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专利号: 2018100265513
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:

S1:软件定义网络SDN控制器接收用户流传输请求;

S2:控制器根据用户流资源需求,确定候选交换机集合及候选链路集合;

S3:建模网络切片及资源分配标识;

S4:确定网络切片及资源分配限定条件;

S5:建模用户流端到端时延及网络负载;

S6:以用户流端到端时延及网络负载最小化为目标,为各用户流优化确定网络切片策略;

S7:判断各网络切片是否存在共用交换机及共用链路,若存在,则执行步骤S8;否则,执行步骤S9;

S8:判断共用交换机及共用链路是否满足交换机和链路资源约束,若满足,则执行步骤S9;否则,为共用交换机及共用链路执行资源分配策略;

S9:控制器将网络切片及资源分配策略下发至相应交换机,各交换机根据流表完成用户流的路由及资源分配;

在步骤S3中,所述建模网络切片与资源分配标识具体为:令xi,j,k∈{0,1}为用户流k的网络切片标识,若xi,j,k=1,则表示为用户流k所分配的网络切片中包含交换机Ni及链路Li,j,否则,xi,j,k=0; 分别表示用户流k占用Ni的计算资源比例及存储资源比例;δi,j,k∈[0,1]表示用户流k占用Li,j的传输资源比例。

2.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S1中,所述用户流传输请求的建模为其中,Sk及Dk分别表示第k个用户流的源及目的交换机,fk表示第k个用户流的数据流量,表示第k个用户流的最低传输速率需求, 及 分别表示第k个用户流的交换机计算资源需求量及存储资源需求量。

3.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:步骤S2中,所述候选交换机集合根据用户流的交换机资源需求确定,即Ni作为用户流k的候选交换机,仅当该交换机的计算资源 及存储资源 满足用户流k的资源需求,即且 以 表示第k个用户流的候选交换机集合,即所述候选链路集合根据用户流的链路资源需求确定,即Li,j作为用户流k的候选链路,仅当该链路的带宽资源Bi,j满足用户流k的带宽资源需求,且该链路的发送速率Ri,j满足用户流k的最低发送速率需求 即fk≤Bi,j且 以 表示第k个用户流的候选链路集合,即

4.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S4中,所述网络切片及资源分配限定条件包括交换机流守恒,交换机、链路容量及资源分配限定条件,具体的,交换机流守恒条件如下:用户流k的路由源交换机Sk处仅选择一条输出路径,即用户流k的中继交换机Nj处输入流量与输出流量相等,即用户流k的目的交换机Dk处仅选择一条输入路径,即所述交换机容量限定条件包含交换机计算资源容量与存储资源容量限制条件,建模为:

用户流占用Ni的计算资源不能超过该交换机的计算资源量,即用户流占用Ni的存储资源不能超过该交换机的存储资源量,即所述链路容量限定条件为用户流占用Li,j的链路资源不能超过该链路的带宽资源量,即

所述交换机资源分配限定条件包含交换机计算资源与存储资源分配限制条件,建模为:

用户流占用Ni的计算资源分配比例之和不大于1,即用户流占用Ni的存储资源分配比例之和不大于1,即所述链路资源分配限定条件为用户流占用Li,j的带宽资源分配比例之和不大于1,即

5.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S5中,系统端到端时延建模为链路传输时延与交换机排队时延之和,即其中,Di,j表示链路传输时延,Di表示交换机排队时延,对Di,j与Di分别建模如下:

建模链路传输时延

建模交换机处理数据过程为M|M|1排队系统,得 其中,μi表示Ni的业务服务率,λi表示Ni的业务到达率;

所述网络负载建模为链路负载与交换机负载之和,即: 其中,Ui,j表示链路负载,Ui表示交换机负载,对Ui,j与Ui分别建模如下:建模链路负载

建模交换机负载 其中, 为交换机计算负载,为交换机存储负载,α为权值系数。

6.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S6中,所述网络切片策略是指在满足网络切片及资源分配限定条件下,分别为各用户流确定网络切片策略,即对各用户流k,令 为各流的资源分配策略,以用户流端到端时延及网络负载最小化为目标,优化确定网络切片策略,即:

7.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S7中,所述判断各网络切片是否存在共用交换机和共用链路,即判断是否成立,若成立,则存在共用交换机和共用链路。

8.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S8中,所述判断共用交换机和共用链路是否满足交换机和链路资源约束,分别为:

判断交换机Ni的计算资源约束,若用户流占用该交换机的计算资源超过其计算资源量,即 则以交换机排队时延及交换机计算负载最小化为目标,优化确定用户流在Nj处的计算资源分配策略

判断交换机Ni的存储资源约束,若多个用户流占用该交换机的存储资源超过其存储资源量,即 则以交换机存储负载最小化为目标,优化确定用户流在Nj处的存储资源分配策略

判断链路Li,j的带宽资源约束,若多个用户流占用该链路的带宽资源超过链路带宽资源量,即 则以链路传输时延及链路负载最小化为目标,优化确定用户流在Li,j处的资源分配策略

9.根据权利要求1所述的一种基于网络切片的SDN联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S9中,所述用户流k的网络切片及资源分配策略即为