[发明专利]核心网中具备单链路故障恢复的虚拟链路映射方法

摘要

本发明公开了一种5G核心网中具备单链路故障恢复能力的虚拟链路映射方法，解决了强可靠映射中备份带宽占用量大以及多路径映射中时延增加的问题。其实现为：建立包含惩罚代价的资源分配模型；依据判别量为虚拟链路搜索候选路径集；为虚拟链路确定映射路径数的上、下界；用候选路径集预处理方法缩小可行集大小；计算得到最优预选路径集集合；求解资源分配模型得到最优映射路径集。本发明用备份带宽共享条件，实现了映射路径集与已映射路径集间备份带宽共享，提高了网络资源利用率，引入惩罚代价有效限制了多路径映射的时延增加，提出候选路径集预处理和共享备份带宽计算方法，有效降低了求解的复杂度。用于5G核心网通信。

主权项

1.一种5G核心网中具备单链路故障恢复能力的虚拟链路映射方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)建立包含惩罚代价的资源分配模型；(1a)选用映射路径互不相交的多路径映射：针对单链路故障下的虚拟链路映射问题，将每条虚拟链路映射到多条互不相交的映射路径，映射路径在候选路径集中选取，每条映射路径上既分配有传输带宽，也分配有备份带宽；(1b)根据共享条件共享备份带宽：映射路径集与网络中已映射路径集的相交情况满足备份带宽的共享条件时，它们可以共享备份带宽；(1c)用惩罚代价限制时延增加：多路径映射会引入额外的网络开销，导致网络时延增加，在目标中引入惩罚代价来限制网络时延的增加；(1d)建立同时具备步骤(1a)、(1b)和(1c)所述三个特点的资源分配模型，即该模型的映射路径互不相交，根据共享条件共享备份带宽，同时用惩罚代价限制时延增加，该模型在约束条件下依据该模型的目标函数选择最优映射路径集；(2)依据判别量为虚拟链路搜索候选路径集；(2a)使用现有的最短路径搜索算法为每条虚拟链路分别搜索一个候选路径集，每个候选路径集包含的候选路径互不相交；(2b)为每条虚拟链路逐条搜索候选路径，每得到一条新路径则将该路径加入该虚拟链路的候选路径集，并计算一次当前候选路径集的判别量Δ；(2c)当判别量Δ满足停止条件或无法搜索到新路径则得到候选路径集，停止搜索，停止搜索后执行步骤(3)，不满足停止条件，则继续进行候选路径搜索，所述的停止条件是指：Δ≤0；(3)为虚拟链路确定映射路径数的上界和下界；(3a)根据停止搜索的情况确定映射路径数上界N_M：如果判别量Δ满足停止条件，删除候选路径集中最后一条候选路径，取映射路径数上界N_M为删除最后一条候选路径后候选路径集包含的路径数；如果无法搜索到新路径，取路径数上界N_M为候选路径集包含的路径数；(3b)根据映射路径数上界确定映射路径数下界N_m；(4)通过候选路径集预处理方法缩小可行集大小：对于每条候选路径，通过共享备份带宽计算方法计算该路径对应的备份带宽收益，根据备份带宽收益大小每次删除一条候选路径，经多次计算和删除，得到缩小的候选路径集；(5)通过为每个子路径集计算分配带宽总量，得到最优预选路径集集合；(5a)映射路径数在其上界和下界范围内取值，每取定一个值n，能够得到候选路径集的路径数为n的所有子路径集；(5b)为每个子路径集计算共享备份带宽，进一步计算该子路径集的分配带宽总量B(P_iⁿ)，最小分配带宽总量所对应的子路径集选为最优预选路径集；(5c)得到最优预选路径集集合：映射路径数每取定一个值n对应一个最优预选路径集，所有最优预选路径集构成最优预选路径集集合，最优映射路径集在该集合中选取；(6)添加路径集约束，通过求解带有路径集约束的资源分配模型得到最优映射路径集；(6a)在资源分配模型中添加路径集约束，限制求解范围；(6b)求解带有路径集约束的资源分配模型：根据最优预选路径集集合，写出备份带宽和最大时延差的表达式，并代入带有路径集约束的资源分配模型，求解该资源分配模型得到最优映射路径集；(7)判断资源分配模型是否有解：判断带有路径集约束的资源分配模型是否有解，如果有解则更新物理链路的剩余带宽和网络映射信息，当前映射请求映射完成，否则拒绝该映射请求；(8)等待下一个虚拟链路映射请求。