基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射方法，所述方法包括：当接收到虚拟网络创建请求时，VNP根据底层物理网络的资源信息，为所述虚拟网络的虚拟节点进行资源匹配；若资源匹配成功，则根据粒子群算法得到的最优的虚拟网络划分方案划分所述虚拟网络；根据所述虚拟网络的划分结果，将所述虚拟网络映射到若干个InP中。本发明还提供了一种基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射系统，包括匹配模块、划分模块及映射模块。本发明采用粒子群算法来划分虚拟网络，能够在较短时间内得到最优的划分方案,有利于加速虚拟网络映射。
【专利说明】基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信【技术领域】，具体涉及基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 虚拟网络映射是网络虚拟化的重要内容，即将虚拟网络的节点和链路映射到合适 的物理节点和链路上。尽管，小规模的虚拟网络（VirtualNetwork，VN)可以被完全映射到 一个基础设施提供商（InfrastructureProvider,InP)中，但是大规模的VN往往需要被映 射到多个InP中。这就引出了对跨域虚拟网络映射的研究。跨域虚拟网络映射引出了对虚 拟网络提供商（VirtualNetworkProvider,VNP)的需求。VNP是介于服务提供商（Service Provider，SP)和InP中间的一层，它负责从InP收集物理网络资源的信息。当SP收到VN 请求时，SP以自己的方式表示VN，并把VN发送给VNP。根据收集的物理网络的信息，VNP组 装VN，以满足客户的需求。
[0003] 在实际的网络环境中，每个InP是自治域，往往不愿意公开自己物理网络的所有 信息。因此，VNP只能收集到关于底层网络有限的信息。因此，基于有限信息公开的跨域虚 拟网络映射是一个亟待解决的问题。已经有一些关于跨域虚拟网络映射的研究。已有一 些文献对跨域虚拟网络进行了研究。对已有的文献进行检索、比较和分析，筛选出如下与本 发明相关度比较高的技术信息：文献方案1 :《P〇lyViNE:Policy_basedvirtualnetwork embeddingacrossmultipledomains》提供了一种分布式的虚拟网络跨域映射方案。在这 种方案中，虚拟网络跨域映射是由SP和InP协商，InP和InP协商来实现的。当一个VN请 求到达时，SP至少需要知道一个InP，将VN转发给该InP。该InP承担它能够映射的那部分 VN，然后将VN剩余的部分转发给其他的InP，直到VN被全部映射，返回映射成功，或者VN不 能被完全映射，返回映射失败。文献方案2 :《Multi_DomainVirtualNetworkEmbedding withLimitedInformationDisclosure》提供了一种基于有限信息公开的跨域虚拟网络映 射方案。包括讨论了InP公开信息的程度。探究了基于有限信息公开的跨域虚拟网络映射 的可行性，并用确切式的方法解决虚拟网络的划分问题。
[0004] 上述文献方案1和2,是协商机制的跨域虚拟网络映射方案，可以充分考虑SP和 InP双方的意愿。然而，SP和InP协商，InP和InP协商，都会引出额外的网络传输费用。而 且他们没有考虑边界节点的信息。所以这两种方案可能会得到次优的跨域虚拟网络映射结 果。上述文献方案2探究了基于有限信息公开的跨域虚拟网络映射的可行性。在解决虚拟 网络分割时，采用的确切式的方法，没有进一步考虑网络分割的效率问题。在映射小规模的 虚拟网络时，该方法能较快的得到映射结果。当映射大规模的虚拟网络时，确切式的虚拟网 络划分方法的效率会不高。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种跨域虚拟网络映射方法及系统，针对跨域 虚拟网络映射的网络分割阶段，采用粒子群算法在较短时间内得到最优的划分方案来划分 虚拟网络，且有利于加速虚拟网络映射。
[0006] 第一方面，本发明提供了一种基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射方法，所述方 法包括：
[0007] 当接收到虚拟网络创建请求时，虚拟网络提供商VNP根据底层物理网络的资源信 息，为所述虚拟网络的虚拟节点进行资源匹配；
[0008] 若资源匹配成功，则根据粒子群算法得到的最优的虚拟网络划分方案划分所述虚 拟网络；
[0009] 根据所述虚拟网络的划分结果，将所述虚拟网络映射到若干个基础设施提供商 InP中。
[0010] 优选地，所述接收到虚拟网络创建请求之前，所述方法还包括：
[0011] 对VNP的关于底层物理网络的资源信息进行初始化，所述底层物理网络的资源信 息包括域内物理节点信息、边界节点信息及边界链路信息。
[0012] 优选地，所述域内物理节点信息包括节点类型、位置，单位容量的价格；所述边界 节点信息包括所属InP;所述边界链路信息包括链路的端点及链路的价格。
[0013] 优选地，所述根据粒子群算法得到的最优的虚拟网络划分方案划分所述虚拟网 络，包括：
[0014] 初始化粒子群，包括初始化粒子的位置、速度、最优位置及种群最优位置；
[0015] 根据粒子速度和位置的更新公式，更新粒子的位置和速度；
[0016] 根据适应度函数计算更新后的粒子的适应度，针对各粒子，若更新后粒子的适应 度大于更新前粒子的适应度，则将更新后粒子的位置赋予所述粒子的最优位置；若更新后 粒子的适应度也大于种群最优位置的适应度，则将所述粒子更新后的位置赋予种群最优位 置；
[0017] 更新粒子的最优位置及种群最优位置，直至达到预设的迭代次数，将最终的种群 最优位置作为最优虚拟网络划分方案。
[0018] 优选地，所述适应度函数为：
【权利要求】
1. 一种基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射方法，其特征在于，所述方法包括： 当接收到虚拟网络创建请求时，虚拟网络提供商VNP根据底层物理网络的资源信息， 为所述虚拟网络的虚拟节点进行资源匹配； 若资源匹配成功，则根据粒子群算法得到的最优的虚拟网络划分方案划分所述虚拟网 络； 根据所述虚拟网络的划分结果，将所述虚拟网络映射到若干个基础设施提供商InP 中。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收到虚拟网络创建请求之前，所述 方法还包括： 对VNP的关于底层物理网络的资源信息进行初始化，所述底层物理网络的资源信息包 括域内物理节点信息、边界节点信息及边界链路信息。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述域内物理节点信息包括节点类型、位 置，单位容量的价格；所述边界节点信息包括所属InP;所述边界链路信息包括链路的端点 及链路的价格。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据粒子群算法得到的最优的虚拟 网络划分方案划分所述虚拟网络，包括： 初始化粒子群，包括初始化粒子的位置、速度、最优位置及种群最优位置； 根据粒子速度和位置的更新公式，更新粒子的位置和速度； 根据适应度函数计算更新后的粒子的适应度，针对各粒子，若更新后粒子的适应度大 于更新前粒子的适应度，则将更新后粒子的位置赋予所述粒子的最优位置；若更新后粒子 的适应度也大于种群最优位置的适应度，则将所述粒子更新后的位置赋予种群最优位置； 更新粒子的最优位置及种群最优位置，直至达到预设的迭代次数，将最终的种群最优 位置作为最优虚拟网络划分方案。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述适应度函数为：
其中，Nv是虚拟节点集合，Np是边界节点集合，C(nv，ns)表示将虚拟节点nv映射到边界 节点ns上的花费，CQij,Pmn)表示将虚拟链路Iij映射到路径pmn上的花费。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述粒子速度和位置的更新公式为： Vid =ωVid+Pi(P-Bestid-Xid)+P2(G_Bestd_xid) Xid一Xid*Vid 其中，ω是惯性权重，P1是个体的认知权重，p2是全局权重，且ω+Ρι+ρ2 = 1，xid表示 粒子i的第d个虚拟节点被映射到边界节点的编号，Vid表示粒子i的第d个虚拟节点的速 度，P_Bestid表不粒子的最优位置，G_Bestd表不种群的最优位置。
7. -种基于粒子群算法的跨域虚拟网络映射系统，其特征在于，所述系统包括： 匹配模块，用于当接收到虚拟网络创建请求时，虚拟网络提供商VNP根据底层物理网 络的资源信息，为所述虚拟网络的虚拟节点进行资源匹配； 划分模块，用于当资源匹配成功时，则根据粒子群算法得到的最优的虚拟网络划分方 案划分所述虚拟网络； 映射模块，用于根据所述虚拟网络的划分结果，将所述虚拟网络映射到若干个基础设 施提供商InP中。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括： 初始化模块，用于对VNP的关于底层物理网络的资源信息进行初始化，所述底层物理 网络的资源信息包括域内物理节点信息、边界节点信息及边界链路信息。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述域内物理节点信息包括节点类型、位 置，单位容量的价格；所述边界节点信息包括所属InP;所述边界链路信息包括链路的端点 及链路的价格。
10. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述划分模块，具体用于： 初始化粒子群，包括初始化粒子的位置、速度、最优位置及种群最优位置； 根据粒子速度和位置的更新公式，更新粒子的位置和速度； 根据适应度函数计算更新后的粒子的适应度，针对各粒子，若更新后粒子的适应度大 于更新前粒子的适应度，则将更新后粒子的位置赋予所述粒子的最优位置；若更新后粒子 的适应度也大于种群最优位置的适应度，则将所述粒子更新后的位置赋予种群最优位置； 更新粒子的最优位置及种群最优位置，直至达到预设的迭代次数，将最终的种群最优 位置作为最优虚拟网络划分方案。
【文档编号】H04L12/46GK104468308SQ201410594417
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】王颖, 李文璟, 郭凯玲, 邱雪松, 肖蔼玲 申请人:北京邮电大学