一种电力通信虚拟容错网络映射方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种电力通信虚拟容错网络映射方法及装置。所述方法包括节点映射以及链路映射两个阶段；所述节点映射阶段包括：根据基于负载均衡的贪婪节点映射算法，在满足预设条件的虚拟网络提供层的节点中选择负载率最小的节点进行映射；所述链路映射阶段包括：为每一条虚拟链路选取两条不相交的物理链路作为主链路与辅链路。所述装置用于执行所述方法。本发明专利技术提供的电力通信虚拟容错网络映射方法，可满足电力通信网络中业务的双路径保护要求、通过均衡负载提高网络的可靠性。

Power communication virtual fault tolerant network mapping method and device

The embodiment of the invention discloses a power communication virtual fault tolerant network mapping method and device. The method includes node mapping and link mapping in two stages; the node mapping stage includes: according to the greedy node mapping algorithm based on load balancing, load mapping minimum rate of nodes in the virtual network to meet the preset condition for layer node; the link mapping stage includes: for each virtual link select two disjoint physical link as a main link with auxiliary link. The device is used for performing the method. The invention provides a power communication virtual fault tolerant network mapping method, which can meet the requirements of double path protection in the power communication network and improve the reliability of the network by equalizing the load.

【技术实现步骤摘要】
一种电力通信虚拟容错网络映射方法及装置
本专利技术涉及电网和通信网领域，具体涉及一种电力通信虚拟容错网络映射方法及装置。
技术介绍
网络虚拟化技术最先应用于互联网络，为了提高电力通信网络的灵活性与资源的利用率，虚拟化技术被应用到电力通信网络中。图1为虚拟映射三层结构示意图，参看图1，其中，服务层是虚拟映射三层中的最上层，用以运行、管理和维护虚拟网络。电力通信网络承载的业务包括需求响应业务，继电保护业务，调度自动化，电网运行维护检修和生产管理等业务，这些业务对网络的安全性，保密性与可靠性的要求较高。故在服务层需要进行业务隔离以保证每个业务可以独立运行而不受其他业务干扰。虚拟网络层提供三层结构中的中间层，起承上启下作用。该层负责对基础设施层的实体设备进行抽象与管理，将抽象后的资源分配给服务层不同的业务请求。虚拟网络提供层既可以感知服务层的资源需求，同时也对基础设施层的设备进行抽象与管控。基础设施层是三层结构中的最底层，是不同的电力通信网通信实体的集合，包括信息转发设备(如路由，集线器等)、终端(智能电表等)和通信介质(PLC，光钎，以太网等)。基础设施层负责对这些设备的部署与管理，同时根据服务层的需求为不同的业务分配不同的资源。将电力通信网络中服务层的业务请求映射到基础设施层，每个请求在基础设施层只会被分配一条路径。一旦底层网络出现故障则会无法正常为服务层提供所需的资源。这在对网络可靠性要求较高的电力通信网络中，是急需解决的问题。如何将服务层的业务请求有效地映射到基础设施层，使得电力通信网络的可靠性提高，且能保证网络的负载均衡，已成为主要的研究内容。现有技术中，CN105530199A公开了一种基于SDN多域光网络虚拟化技术的资源映射方法及装置，所述方法包括：接收到虚拟请求时，将所述虚拟请求中的虚拟节点映射到物理节点；针对每条虚拟链路，获得该虚拟链路对应的K条最短路径；根据每条最短路径的频谱带宽，计算得到每条最短路径的映射概率，并确定映射概率最大的路径；在所述映射概率最大的路径上采用一定的调制格式为该虚拟链路分配频谱资源。通过本专利技术的方法，能够实现应用资源和带宽资源的协同虚拟化，在部分流量疏导后，进行统一映射，以有效减少资源阻塞率，并提高业务接受比。然而，所述方法的缺点在于在求解虚拟链路时采用了K最短路径算法，在求解过程中容易陷入局部最优解。并且电力通信网的业务对网络可靠性要求较高，所述方法无法满足业务对网络可靠性的要求。CN104363186A公开了一种基于网络虚拟化的资源优化算法，采用拍卖的形式，将主虚拟网的临时空闲带宽资源开放给第二虚拟网，第二虚拟网以竞拍者的身份参与竞争，竞拍者提交竞拍申请，包括所需的带宽资源量及报价，主虚拟网搜集所有的竞拍申请,通过计算规则，最终将这些临时空闲带宽资源租赁给为自己带来最大收益的第二虚拟网。该专利技术能够解决在不违背隔离性原则的条件下，激励服务提供商SP将其临时空闲带宽资源租赁给其他需要的SPs，从而提高物理链路利用率。然而，所述方法的缺点在于采用拍卖方法可能导致恶意竞争，最终不能达到预期目标。同时采用拍卖算法无法满足对智能电网中业务的双路径保护要求。CN103428805B公开了一种基于链路抗干扰性的无线网络虚拟化映射方法，包括如下步骤1)：依据虚拟请求筛选获得物理网络资源；2)根据无线物理链路构建干扰模型；3)生成虚拟节点列表、空的虚拟节点到物理节点的映射关系列表、空的已分配的虚拟节点列表和空的已使用过的信道列表；4)生成物理节点列表和物理节点的邻居节点列表；5)节点映射；6)筛选链路；7)链路选择与映射；综合链路的可靠性以及链路的干扰性会反作用于无线链路的通信的因素，采用迪杰斯特拉第K-最短路径方法找到最短路径，在链路映射后选择的路径中每条物理链路都是在使用过的信道列表中不同的信道，采取了“协分步”资源分配方法，有效地协调了节点和链路之间的分配。然而，所述方法的缺点在于，采用K最短路径算法容易陷入局部最优解，无法得到最优解。所述方法只考虑了无线网络的虚拟映射，有线的虚拟映射并没有涉及到。因此，鉴于现有技术中的缺陷，提出一种电力通信虚拟容错网络映射方法，以满足电力通信网络中业务的双路径保护的要求、通过均衡负载提高网络的可靠性，具有十分重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种电力通信虚拟容错网络映射方法及装置。一方面，本专利技术提供一种电力通信虚拟容错网络映射方法，所述方法包括节点映射以及链路映射两个阶段；所述节点映射阶段包括：根据基于负载均衡的贪婪节点映射算法，在满足预设条件的虚拟网络提供层的节点中选择负载率最小的节点进行映射；所述链路映射阶段包括：为每一条请求链路选取两条不相交的物理链路作为主链路与辅链路。本专利技术提供的电力通信虚拟容错网络映射方法，由于通过贪婪节点映射算法使网络负载均衡，因此可避免出现“节点瓶颈”现象，缩小了单点故障的影响范围。并且，由于为每一条请求链路在虚拟网络提供层映射两条不相交的虚拟链路，一旦主链路出现故障无法正常工作，业务仍可通过辅链路进行信息传输，因此可满足电力通信网络中业务对网络高可靠性的需求。另一方面，本专利技术还提供一种电力通信虚拟容错网络映射装置，所述装置包括节点映射模块以及链路映射模块；所述节点映射模块用于根据基于负载均衡的贪婪节点映射算法，在满足预设条件的虚拟网络提供层的节点中选择负载率最小的节点进行映射；所述链路映射模块用于为每一条请求链路选取两条不相交的物理链路作为主链路与辅链路。本专利技术提供的电力通信虚拟容错网络映射装置，由于通过贪婪节点映射算法使网络负载均衡，因此可避免出现“节点瓶颈”现象，缩小了单点故障的影响范围。并且，由于为每一条请求链路在虚拟网络提供层映射两条不相交的虚拟链路，一旦主链路出现故障无法正常工作，业务仍可通过辅链路进行信息传输，因此可满足电力通信网络中业务对网络高可靠性的需求。附图说明图1为虚拟映射三层结构示意图；图2为本专利技术电力通信虚拟容错网络映射方法实施例的流程示意图；图3为本专利技术电力通信虚拟容错网络映射装置实施例的结构示意图；图4为基于负载均衡的贪婪节点映射算法与基本贪婪算法节点映射负载率比较结果示意图；图5为主链路与辅链路映射完成后物理网络的链路负载情况示意图；图6为基于负载均衡的贪婪算法与基本贪婪算法进行节点映射后虚拟网络提供层的节点负载率示意图；图7为基于负载均衡的遗传算法与基本的贪婪算法所得虚拟网络提供层的链路负载率示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图2为本专利技术电力通信虚拟容错网络映射方法实施例的流程示意图，参看图2，本实施例公开一种电力通信虚拟容错网络映射方法，其特征在于，包括：S1、根据基于负载均衡的贪婪节点映射算法，在满足预设条件的虚拟网络提供层的节点中选择负载率最小的节点进行映射；S2、所述链路映射包括，为每一条请求链路选取两条不相交的物理链路作为主链路与辅链路。本专利技术提供的电力通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力通信虚拟容错网络映射方法，其特征在于，包括节点映射以及链路映射两个阶段；所述节点映射阶段包括：根据基于负载均衡的贪婪节点映射算法，在满足预设条件的虚拟网络提供层的节点中，选择负载率最小的节点进行映射；所述链路映射阶段包括：为每一条请求链路选取两条不相交的物理链路作为主链路与辅链路。

【技术特征摘要】
1.一种电力通信虚拟容错网络映射方法，其特征在于，包括节点映射以及链路映射两个阶段；所述节点映射阶段包括：根据基于负载均衡的贪婪节点映射算法，在满足预设条件的虚拟网络提供层的节点中，选择负载率最小的节点进行映射；所述链路映射阶段包括：为每一条请求链路选取两条不相交的物理链路作为主链路与辅链路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于负载均衡的贪婪节点映射算法包括：获取请求节点的计算能力；获取虚拟网络提供层的节点的剩余计算能力，并进行降序排序；依次选取服务请求中完成请求所需的计算能力最大的请求节点进行映射，在虚拟网络提供层中选出满足所述预设条件的节点并放入集合中；获取所述集合中的节点的负载率，并从所述集合中选取所述负载率最小的节点作为映射节点；其中，所述预设条件为节点的剩余计算能力大于完成请求所需的计算能力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述集合中的节点负载率包括：获取所述集合中的节点的最大计算能力；获取所述集合中的节点的剩余计算能力；根据所述集合中的节点的最大计算能力与剩余计算能力，获取所述集合中的节点负载率。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述集合中的节点的最大计算能力与剩余计算能力，获取所述集合中的节点负载率包括：其中，RN(s)＝R'N(s)-c(i)；RatioN(s)为所述集合中的节点负载率；RNMax(S)为所述集合中的节点的最大计算能力；RN(S)为所述集合中的节点的剩余计算能力；R'N(s)为所述集合中的节点在为映射所述请求节点前剩余的计算能力；c(i)为映射所述请求节点需要的计算能力。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为每一条请求链路选取两条不相交的链路作为主链路与辅链路包括：获取以实现虚拟网络提供层的链路负载均衡为目标的优化目标函数；获取所述优化目标函数的约束条件；根据启发式遗传算法对所述优化目标函数求解。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取以实现虚拟网络提供层的链路负载均衡为目标的优化目标函数包括：其中，Var-Ratio(p)为虚拟网络提供层中被映射到的链路的负载率的方差，若虚拟网络提供层的链路上有虚拟链路映射则δ(s)＝1，否则δ(s)＝0；RatioE(s)为虚拟网络提供层链路的负载率。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取所述优化目标函数的约束条件包括：其中，所述约束条件依次为：服务层的链路在进行主链路映射时对带宽的需求不大于虚拟网络提供层的链路带宽；服务层的链路在进行辅链路映射时对带宽的需求不大于虚拟网络提供层的链路带宽；虚拟网络提供层的主链路与辅链路互不相交；是主链路的指示变量，其取值为0或者1；当请求链路m虚拟网络提供层链路l处有主链路映射时，否则为0；其中，α为虚拟网络提供层主链路的百分比，β为虚拟网络提供层辅链路的百分比，且β＝1-α；是辅链路的指示变量，其取值为0或者1；当请求链路m虚拟网络提供层链路l处有辅链路映射时，否则为0；虚拟网络提供层的映射跳数要小于服务层请求对时延的要求；length(l)为请求链路映射到虚拟网络提供层的链路后所经过的跳数，T(l)是服务层对业务允许的所经过最大跳数。8.根据权利要求5-7任一项所述的方法，其特征在于，所述根据启发式遗传算法对所述优化目标函数求解包括：对不同的路径选择进行自然数编码；根据部分随机方式生成初始种群；将所述优化目标函数转化为适应度函数；根据轮盘赌的方式选择算子；根据部分匹配交叉算子方法，得到新的链路映射方案；随机选取两组变异点，通过翻转方式进行变异；若达到最大进化迭代次数，则终止。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将所述优化目标函数转化为适应度函数包括：其中，fi表示第i条染色体对应的适应度；Zi为群体中第i条染色体对应的目标函数值，表示第i条染色体对应的负载方差。10.一种电力通信虚拟容错...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少勇，徐思雅，刘柱，韦磊，孙栎倩，李文璟，邱雪松，
申请(专利权)人：北京邮电大学，国网信息通信产业集团有限公司，国网江苏省电力公司南京供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11