本发明专利技术请求保护一种无线网络虚拟化环境下的映射算法。针对目前无线网络虚拟化映射算法的研究没有考虑到将带宽、频谱这一类可在一定范围内可以在不同基础设施之间共享分配的公共资源，与功率、计算能力等这一类只属于固定硬件设备无法互相调度利用的私有资源进行明确定义和区分。本发明专利技术提出一种功率资源和频谱资源联合优化的映射算法，综合考虑二者的相互影响，同时通过定义反映物理网络负载水平的单位资源成本，来构造虚拟网络映射的成本函数，以最小化映射成本为优化目标，实现物理网络的负载均衡，在虚拟网络映射的过程中采用路径分离的方法，提高物理资源的利用效率的同时增大虚拟网映射成功的几率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线网络虚拟化环境下映射算法的研究，属于资源分配范畴，特别设 及可共享的公共资源（如频谱等）和非共享的私有资源（如功率等）结合的资源分配的研 究。
技术介绍
随着多种无线通信技术日益成熟和多样化移动服务大量涌现，未来无线网络呈现 出密集部署、多样业务、异构网络并存的多样化形态。在复杂网络环境下，多种无线网络技 术的兼容性、用户对不同无线接入网络的选择、异构网络之间切换等问题，是无线网络发展 面临的新挑战。无线网络虚拟化技术的提出为异构无线网络提供了一种有效管理方式，通 过对网络资源的抽象和统一表征、资源共享和高效复用，实现异构无线网络的共存与融合。 无线网络虚拟化可使复杂多样的网络管控功能从硬件中解禪出来，抽取到上层做统一协调 和管理，从而降低网络管理成本，提升网络管控效率。集中化控制使得没有无线网络基础设 施的服务提供商也可W为用户提供差异化的服务。 阳003] 网络虚拟化环境与当前Internet的最大区别就在于：当前的Internet仅仅由互 联网服务提供商一个角色组成，而网络虚拟化环境由两个不同的角色组成，即基础设施提 供商（Infras1:;ruc1:ureproviders,InFO和服务提供（ServiceProviders,SFO。其中基础 设施提供商负责物理网络设施的建设及运维，虚拟化、抽象化物理资源W及监视、管理物理 网络资源并能够按需地建立虚拟资源，向服务提供商提供物理链路、可编程的路由器等物 理资源；而服务提供商从一个或多个基础设施提供商租赁资源来建立自己的虚拟网络、部 署定制的协议为虚拟网络用户提供端到端的传输服务。网络虚拟化环境下，基于基础设施 提供商与服务提供商分离的设计机制，多种异构虚拟网络可W共享底层公共的物理网络资 源，进而共享建设及运维成本，降低了高昂的物理网络设施维护成本。 为虚拟网的建立所进行的资源配置工作称为虚拟网映射，是网络虚拟化研究的关 键的问题。虚拟网络映射（Virtual化tworkMapping,VNM)，或称虚拟网络嵌入（Virtual 化tworkEmbedding,VNE)是根据服务提供商（ServiceProvider,SF*)建立虚拟网络 (Virtual化twork,VN)的请求（包括拓扑、资源需求和位置限定等要素），在不破坏底层资 源约束的前提下，如何将多个具有不同拓扑的虚拟网络同时映射到共用的基础设施中，并 且保证底层资源的有效利用性。为了映射整个虚拟网络，虚拟网络映射要为虚拟节点在物 理网络找到一个合适的物理节点，且需要满足节点的资源请求，同时，为虚拟链路在物理网 络上找到一条物理路径，并且每一条路径的剩余资源都要满足虚链路映射的请求。底层物 理网络由多个基础设施提供商组成，他们之间是合作与竞争的关系，如果虚拟网络跨多个 基础设施提供商映射，需要多个基础设施提供商之间进行合作。 阳0化]在进行虚拟网络映射时，如果需要同时考虑资源约束、准入控制、在线请求、拓扑 多样性等多方面的问题，将使得虚拟网络映射问题变得极为复杂，由此带来的优化问题通 常都是NP难的。即使忽略其中的几个因素，虚拟网络映射问题依然很复杂。最普遍情况下 只考虑节点和链路资源约束的虚拟网络映射问题就是NP难的。即使只考虑链路资源约束， 在虚拟节点已经映射完成的情况下，满足带宽约束的虚拟网络映射问题可W归约到路径分 离问题，依然是个NP难问题。因为虚拟网络映射问题通常是NP难的，无法在多项式时间内 求取最优解，因此在解决虚拟网络映射问题时，往往通过简化问题或增加假设来减少捜索 空间，获取近似最优解。 目前虚拟网络映射算法研究面临很多挑战，尤其在无线网络环境中面临的问题更 为突出。无线网络环境具有自身的架构特点W及特定的约束，其优化算法的设计更值得 进一步的深入研究。X.Lv在（参见文献：XiaLv,AoXiong,SiunliZhang,andXuesong Qiu,VCG-basedBandwidthAllocationSchemeforNetworkVirtualization,in Proceedingsof2012IEEESymposiumonComputerandCommunic曰tions(ISCC),pp. 7 44-749,July2012.)中提出基于VCG(Vickrey-Clarke-Grove)机制的资源分配机制，该 机制通过抑制SP自私性，达到最大化SP的总收益。之后又设计了Q学习竞价选择算法， 使得SP获得最优的竞价策略；D.化n提出了一种针对无线多跳网络的映射算法，有效的利 用物理层资源（参见文献：Donggyu化n,JungseulOK,BongjhinShin,SoobumPark,and YungYi,Embeddingofvirtualnetworkrequestsoverstaticwirelessmultihop networks,ComputerNetworks,vol.57,pp. 1139-1152,April2013.)。化在（参考 文献：FuF,KozatUC."WirelessNetworkVirtualizationasASequentialAuction Game"，IE邸INFOCOM2010.)提出一个虚拟无线网络的系统框架，其中，网络控制器 (networkoperator:N0)负责资源分配，SPs根据用户巧U)的行为对网络资源投标，NO通 过执行Vickrey-Clarke-Groves(VCG)机制进行拍卖，将其建模为一个斯坦伯格博弈并找 到最优解。 在无线环境下，映射算法的研究很少，同时直接将有线环境下的映射算法放在无 线环境中是不适用的。首先，在现有的无线网络虚拟化的映射算法中，没有将带宽、频谱运 一类可在一定范围内可W在不同基础设施之间共享分配的公共资源，与功率、计算能力等 运一类只属于固定硬件设备无法互相调度利用的私有资源进行明确定义和区分，并且在资 源分配中也没有详细考虑不同性质的资源之间的差异性、互补性和替代性，资源配置所需 要的成本W及同时产生的不利影响（如干扰），W及对系统性能的综合影响。例如：同时， 在某一类资源（如功率）紧张，而另一类资源（如频谱）富余，在满足业务需求（如容量） 的前提下，如何权衡配置方案、通过怎样的数据调度来实现灵活的资源联合优化决策也是 亟待解决的问题。 其次，在虚拟网络的构建过程中，需要同时考虑物理节点和链路的负载压力，统 一均衡的协调各个虚拟网络对底层物理资源的占用，防止虚拟网络映射时只考虑满足自 身资源的最小需求而不顾及资源的合理使用，造成某些局部资源的过度使用，而其他局部 资源则可能闲置而用不上。所W高效的资源利用就包括了负载均衡的问题。 然后，无线网络与有线网络最大的区别在于无线传输链路易受环境影响而对信号 造成衰减。由于无线链路具有广播性质，一个节点发出的无线电信号可W被其他多个节点 获取，故无线网络虚拟化的映射过程中需要充分考虑网络中干扰信号对映射性能的影响。 最后，对于一个虚拟请求，在满足速率需求的情况下，把一条虚拟链路映射到多条 物理路径上，相对于一条虚拟链路映射至一条物理路径的方法，无疑能对虚拟网络的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线网络虚拟化环境下的映射算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：构建无线网络虚拟化映射模型；步骤2)：根据无线网络虚拟化映射模型计算目前网络中可用的资源和扩展资源，确定干扰模型，然后通过定义资源单价来构造虚拟网络映射的成本函数作为优化目标，目标就是最小化映射成本，映射成本包括节点映射的成本和链路映射的成本；步骤3)：首先实现虚拟节点的优化映射，然后基于定位好的虚拟节点，进行虚拟链路映射找到路径，综合路径分离算法，在构建虚拟网时对虚拟链路的流量请求以映射成本最小为原则进行优化。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹傧，何芳，李开荣，李云，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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