[发明专利]考虑业务流程特征的网络拓扑优化设计方法

说明书

本发明涉及一种考虑业务流程特征的网络拓扑优化设计方法：步骤一：根据工程应用所需，确定网络信息，包括：网络节点数目、网络业务信息以及工程应用时所需的其他信息。步骤二：建立考虑业务的网络拓扑优化设计模型。将考虑业务的网络拓扑设计问题视为一个带有约束条件的目标函数最优化问题。约束条件根据工程实际情况而定，优化目标是具体业务加载后的网络性能指标，解是最优的网络拓扑结构。步骤三：基于遗传算法求解最优网络拓扑。本发明优点在于：(1)能够支持在网络拓扑设计时对业务流程特征进行考虑，并获得性能最优的网络拓扑。(2)所获得的考虑业务流程特征的网络拓扑，能够提高网络运行时的业务的可靠性，具有重要的工程意义。

技术领域

本发明属于可靠性及安全(安全系统工程)技术领域，具体涉及一种考虑业务流程特征的网络拓扑优化设计方法。

背景技术

通信网络设计的目的是满足用户对不同网络业务的使用需求，但随着网络技术和网络业务的发展，用户对资源需求的不断增长与变化，导致网络业务流量纷繁交织，网络规模越来越大。此时传统的网络设计方法，如以经验、试验或者估算为主的方法对于一些大型复杂网络的设计呈现出一定的局限性。网络拓扑结构设计作为网络设计的基础环节具有至关重要的作用。合理的网络拓扑设计不但能够在成本约束下获得较高网络可靠性，而且能满足用户的业务使用需求。当前的网络拓扑设计方法大致可分为两类。一类是在满足一定的成本约束条件下，以获得最大的连通可靠性为目标，或者是在满足一定连通可靠性的约束条件下，构建成本最小的网络拓扑结构。这类网络拓扑设计研究大都只是考虑网络成本、连通可靠性等物理层相关参数。另一类对物理拓扑和业务逻辑拓扑同时优化设计的方法不仅考虑成本、可靠性等约束条件，更注重体现网络性能。当前第二类网络拓扑设计研究仅从流量的角度考虑业务使用，但流量仅是网络业务运行的结果，并不是网络的设计要素。网络业务是网络中用户对服务的使用，现实生活中的网络业务都有着明显的流程特征，并从网络业务流程的角度出发可将网络业务分为随机型业务、定制型业务和程序化业务三类。不同的网络业务类型及数量能够导致网络中流量分布的差异，从而对网络性能产生重要影响。因此，本发明提供一种考虑业务流程特征的网络拓扑优化设计方法，在网络设计初期为网络拓扑设计提供指导，能够提高业务的可靠性，具有重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的是在网络拓扑设计时提高网络业务的可靠性，提出一种考虑业务流程特征的网络拓扑优化设计方法，能够在一定约束条件下获得性能最优的网络拓扑，同时给出一种流程化的方法，便于工程实际中应用。

本发明提出一种网络拓扑优化设计模型，旨在一定约束条件下获得网络性能最优的网络拓扑。其中，网络性能与加载网络业务后产生的流量相关，这里网络业务指的是根据业务流程特征划分的随机型业务、定制型业务和程序化业务三类。由于遗传算法对于带约束、多目标函数优化问题在算法效率以及具体实现方式上具有一定的优势，因此本发明采用遗传算法来解决网络拓扑优化设计问题。

所述的考虑业务流程特征的网络拓扑优化设计方法，具体流程如下：

步骤一：根据工程应用所需，确定网络信息。

所需确定的初始网络信息包括：网络节点数目、网络业务信息以及工程应用时所需的其他信息。其中，网络业务信息具体包含网络业务总量，以及随机型业务、定制型业务和程序化业务的比例。三类业务的定义如下：

(1)随机型业务：根据一定的路由算法，随机选择源节点与目的节点之间的业务路径发送数据；

(2)定制型业务：规定某节点为必须访问的节点，同时依据一定的路由算法选择业务路径；

(3)程序化业务：规定某链路为业务流程中必须经过的链路，同时依据一定的路由算法选择业务路径。