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专利号: 2021113715021
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:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于流量特征提取的虚拟网络功能资源消耗预测方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:

S1:通过流量特征之间的相关性,在流量特征和VNF的CPU之间建立不同的元路径,从而构建异构信息网络(Heterogeneous information network,HIN);

S2:利用HIN2Vec模型获取每个流量特征的特征表示;

S3:利用注意力机制衡量每个特征的重要性,为其分配不同的权重,再将其输入到多层感知机(Multilayer perceptron,MLP)模型中对VNF的资源消耗进行预测。

2.根据权利要求1所述的虚拟网络功能资源消耗预测方法,其特征在于,步骤S1中,构建异构信息网络,具体包括:利用流量特征之间的相关性,为每种关系构建一个关于图中结点和边的信息,通过依次遍历这种关系来构建异构信息网络图。

3.根据权利要求2所述的虚拟网络功能资源消耗预测方法,其特征在于,步骤S2中,所构建的异构信息网络图中每个节点代表着一个特征,最终通过使用HIN2Vec模型学习节点的向量表示;HIN2Vec模型用于提取图中的节点特征,保留与第一个节点类型相同的节点,并将其加入路径中;在满足给定路径长度的条件下,为节点集中的每一个节点生成一条路径,然后通过随机梯度下降算法,得到相应节点的特征表示。

4.根据权利要求1或3所述的虚拟网络功能资源消耗预测方法,其特征在于,步骤S2中,通过HIN2Vec模型得到每个节点的向量表示,即每个节点的特征表示,具体包括:给异构信息网络图V中的每个节点v随机生成一个k维特征向量用于描述v构成的特征集并从每条路径d∈D中提取四元关系组 作为训练特征的数据,其中,x1和x2是路径d上的任意两个相邻节点,r表示两节点之间的关系,Is(x1,x2,r)表示x1和x2是否存在关系r,若存在则值为1,不存在则为0,如公式(1)所示:在提取好四元组关系之后,将对每个节点特征进行更新;具体方法如下:建立目标损失函数:

g(x1,x2,r)=Is(x1,x2,r)logp(r|x1,x2)         (2)t(x1,x2,r)=(1‑Is(x1,x2,r))log[1‑p(r|x1,x2)]       (3)F(x1,x2,r)=g(x1,x2,r)+t(x1,x2,r)       (4)其中,g(x1,x2,r)表示正样本的概率,p(r|x1,x2)表示x1和x2具有关系r的概率,t(x1,x2,r)表示负样本的概率,F(x1,x2,r)表示目标损失函数;

采用随机梯度下降算法最大化目标函数F,根据公式(5)~(7),利用数据 迭代更新节点特征w∈W;

其中, 代表节点x1的权重矩阵, 代表节点x1的初始特征表示,α,β,ω表示梯度下降算法中的步长,W′r表示具有目标关系r的权重矩阵;在得到节点集的特征表示后,取出所有代表流量特征U和CPUI的节点集,将流量特征与CPU的潜在关系特征 表示如下:其中, 代表矩阵乘法, 代表流量特征的不同元路径的权重, 代表CPU的不同元路径的权重,.T表示转置, 表示第i个CPU的第m条元路径的特征值,M表示所有的元路径集合。

5.根据权利要求1所述的虚拟网络功能资源消耗预测方法,其特征在于,步骤S3中,MLP模型包括输入层、隐藏层和输出层,具体包括:第一层输入层:

其中,hj代表当前结点的所有输入的加权之和,wij表示权重,x表示输入的值,N表示样本数;

第二层隐藏层:

其中,Fi为隐藏层神经元的输出值,f(·)代表激活函数;采用的激活函数为线性整流函数(Rectified Linear Unit,ReLU);

第三层输出层:通过softmax进行输出,即f_output=softmax(F);

最后,MLP预测模型的损失函数Loss如公式(11)所示:其中,N为样本数,yi表示第i个类别对应的真实标签,f_output为预测的结果。