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专利号: 2018106905477
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:2024-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:建模用户流业务需求特性;

S2:建模用户流链路选择及网络功能部署变量;

S3:建模用户流传输开销;

S4:建模用户流传输所需总时延;

S5:建模用户流传输所需总能耗;

S6:建模路由选择及网络功能部署限制条件;

S7:基于用户流传输开销最小化,确定联合路由选择及网络功能部署策略。

2.根据权利要求1所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:令用户流集合F={f1,f2,...,fL},其中,fl表示第l个用户流,1≤l≤L,L表示用户流数目;Tl和 分别表示fl的流量需求和最小速率需求;设各用户流自源点至目的点传输时需要经过一系列网络功能处理,令Ψ表示网络中需要部署的功能集合,Ψl表示fl需求的网络功能集合, 其中,ψm,l表示fl所需的第m个网络功能,1≤m≤Ml,Ml为fl所需的网络功能数目,令ψm,l所需计算能力为Fm,l;设用户流经不同网络功能处理将改变用户流传输流量大小,令δm,l∈(-1,1]为fl经过功能ψm,l处理流量变化因子。

3.根据权利要求2所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:令Vi表示第i个交换机,1≤i≤N,其中,N为交换机的数目;令Zi,j表示交换机Vi和交换机Vj之间的链路,1≤i,j≤N,i≠j;令 表示fl的链路选择标识, 表示fl的第k跳选择链路Zi,j进行数据传输,否则, 1≤k≤Kl,Kl为fl传输路径的总跳数;令 表示fl的网络功能部署标识, 表示fl的第k跳选择交换机Vi部署网络功能ψm,l,否则,

4.根据权利要求3所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:所述用户流传输开销为所有用户流的开销之和,即U=Dtot+λEtot,其中,Dtot和Etot分别表示所有用户流传输的总时延和总能耗,λ为权重因子。

5.根据权利要求4所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:所述用户流传输所需总时延为所有用户流传输的时延之和,即 其中,Dl表示fl传输的时延,建模为其中, 表示fl在链路Zi,j上的传输时延, 表示fl在交换机Vi处的排队时延, 表示fl在交换机Vi处执行网络功能ψm,l所需处理时延。

6.根据权利要求5所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于:所述fl在链路Zi,j上的传输时延建模为 αi,j,l>0,其中, 表示fl的第k跳离开交换机Vi后的流量大小,其计算公式为 αi,j,l∈(0,1]表示fl所分配链路速率资源标识,Ri,j表示链路Zi,j的传输速率;

所述fl在交换机Vi处的排队时延的计算方法为:设SDN交换机处的用户流处理遵循M/M/

1排队模型,根据公式 βi,l>0计算fl在交换机Vi处的排队时延,其中,μi和λi分别表示交换机Vi处的业务服务率和到达率,βi,l∈(0,1]表示交换机Vi为fl所分配处理资源标识;

所述fl在交换机Vi处执行网络功能ψm,l所需处理时延的计算方法为:ηi,m,l>0,其中,ηi,m,l∈(0,1]表示交换机Vi处附着的NFV服务器为fl所需网络功能ψm,l分配的计算资源标识,Cm,l表示ψm,l所需求的计算资源量,Fimax表示交换机Vi附着的服务器的计算能力。

7.根据权利要求6所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括:所述用户流传输所需总能耗为所有用户流传输的能耗之和,即 其中,El表示fl传输的能耗,建模为其中,Ei,j表示在链路Zi,j上传输单位比特流的能耗, 表示fl所需的网络功能ψm,l在交换机Vi处执行的能耗。

8.根据权利要求7所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于:所述链路Zi,j上传输单位比特流的能耗的计算公式为:其中, 表示交换机Vi出端口存储且发送单位比特流的能耗,计算公式为其中, 表示交换机Vi出端口达到最大传输速率时端口的能

耗, 表示交换机Vi出端口速率, 表示交换机Vi端口速率转换为能耗的权值函数; 表示交换机Vj入端口接收且存储单位比特流的能耗,计算公式为其中, 表示交换机Vi入端口达到最大传输速率时端口的能耗,

表示交换机Vi入端口速率; 表示交换机Vj处理单位比特流的能耗,计算公式为其中, 表示交换机Vj匹配单位比特数据流的能耗, 表示交换机Vj匹配单位比特数据流结束后采取动作的能耗,φj表示交换机Vj的存储容量;

所述fl所需的网络功能ψm ,l在交换机Vi处执行的能耗的计算公式为其中, 表示交换机Vi附着的服务器的基础能耗, 表示交换机

Vi附着的服务器的峰值能耗, 表示交换机Vi附着的服务器的计算能力,Fm,l表示ψm,l所需计算能力。

9.根据权利要求8所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S6具体包括:所述路由选择限制条件建模为:若Vi=Sl,则 若Vj=Dl,则其中,Sl和Dl分别为fl的源交换机和目的交换机;

所述容量限制条件建模为:

所述速率限制条件建模为: 若αi,j,l>0,则

所述网络功能部署限制条件建模为:

所述资源分配限制条件建模为:

10.根据权利要求9所述的基于用户流传输开销优化的SDN联合路由选择及网络功能部署方法,其特征在于,所述步骤S7具体包括:在满足路由选择及网络功能部署限制条件下,以用户流传输开销最小化为目标,优化确定路由选择及网络功能部署策略,即其中, 分别表示fl传输时的最优路由选择策略, 表示fl传输时交换机处的最优网络功能部署策略, 表示fl在链路Zi,j的最优速率资源分配策略, 表示fl在交换机Vi处的最优处理资源分配策略, 表示交换机Vi附着的服务器处的最优计算资源分配策略,U(·)表示用户流传输开销。