虚拟网络映射模型和算法研究

虚拟网络映射是网络虚拟化的关键问题之一,其目的是在满足虚拟网络资源需求的前提下,为该虚拟网络分配合适的底层网络节点和链路资源,从而在共享的物理网络基础设施之上构建彼此隔离的多重异构虚拟网络,为网络基础创新研究提供实验环境和平台,为网络新应用提供承载服务。论述了虚拟网络映射模型和映射算法,并提出基于最小割集理论设计VN映射算法。     

面向多节点故障的生存性虚拟网络映射方法

针对网络虚拟化环境中虚拟网络的生存性问题,提出一种面向多节点故障的生存性虚拟网络映射方法。该方法预先在物理网络中按比例留出备份资源并根据拓扑属性构造节点的候选集合,在发生节点故障后从故障节点的候选集合中选取重映射目标并动态分配预留的备用资源来恢复受到影响的虚拟网络,提高长期运营利润。仿真实验在多节点故障模型下从适用性、稳定性及性能方面验证了该方法的有效性。     

一种基于HAS拓扑的虚拟网络映射算法

在两阶段虚拟网络映射算法的基础上,针对现有的HAS算法在节点映射阶段存在局限性的缺点,提出了一种基于HAS拓扑的虚拟网络映射算法。该算法融合了HAS拓扑的特征,对节点映射阶段做了优化和改进,在节点映射阶段充分考虑其对链路映射带来的影响,使节点映射到相对集中的区域,降低链路映射阶段的求解难度。仿真结果表明,所提出的算法与已有的算法相比,在虚拟网络请求接受率、平均时间收益和收益开销比等方面均有明显提高。     

面向节点异构的能耗感知虚拟网络映射算法

在底层网络节点异构的环境中,能耗优化的虚拟网络映射问题并不是最小化工作节点和链路数。该文针对此问题,构建底层网络节点和链路的负载能耗模型,并以能耗最优为目标,建立虚拟网络映射问题的数学模型,提出一种能耗感知虚拟网络映射算法。该算法在节点映射阶段以最小化能耗和协调链路映射为原则,将虚拟节点映射至综合资源能力最大的底层节点上,并采用改进的能耗感知k最短路径法进行链路映射。仿真结果表明,该算法显著减少虚拟网络映射的能耗,且底层网络节点异构性越大,能耗优势更为明显。     

面向底层单节点失效的轻量级可靠虚拟网络映射算法

网络可靠性是虚拟网络设计的一个重要指标,目前得到了越来越多的关注。该文对轻量级可靠的虚拟网络映射问题进行研究。目标是不预留底层网络保护资源,当底层物理网络单节点失效时,虚拟网络拓扑除失效虚拟节点外仍保持连通,将损失降到最小。文章首先给出了存在轻量级可靠虚拟网络映射可能的必要条件并加以证明,然后基于此条件对面向底层单节点失效的轻量级可靠虚拟网络映射问题进行整数线性规划建模,最后设计了一种新的启发式算法对其进行求解。该算法包括拓扑感知的虚拟节点映射策略和一种基于禁忌搜索(tabu search)算法的虚拟链路映射策略。模拟实验结果表明,该文提出的算法在得到轻量级可靠虚拟网络映射的同时,仍能获得较高的底层网络长期运行平均收益和底层网络资源利用率。     

信任感知的安全虚拟网络映射算法

针对网络虚拟化技术带来的新的安全威胁,将信任关系和信任度引入到虚拟网络资源分配中,量化分析了网络虚拟化环境中的安全问题,构建了安全虚拟网络映射的数学模型,并在映射过程中考虑节点的局部和全局重要性,采用逼近理想排序法方法对节点进行多属性重要度排序,提出了一种信任感知的安全虚拟网络映射算法。仿真结果表明,该算法在满足虚拟网络请求可信需求的条件下,获得了较好的映射成功率、映射收益和资源利用率。     

可靠的虚拟网络映射算法研究

网络虚拟化技术允许多个异构的虚拟网络共享一个底层物理网络资源,为目前的网络架构提供了一种有效的扩展手段.近年来,底层网络基础设施失效事件频发,因此如何提高虚拟网络的可靠性成为目前该领域一个研究热点.本文针对底层节点失效后虚拟拓扑如何最大化连通问题进行研究,设计了一种基于割集和拥塞感知的虚拟网络映射机制.实验表明,该方法在不预留保护资源的情况下,可获得更好的底层网络长期运行平均收益.     

一种基于拓扑势的虚拟网络映射算法

该文针对现有的虚拟网络映射算法对网络中节点的拓扑属性考虑不够周到,导致其请求接受率和收益开销比较低的问题,将物理学里的场论思想引入了虚拟网络映射,并提出一种基于拓扑势的虚拟网络映射算法。该算法在节点映射阶段,通过计算节点的拓扑势、节点的资源能力、待映射节点与已映射节点之间的距离,将虚拟节点映射至最佳的物理节点。在链路映射阶段,通过计算物理路径的可用带宽和路径跳数,将虚拟链路映射至最佳的物理路径。仿真实验表明,该算法在多种虚拟网络到达强度下的请求接受率和收益开销比均优于当前的虚拟网络映射算法。     

虚拟网络可生存的启发式可靠映射算法

针对虚拟网络可靠映射问题,引入虚拟网络可生存约束条件,确保在底层网络单节点失效情况下,被映射虚拟网络剩余部分仍保持连通,最大程度确保虚拟网络的完整性和服务的连续性。以最小化底层网络映射开销为目标函数,建立虚拟网络可靠映射的整数线性规划模型,提出一种虚拟网络可生存的启发式可靠映射算法RHM-SVN并进行求解。实验结果表明,该算法能够有效降低资源平均利用率,提高映射成功率、底层网络平均收益和虚拟网络恢复成功率。     

A Topology-Cognitive Algorithm Framework for Virtual Network Embedding Problem

The virtual network embedding/ mapping problem is an important issue in network virtualization in Software-Defined Networking （SDN）. It is mainly concerned with mapping virtual network requests, which could be a set of SDN flows, onto a shared substrate network automatically and efficiently. Previous researches mainly focus on developing heuristic algorithms for general topology virtual network. In practice however, the virtual network is usually generated with specific topology for specific purpose. Thus, it is a challenge to optimize the heuristic algorithms with these topology information. In order to deal with this problem, we propose a topology-cognitive algorithm framework, which is composed of a guiding principle for topology algorithm developing and a compound algorithm. The compound algorithm is composed of several sub- algorithms, which are optimized for specific topologies. We develop star, tree, and ring topology algorithms as examples, other sub- algorithms can be easily achieved following the same framework. The simulation results show that the topology-cognitive algorithm framework is effective in developing new topology algorithms, and the developed compound algorithm greatly enhances the performance of the Revenue/Cost （R/C） ratio and the Runtime than traditional heuristic algorithms for multi-topology virtual network embedding problem.     

弹性光传输基础设施上动态透明虚拟网络嵌入

提出了一个新的动态透明的虚拟网络嵌入（VNE）算法。该算法基于弹性光传输基础设施,同时考虑节点映射和链路映射,用于光正交频分复用（O-0FDM）的网络虚拟化。对每一个虚拟光网络（VON）的请求,该算法首先根据各光纤链路的频谱使用将底层光网络转化成一个分层辅助图,然后在该辅助图的单层上应用一个考虑了所有底层节点的本地信息的节点映射完成链接映射。仿真结果表明,该算法考虑了O-OFDM网络的独特性,并且由于算法提供较低的VON阻塞概率,优于直接应用VNE的参考算法。实际拓扑结构的仿真结果也表明,嵌入的底层路径的平均距离很好地被控制在O-OFDM信号的典型传输范围内。     

基于自适应协同进化粒子群算法的虚拟网节能映射研究

该文针对虚拟网节能映射问题提出自适应的协同进化粒子群算法。首先,为虚拟网节能映射问题设置了聚合度,该聚合度被用于自适应地选择粒子的搜索方式,即随机搜索、种内搜索或种外搜索。其次,根据粒子群的进化结果,自适应地确定是否终止对子群的搜索。最后,在常用的测试环境下进行了仿真实验,对映射的能耗效果对比了结果,实验结果表明了所提算法的高效性。     

虚拟网络映射高效节能运输模型及算法

网络虚拟化使得智能能量感知网络部署成为可能,已有研究忽略了节点映射能耗最优化。本文把节点映射能耗优化问题转化为生产地与销售地之间物资运输代价最优化问题,建立高效节能节点映射运输模型。根据最大元素法,提出了混合一阶段与两阶段映射算法,在链路映射的约束下找到节点分配最小能耗代价最优解;利用主动休眠策略,提出了基于运输模型的主动休眠虚拟网络映射节能算法;利用节点可重复映射技术,提出了基于运输模型的节点可重复映射算法,进一步提高了底层网络资源休眠数量。仿真结果验证了本文所提算法能够显著降低系统能耗,适合大规模高效节能虚拟网络映射。     

基于粒子群优化的虚拟网络映射算法

本文以提高底层网络资源利用效率为目标,在底层网络不需要支持路径分裂的情况下,建立了虚拟网络映射问题的整数线性规划模型,并提出了一种新的基于粒子群优化的虚拟网络映射算法.该算法以映射开销作为适应度函数,重新对粒子的参数和相关操作进行了定义.模拟实验结果表明,与已有研究成果相比,该算法显著地提高了底层网络长期平均运营收益与...     

Virtual Network Embedding Algorithm for Load Balance with Various Requests

Virtual network embedding （VNE） is a crucial technology for network virtualization to allocate network resource. Virtual network request in which node and link resource have great disparity will lead to unbal- anced resource distribution and lower acceptance ratio of virtual network requests. In this paper, we provide a vir- tual network embedding algorithm for load balance with various requests. It maps virtual nodes to substrate nodes of which node link residual resource ratio is closest to that of virtual nodes, and then maps the virtual link to physical path using shortest path first algorithm with the link node residual resource ratio constraint. Simulation shows that the provided algorithm can get higher acceptance ratio and network resource utilization for load balance.     

基于纳什议价的虚拟网多目标映射算法

请求接受率和节能是虚拟网映射过程中两个至关重要的指标,然而当前虚拟网映射问题的研究仅考虑单一指标,忽略了两者之间的关联和制约,导致虚拟网映射整体性能下降。该文提出一种基于纳什议价的虚拟网多目标映射算法(MOVNE-NB)：利用博弈论谈判技术,在纳什议价的框架下协商虚拟网映射的合理解;提出公平议价机制,避免参与人自私决策而导致议价失败。实验表明,MOVNE-NB算法不仅能产生一个帕累托有效解,且实现了请求接受率和节能的公平折中。

     

基于数据中心光网络的节能虚拟网络嵌入算法

针对数据中心光网络(DCONs)的能耗节省问题,文章提出了一种基于匹配网络资源的节能嵌入(3E-MNR)算法.该算法采用协调的虚拟网络嵌入,提出了嵌入匹配网络资源的概念,在虚拟嵌入的同时考虑节点和链路的资源约束,根据链路距离选择合适的调制格式,放置再生器和光收发器(OTP),选择能耗最低的网络资源完成嵌入.实验结果表明...     

基于子图同构的vEPC虚拟网络分层协同映射算法

5G及未来移动通信网络虚拟化的场景下,资源的管理与编排是实现虚拟化演进分组核心网(vEPC)业务高效部署的关键问题。vEPC中业务功能的载体是服务功能链(SFC),不同服务功能链的控制信令与多媒体数据流呈现负载差异化特点。该文针对传统算法资源定比分配所导致的负载不均问题,提出服务功能链的控制层和转发层解耦的映射模型,解耦后不同层的服务链可以独立地扩容和缩容,实现资源精准按需切片。拓扑映射阶段引入图相似理论,提出一种基于子图同构的虚拟网络映射算法VF2-H,依据节点的全局资源度优选映射子网,通过图特征分析设置剪枝条件,采用回溯机制进行启发式搜索。仿真结果表明,该算法在租户请求接收率、长期收益开销比等方面均具有良好的性能。