[发明专利]用于虚拟网络映射的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于虚拟网络映射的方法和设备，所述方法从已有的网络虚拟化数学模型着手，提出了一种新的方法模型，并且通过整数线性规划最优解算法求解所述虚拟网络到底层网络的映射，从而求解出具体VNE问题下的网络规划和资源分配。与目前学术界和工业界使用的贪婪算法、协同算法等相比，本发明所提出的算法具有良好的收敛性和最优解精度。

技术领域

本申请涉及网络通信领域，更具体地，本申请涉及一种虚拟网络精确映射的方法。

背景技术

目前，通信网络以及核心网主要是由支持TCP/IP协议的IP网组成。IP网相互之间通过存储/转发的方式进行通信。存储/转发的方式具有很高的可靠性，但其中所进行的数据处理造成了较大的延时。因此，存储/转发方式虽然使IP网络获得了快速的发展，但是也使得当前网络的僵化程度变得严重。

为了克服网络僵化以及促进异构网的扁平化及融合，在2012年的ITU-TY.3011文件中，网络虚拟化被正式提出为下一代网络的关键技术。网络虚拟化技术能够在不改变现有网络架构的情况下，实现灵活多样化的网络服务，同时，底层网络的共享也极大提高了网络资源的利用率。网络运营商可以更灵活地对不同应用的流量需求进行宏观调控，进而执行针对性地收费。

近年来，学术界和工业界对于网络虚拟化的研究十分重视。在学术界，ACMSIGCOMM、MOBICOM、IEEE INFOCOM、ACM/IEEE TON等通信领域的顶级学术会议和期刊上有关网络虚拟化的论文逐年增加。在工业界，近年来关于SDN和OpenFlow的研究让网络实现虚拟化不再是遥不可及的梦想。

在网络虚拟化过程中，多个由终端用户提出的虚拟网络需要共享底层网络的节点和链路等网络资源；然而，每个虚拟网络中的虚拟节点和虚拟链路都具有特定的计算、存储和带宽等资源要求。因此，在满足不同虚拟网络资源要求的前提下，如何将虚拟网络中的虚拟节点和链路映射到底层网络中，以实现底层网络资源利用率的最优化，成为网络虚拟化技术获得成功应用的关键问题之一。该问题直接决定了网络资源的利用效率，因此具有重要的现实意义。通常，我们将这一问题称为虚拟网络映射问题(virtual networkembedding，VNE)。这一问题的建模和求解极为复杂，并且，大量研究已经证实，VNE问题及其简化子问题均属于NP难问题，无法在多项式时间之内求解。因此，VNE问题是网络虚拟化问题所面临的主要挑战之一，也是该领域的研究热点。

依据VNE问题的特性，可以将该问题细分为两个子问题：满足虚拟节点需求(运算、存储能力、位置等)的节点映射和满足虚拟链路需求(带宽、链路延迟等)的链路映射。

目前，学术上提出的求解VNE问题的算法主要分为两类：第一类，运用启发式算法(例如，穷举法、最短路径算法等)来实现虚拟网络的映射，进而实现网络虚拟化。但这一类方法，只是在给定的收敛次数和精度要求下，找到一个局部最优解；然而却无法实现全局最优的资源配置。

第二类算法是在已有的数学模型上，运用优化理论来建立VNE问题的方法模型，再通过引入和简化一些网络约束，从而让具体的VNE问题可解，此外，还可以在给定的收敛次数下找到该具体VNE问题在可行域内的精确解。

本申请属于第二类方法的范畴，通过计算最优解，从而能够为对应的底层网络配置提供准确参考。

发明内容

本申请提出了一种新的用于虚拟网络映射的方法，通过整数线性规划最优解算法求解所述虚拟网络到底层网络的映射，从而求解出具体VNE问题下的网络规划和资源分配。与目前学术界和工业界使用的贪婪算法、协同算法等相比，本发明所提出的算法具有良好的收敛性和最优解精度。