[发明专利]一种5G网络切片的编排算法

说明书

本发明公开了一种5G网络切片的编排算法，与现有技术相比，本发明通过对当前主要应用场景的分析和对网络切片的算法研究,提出基于GA‑PSO优化的网络切片编排算法,该算法的特点是：借鉴GA算法中杂交和变异的思想,对传统的PSO算法进行了改进,将PSO的群智能特点应用于网络子图的优化问题,使得算法的全局搜索性能得到了实质的提高,充分发挥了SDN网络架构的集中控制优越性.实验数据表明,该算法对于大规模网络的高负载流量的优化有着良好的效果。

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种5G网络切片的编排算法。

背景技术

5G时代要求未来移动通信网络具有对各种业务场景进行按需组网和灵活部署的能力，随着用户终端数量的增加、流量规模的增长和用户需求的多样化,当前核心网的网络架构逐渐变得难以处理越来越多样化的服务要求.在5G时代互联网服务对象和应用场景变得多样化,为每一个服务建设一个专用的物理网络, 这既不现实也不高效,而网络切片(network slicings,NS)技术即通过在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑的网络，为实现网络的灵活适应部署多种业务场景提供了一个全新的解决方案。网络切片的先决条件是可以虚拟化各种不同的网络元素和软件定义网络(software defined networking,SDN)的集中控制, 随着网络功能虚拟化(network function virtualization,NFV)技术的成熟, 实现了软硬件解耦、共享基础设施资源和按需调度,同时将数据平面与控制平面解耦合,简化了网络管理,灵活了路由的配置,因此在NFV和SDN的网络架构下, 对网络切片的编排和部署变得可行。

一个网络切片是5G网络中一个端到端的虚拟网络,是一组逻辑网络功能的集合.网络切片主要控制和操作服务层(service layer)和基础设施层 (infrastructurelayer)。服务层描述系统的逻辑结构,包括网络的功能模块, 以及不同功能模块之间的连接方式,提供网络切片的定义、操作和部署方式的模板。基础设施层从物理层面描述维持一个网络切片运行所需要的网络元素和资源,包括计算资源和网络资源。

在基于网络切片划分的路由模型中切片划分的优劣直接决定了网络的负载情况和资源利用率,因此切片的成功对基于NFV/SDN的网络切片架构系统来说至关重要.另外,现有的切片划分算法一般是采用贪心策略,即对网络中的多有需求逐个进行资源的划分和路由的选择,缺少全局优化,这样做也是因为网络本身是分布式的，控制层面分散，难以掌握全局信息,并且当网络负载非常大的时候,逐个划分的时间复杂度太大,很难满足实时性需求。本方案提出的算法将针对网络切片中的全局优化做出研究。

针对以上问题提出来在NFV/SDN架构下,基于GA-PSO的网络切片算法.具体地,我们将网络的优化转化为对网络切片的编排,通过对用户流量的统计分析, 知道整网的流量分布特征,预先构造好基本切片,然后再对实时的流量分析负载和需求,构造切片并将构造的结果通过OpenFlow协议流表的形式部署在交换节点上.

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种5G网络切片的编排算法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括PSO算法和GA-PSO算法；

PSO算法：

粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO),是由J；Kennedy和 R；C；Eberhart等于1995年开发的一种群智能算法；在PSO算法中每个优化问题的解都是搜索空间的一只鸟,被抽象为没有质量和体积的粒子,粒子的位置代表被优化空间在搜索空间中的潜在解,所有粒子都有一个评价函数决定的适应值；每个粒子根据自身和周围粒子的经验在搜索空间中调整自己的位置和速度；基础的PSO算法定义了两个非常重要的参数：

1)某一代种群中,粒子适应度最高的称为pbest；