[发明专利]一种网控编码中的编码节点选取方法

权利要求书

1.一种网控编码中的编码节点选取方法，网控编码技术将整体网络视为统一的信息转移空间，把SDN/NFV技术对全网的整体掌握、灵活控制与网络编码的“存储-编码-转发”思想相结合，实施根据网络拓扑和流量特征而灵活设计、动态调整的、流量-拓扑-编码联合优化编排的网络协作编码；其特征在于，包括：

建立SDN网络拓扑的网络编码节点选取问题与遗传算法之间的映射，得到该SDN网络拓扑对应的若干染色体；

确定初始染色体种群，根据遗传算法，对初始染色体种群进行迭代，获得可行解方案集；

对可行解方案集进行优化，得到编码节点；

所述建立网络拓扑的网络编码节点选取问题与遗传算法之间的映射，得到该网络拓扑对应的若干染色体；具体为：

将给定的SDN网络拓扑进行预处理，对存在两个节点之间有多条边的情况，通过在边中间添加虚拟节点，使得两节点之间只存在一条边，得到处理之后的SDN网络拓扑；

确定经处理之后的SDN网络拓扑中节点的各输出边的信息向量，将该节点的所有输出边的信息向量组合，得到该节点的信息向量；该节点的所有输出边的信息向量包括若干组合方式；每一种组合方式对应节点的信息向量的一种取值；根据确定的各个节点的信息向量取值进行组合得到一条染色体；则该SDN网络拓扑对应若干条染色体；

所述节点的各输出边的信息向量的确定过程为：当节点的输出边j的信息受输入边i的信息的影响，则a_ij＝1，否则a_ij＝0；当节点的输出边j受至少两个输入边的影响时，输出边j为编码边；则节点的第j条输出边的信息向量表示为：a_j＝(a_ij)，且i∈{1,...,k}，j∈{1,...,l}；

其中，a_ij表示第i条输入边对第j条输出边的影响；k表示节点输入边的条数；l表示节点输出边的条数；

所述确定初始种群，根据遗传算法，对初始种群进行迭代，获得可行解方案集；具体为：

将各染色体中汇点的输出边向量中1的个数设置为大于或等于2，非汇点的输出边向量随机设为0或1；并将处理后的所有染色体作为初始染色体种群；汇点为输入边至少为2的点，非汇点为输入边小于2的点；

确定初始染色体种群中各染色体的适应度；具体为：根据染色体是否可行，确定各个染色体的适应度，当染色体可行时，适应度为该染色体编码边的条数；否则为无穷大；染色体的适应度按照下式计算：

其中，y代表一条染色体；

y的可行性计算判断过程为：若该染色体中每个目的节点处的全局转移矩阵均满秩，则该染色体可行；否则染色体不可行；各个目的节点处的全局转移矩阵计算式如下：

M_i＝C_i(I-A)^-1B；i∈{1,...,d}

其中，M_i表示源点s到第i个目的节点的全局转移矩阵，C_i表示第i个目的节点关注的要接收的数据包的分量，I是单位矩阵，A为网络图中所有边之间的相互耦合关系矩阵，B为网络中各边与进入网络的数据包之间的耦合关系矩阵，d表示目的节点总个数；

将适应度为无穷大的染色体去除，然后在剩余的染色体中根据轮盘赌法选择一部分染色体作为下一次迭代的染色体种群的一部分；再通过交叉、变异补充得到新的染色体加入到下一次迭代的染色体种群中；

迭代结束后，得到可行解方案集；

所述对可行解方案集进行优化，得到编码节点；具体为：

首先，对可行解方案集进行优化，在可行解方案集中选出适应度最小的染色体，然后执行以下过程：

遍历该染色体的编码边，依次删除，求得删除对应编码边后的染色体适应度；若删除该编码边后，该染色体的适应度无穷大，则恢复成删除该编码边之前的染色体；否则删除该编码边，并输出删除该编码边后的染色体；

继续删除下一编码边，若删除该编码边后，该染色体的适应度无穷大，则恢复成删除该编码边之前的染色体；否则删除该编码边，并输出删除该编码边后的染色体；一直到遍历完染色体中所有编码边，优化结束；

最后，根据优化后得到的该适应度最小的染色体获得网络中的编码节点。

2.根据权利要求1所述的一种网控编码中的编码节点选取方法，其特征在于，所述染色体的长度为：

其中，V表示图G(V,E)的顶点集合，d_in(v)为节点v的入度，d_out(v)为节点v的出度。