映射，解决了链路映射过程中因为节点映 射不合理而照成链路映射的失败，从而提升映射成功率，减少不必要的或不合理的节点映 射；
[0038] (2)每个时间窗开始后，将请求队列中的虚拟资源请求按照其索取资源从小到大 排列，在虚拟网络映射过程中先映射索取资源小的虚拟资源请求，让索取资源请求大的虚 拟资源请求在后面映射，使得获得连接成功的虚拟资源请求数得到极大的提升，进而在每 个时间窗内处理更多的虚拟资源请求，达到最大化连接数目的；
[0039] (3)基于多服务网关的临近原则实现，极大提升映射成功率，提升成功映射连接 数；
[0040] (4)本发明采用分层次的进行底层映射区域选择，在服务网关选择阶段，考虑地理 位置约束，首先在请求产生的所在的服务网关进行映射，映射不成功才根据映射方案扩展 至其他服务网关区域；在服务网关区域内考虑地理位置因素，对虚拟资源请求进行底层簇 选择，本发明极大地结合地理位置因素来进行底层映射区域选择，使得将虚拟资源请求尽 可能的在虚拟资源请求产生地并且小的映射区域中完成，从而减少跨服务网关区域、跨节 点带来的数据传输延时和带宽消耗。
【附图说明】
[0041 ] 图1为本发明一种虚拟网络映射方法的流程图；
[0042] 图2为本发明中划分簇的一个实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于 以下所述。
[0044] 如图1所示，一种虚拟网络映射方法，包括以下步骤：
[0045] S1.生成当前时间窗内的请求队列和服务网关队列，将请求队列中的虚拟资源请 求按照其优先级从高