一种网络控制器与网络交换设备配置方法与流程

本发明涉及通信网络管理领域，特别涉及一种网络控制器与网络交换设备配置方法。

背景技术：

1、随着信息技术的快速发展，网络在各行各业中扮演着越来越重要的角色，从小型局域网到大规模广域网，网络基础设施的复杂性不断增加。在这一背景下，网络控制器与网络交换设备的配置显得尤为重要。网络控制器负责管理和控制数据在网络中的传输路径，而网络交换设备则负责具体的数据包转发和流量管理。为了确保网络的高效运行，必须根据实时的网络状态进行合理的配置和优化，以应对网络流量的变化、链路状态的波动以及可能的外部干扰。

2、然而，随着网络规模的扩大和应用场景的多样化，网络环境变得更加复杂，网络状态的变化也变得更加频繁且难以预测。因此，传统的静态配置方法已经无法满足现代网络对高效性、动态适应性和安全性的需求。在这样的背景下，迫切需要一种智能化的配置方法，能够根据实时的网络状态和对未来网络状态的预测，动态调整网络控制器与网络交换设备的配置，确保网络在各种复杂条件下始终保持最佳性能。

3、现有的网络控制器与网络交换设备的配置还存在如下技术问题：配置效率较低，难以实时响应网络状态的变化；动态适应性不足，导致网络在负载高峰期或发生故障时，无法及时调整以保持网络性能的稳定；无法实现网络资源的最优分配，导致网络性能的整体下降，进而增加了出现网络故障和安全问题的风险。

技术实现思路

1、本发明提供一种网络控制器与网络交换设备配置方法，以解决现有的网络控制器与网络交换设备的配置存在如下技术问题：配置效率较低，难以实时响应网络状态的变化；动态适应性不足，导致网络在负载高峰期或发生故障时，无法及时调整以保持网络性能的稳定；无法实现网络资源的最优分配，导致网络性能的整体下降，进而增加了出现网络故障和安全问题的风险。

2、本发明提供一种网络控制器与网络交换设备配置方法，包括以下步骤：

3、s1：实时采集网络状态数据，基于网络状态数据生成网络状态矩阵；通过预测模型预测未来网络状态，得到预测的网络状态数据；基于网络状态矩阵和预测的网络状态数据，调整网络的各维度的权重，得到调整后的权重向量；基于调整后的权重向量，调整网络状态矩阵；

4、s2：基于调整后的权重向量和网络状态矩阵，构建目标函数，对网络中的路径进行非线性优化，并结合非线性约束条件，选择最优路径；划分网络的子区域，对各子区域进行分层优化与全局协调，生成各子区域的最优配置策略，并将最优配置策略下发至各网络交换设备。

5、通过分层优化和全局协调机制，本发明能够在各子区域内实现局部优化的同时，通过全局协调实现网络资源的最优分配，保证了网络在整体性能上的一致性，避免了子区域之间的冲突，提升了整个网络的性能和资源利用效率；

6、本发明在路径优化过程中引入了非线性约束条件，确保在网络配置过程中充分考虑链路的容忍度和网络拓扑的复杂性，防止因单一优化目标的过度追求导致的网络瓶颈和潜在的安全隐患，提升了网络运行的安全性与稳定性；

7、通过自动化的配置策略生成和调整机制，控制器能够根据全局优化目标自动下发最优配置策略至各网络交换设备，减少了人工操作的复杂度，降低了网络运维的难度，使网络管理更加高效、便捷。

8、优选地，所述s1，具体包括：

9、将网络状态数据输入到网络状态矩阵中，网络状态矩阵的每一层代表网络的一个维度，所有维度的数据通过非线性映射函数进行动态更新和组合。

10、优选地，所述s1，具体包括：

11、引入多层次反馈机制，对网络的各维度的权重进行调整。

12、优选地，所述s1，具体包括：

13、多层次反馈机制的具体实现过程如下：

14、结合当前网络状态矩阵和预测的网络状态数据，初始化调整前的权重，权重调整的目标是最小化损失函数；基于最小化损失函数，结合预测的网络状态数据，通过梯度下降法对权重进行调整，得到调整后的权重向量。

15、优选地，所述s2，具体包括：

16、基于调整后的权重向量和网络状态矩阵，构建目标函数，并使用调整后的权重向量来平衡优化目标。

17、优选地，所述s2，具体包括：

18、构建非线性路径优化模型对目标函数进行求解，具体为：根据目标函数对每条路径进行评分，选择目标函数值最小的路径作为最优路径；

19、目标函数为：

20、

21、其中， o( p)是对路径集合进行优化的目标函数； e是链路，表示路径； w d(t+1)是调整后的延迟权重； d e是链路 e的延迟； w b(t+1)是调整后的带宽权重； b e是链路 e的带宽； r e是链路 e的节点可靠性； w r(t+1)是调整后的可靠性权重； w l(t+1)是调整后的负载权重； l e是链路 e的负载。

22、优选地，所述s2，具体包括：

23、在目标函数的求解过程中，加入非线性约束条件，通过链路的容忍系数和连通性因子控制最优路径的选择。

24、优选地，所述s2，具体包括：

25、选定最优路径后，对各子区域进行分层优化，调整各子区域内的路径选择和流量分配；全局协调机制通过使用全局优化目标函数整合各子区域的分层优化结果，得到网络中最优的流量分配和路径选择；全局优化目标函数的公式为：

26、

27、其中，是全局优化目标函数； r是子区域的数量； ω r( t+1)是第个子区域 t+1时刻的权重； p r是第 r个子区域的路径选择结果； ϕ( t+1)是 t+1时刻的全局调整因子的权重； m是全局调整因子的数量；是与第 q个全局调整因子相关的网络性能指标； p q是与第 q个全局调整因子相关的路径选择结果。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果：

29、1.本发明提供一种网络控制器与网络交换设备配置方法，通过分层优化和全局协调机制，能够在各子区域内实现局部优化，同时，通过全局协调实现网络资源的最优分配，保证了网络在整体性能上的一致性，避免了子区域之间的冲突，提升了整个网络的性能和资源利用效率；

30、2.本发明提供一种网络控制器与网络交换设备配置方法，通过在路径优化过程中引入了非线性约束条件，确保在网络配置过程中充分考虑链路的容忍度和网络拓扑的复杂性，防止因单一优化目标的过度追求导致的网络瓶颈和潜在的安全隐患，提升了网络运行的安全性与稳定性；

31、3.本发明提供一种网络控制器与网络交换设备配置方法，通过自动化的配置策略生成和调整机制，控制器能够根据全局优化目标自动下发最优配置策略至各网络交换设备，减少了人工操作的复杂度，降低了网络运维的难度，使网络管理更加高效、便捷。