CN106879073B - 一种面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置，应用于无线通信技术领域，所述方法包括：根据用户的业务需求，提供满足所述业务需求的业务实体网络；计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络；对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，得到满足所述业务需求的网络资源。本发明实施例通过抽象出物理资源并形成全局视图，网络虚拟化可以控制所有的虚拟网络资源，使得在划分VLAN和VPN的时候能够做到负载均衡，获得更好的网络资源利用率。

Description

一种面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置。

背景技术

通信网络中承载着由多种业务实体网络构成的复杂网络，业务实体网络中的等同功能实现了实体节点在同一时间与不同业务相关联。业务实体网络被认为是由实体节点构成的网络，这些支持业务功能的实体相互之间形成网络，即，实体节点及连接这些实体节点的网络构成业务实体网络。实体节点为实现功能的软件以及相应的物理计算存储资源、独立的设备，例如：防火墙、存储器等，防火墙、存储器等实体节点可以在同一时间与不同业务相关联。业务实体网络包括：CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)、P2P(Peer-to-peer，对等网络)，以及防火墙、存储器、广播、数据中心等网络应用。通过对实体虚拟化，实现了动态调配、配置、重新配置和优化双方的计算资源以及网络资源，其中，计算资源包括：服务器，网络资源包括：通过对实现节点互联互通的链路进行无缝操作或者通过对网络基础设施虚拟化，实现完全可重构的网络抽象。

传统的物理网络资源管理与业务之间的关系被认为是分离的，然而，许多业务并不是由孤立的需求组成，而是可以分解为业务实体网络，它们同自然界的其他网络一样也是通过网络构成的。这些网络均具有以下性质，即，两个节点可以同时属于不同的网络并被多路复用，网络虚拟化被看作是解决这一问题的有效手段。现有技术中，在网络中加入一个虚拟化层，将下层的物理资源抽象成逻辑性的虚拟资源，提供给上层使用，从而能够解决现有网络中的实际问题。VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)技术和VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)技术都是网络虚拟化的应用。VLAN技术和VPN技术实现的方式为：在数据包的包头加入标签，路由器根据标签转发数据包，直至数据包到达目的地。然而，VLAN和VPN无法对线路进行控制，也无法考虑交换机的实际路由情况，例如，交换机通过的线路是否拥塞、线路时延、线路带宽等信息，因此，不能更好地利用网络资源，使得网络资源的利用率低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置，以提高网络资源的利用率。具体技术方案如下：

本发明实施例公开了一种面向业务实体网络的网络资源分配方法，包括：

根据用户的业务需求，提供满足所述业务需求的业务实体网络；

计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络；

对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，得到满足所述业务需求的网络资源。

可选的，所述计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络的步骤，包括：

将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中，根据第一预设算法确定所述目标子网络的网络复用结果，其中，所述目标子网络的全局复用大于0；

判断所述临时网络中复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源；

如果否，将所述网络复用结果添加至用户标识集合；

如果是，将所述临时网络中网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源的第一子网络添加至用户标识集合；

将所述第一子网络从所述临时网络中移除，得到更新的临时网络，将更新的临时网络中的子网络添加至所述业务实体网络中；

返回所述将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，直至所述业务实体网络中不存在子网络。

可选的，所述将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，包括：

若所述业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α,α′，

若O^α,α′＞0，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至所述临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

可选的，所述根据第一预设算法确定所述目标子网络的网络复用结果的步骤，包括：

若所述临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，

如果第一节点i和第二节点j为相同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij；

如果第一节点i和第二节点j为不同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络带宽复用结果B_ij；

将第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij和网络带宽复用结果B_ij的集合确定为第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ的网络复用结果

其中，第一节点i为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，第二节点j为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的邻接矩阵，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的邻接矩阵，为第一节点i在第四子网络G^m中的虚拟实体，为第一节点i在第五子网络Gⁿ中的虚拟实体，P_B2为实体服务阻塞率，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的带宽，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的带宽，P_B1为线路阻塞率。

可选的，所述对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源的步骤，包括：

通过混合整数规划算法将所述网络复用结果转化为N^V，通过目标函数：

对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，

其中，n、m表示虚拟节点，u、v表示物理节点，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(u,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(u,v)的业务流的总量，C_uv为物理链路权重，D_w为物理节点权重；(n,m)∈e^V，(u,v)∈e^P，e^P为物理链路容量，e^V为虚拟链路容量，c_i(p)为物理节点p所能提供的资源，n^V为虚拟节点的集合，n^P为物理节点的集合，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(v,w)的业务流的总量，所述目标函数满足以下限制条件：

本发明实施例还公开了一种面向业务实体网络的网络资源分配装置，包括：

业务实体网络提供模块，用于根据用户的业务需求，提供满足所述业务需求的业务实体网络；

虚拟资源映射模块，用于计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络；

物理资源分类模块，用于对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，得到满足所述业务需求的网络资源。

可选的，所述虚拟资源映射模块，包括：

子网络复用确定子模块，用于将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中，根据第一预设算法确定所述目标子网络的网络复用结果，其中，所述目标子网络的全局复用大于0；

判断子模块，用于判断所述临时网络中复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源；

第一添加子模块，用于当判断子模块的判断结果为否时，将所述网络复用结果添加至用户标识集合；

第二添加子模块，用于当判断子模块的判断结果为是时，将所述临时网络中网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源的第一子网络添加至用户标识集合；

更新子模块，用于将所述第一子网络从所述临时网络中移除，得到更新的临时网络，将更新的临时网络中的子网络添加至所述业务实体网络中；

循环执行子模块，用于返回所述将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，直至所述业务实体网络中不存在子网络。

可选的，所述子网络复用确定子模块包括：

全局复用确定单元，用于若所述业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α,α′；

临时网络更新单元，用于全局复用确定单元确定O^α,α′＞0时，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至所述临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a^′ _ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

可选的，所述子网络复用结果确定子模块包括：

第一复用结果确定单元，用于若所述临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，且第一节点i和第二节点j为相同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij；

第二复用结果确定单元，用于若所述临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，且第一节点i和第二节点j为不同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络带宽复用结果B_ij；

网络复用结果确定单元，用于将第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij和网络带宽复用结果B_ij的集合确定为第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ的网络复用结果

其中，第一节点i为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，第二节点j为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的邻接矩阵，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的邻接矩阵，为第一节点i在第四子网络G^m中的虚拟实体，为第一节点i在第五子网络Gⁿ中的虚拟实体，P_B2为实体服务阻塞率，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的带宽，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的带宽，P_B1为线路阻塞率。

可选的，所述物理资源分类模块具体用于，通过混合整数规划算法将所述网络复用结果转化为N^V，通过目标函数：

对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，

其中，n、m表示虚拟节点，u、v表示物理节点，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(u,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(u,v)的业务流的总量，C_uv为物理链路权重，D_w为物理节点权重；(n,m)∈e^V，(u,v)∈e^P，e^P为物理链路容量，e^V为虚拟链路容量，c_i(p)为物理节点p所能提供的资源，n^V为虚拟节点的集合，n^P为物理节点的集合，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(v,w)的业务流的总量，所述目标函数满足以下限制条件：

本发明实施例提供的面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置，根据用户的业务需求，提供满足业务需求的业务实体网络。计算业务实体网络的网络复用结果，根据网络复用结果将业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络。对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，得到满足业务需求的网络资源。这样，本发明实施例通过网络虚拟化可以完全控制所有的虚拟网络资源，使得在划分VLAN和VPN的时候能够做到负载均衡，获得更好的网络资源利用率。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配方法流程图；

图2为本发明实施例的业务实体网络虚拟化架构图；

图3为本发明实施例的业务实体网络复用示意图；

图4为本发明实施例的业务实体网络映射到虚拟资源的一种流程图；

图5为本发明实施例的业务实体网络映射到虚拟资源的另一种流程图；

图6为本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配装置结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

目前，网络业务被抽象为VI(virtual infrastructure，虚拟基础设施)，其中，VI包括计算存储网络实体等资源的建立过程。网络理论的发展使得在业务层面研究网络统计复用成为可能，在某种意义上揭示了复杂网络的复用特性和交互特性，并提出了新的复用衡量标准及新的复用动态模型。然而，由于对网络的交互性和复用性才开始研究，需要进一步发展面向业务实体网络的虚拟化技术来构建新的研究模型。在此背景下，本发明实施例提出了一种面向业务实体网络的网络资源分配方法及装置，通过对业务实体网络进行复用预规划，然后在共享的物理网络上建立多个相互隔离的网络分片，实现多个虚拟资源在同一物理网络基础设施之上的共存，从而提高网络资源的利用率。

下面对面向业务实体网络的网络资源分配方法进行详细说明。

参见图1，图1为本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配方法流程图，包括以下步骤：

S101，根据用户的业务需求，提供满足业务需求的业务实体网络。

为了使本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配方法更加清晰，下面首先对本发明实施例的业务实体网络虚拟化架构进行详细说明。参见图2，图2为本发明实施例的业务实体网络虚拟化架构图，从上到下依次包括：业务层、业务实体网络层、业务实体网络复用层、虚拟资源层、虚拟层和物理资源层。

业务层主要指业务需求，例如：CDN、P2P、防火墙、广播和数据中心等网络应用，并对网络需求进行预测。业务实体网络层根据业务需求提供满足业务服务质量所需要的资源，包括：云资源以及物理资源。

S102，计算业务实体网络的网络复用结果，根据网络复用结果将业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络。

具体的，图2中的业务实体网络复用层计算业务实体网络的网络复用结果，业务实体网络复用后将业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络。一个虚拟资源可以进一步划分为若干个子虚拟资源，这样，可大大提升接入网承载业务的灵活性。彼此隔离的不同子虚拟资源，分别承载了不同的业务。实际应用中，一个虚拟资源可以部署在另一个虚拟资源之上。网络虚拟化的应用消除了接入网中物理资源的不同，使异构异质的接入网融合组网成为可能。

图2中的虚拟资源层融合接入网所有的虚拟资源，由VRM(Virtual ResourceManager，虚拟资源管理器)进行集中式管理。其中，虚拟资源层包括：虚拟实体和虚拟网络。按照SP(service provider，服务提供商)对虚拟资源的请求，这些虚拟资源可以被任意分割，组成虚拟资源。虚拟资源用来承载SP为用户提供的业务。SP把具体的业务加载在虚拟资源上，这意味着同一个物理节点或链路可以同时承载多个不同的业务。

S103，对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，得到满足业务需求的网络资源。

需要说明的是，为了实现多个用户对物理资源的共享，图2中的虚拟化层把物理资源提取抽象成虚拟资源，即，对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源。相对于物理资源，虚拟资源是独立的，并且继承了物理资源的物理特性。然而，虚拟资源并不是无限的，虚拟资源的容量受到物理资源总容量的限制。其中，物理资源层包括：计算资源、存储资源和物理网络。例如，光纤子网和无线子网中的物理节点和物理链路。物理网络由不同的InP(infrastructure provider，基础设施提供商)提供，存储资源和计算资源可以由InP或SP提供。

可见，本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配方法，根据用户的业务需求，提供满足业务需求的业务实体网络。计算业务实体网络的网络复用结果，根据网络复用结果将业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络。对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，得到满足业务需求的网络资源。这样，本发明实施例通过网络虚拟化可以完全控制所有的虚拟网络资源，使得在划分VLAN和VPN的时候能够做到负载均衡，获得更好的网络资源利用率。

为了使本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配方法更加清晰，下面对业务实体网络复用模型进行详细说明。

物理网络可以表示为G^P＝(N^P，E^P，Ent^P)，N^P表示物理节点，E^P表示物理边，Ent^P表示物理实体。虚拟网络可以表示为带权重无向图G^V＝(N^V，E^V，Ent^V)，其中，N^V表示虚拟节点，E^V表示虚拟边，Ent^V表示虚拟实体。虚拟实体是公有的，可以进行网络复用，虚拟节点是私有的，不可以进行网络复用。类似地，子网络X表示为G^X＝(N^X，E^X，Ent^X)，每个节点与一种物理资源相对应，n表示虚拟节点，a表示物理资源，n^X表示虚拟节点n所需资源(物理网络或虚拟网络)，表示虚拟节点对应的物理节点上所需的资源，N^X表示节点资源(物理网络或虚拟网络)。X∈{V，P}，其中，V表示虚拟，P表示物理。节点n^X的属性表示为c_i(n^X)，节点属性的集合形成节点属性矩阵c(n^X)，其中，i∈I，X∈{V，P}，I表示节点的集合，节点属性包括：CPU(Central Processing Unit，中央处理器)能力、存储能力、接口能力等。Ent_i表示虚拟实体，Ent_i∈Ent^X，以每秒处理应用数量衡量，Ent_i部署在物理节点中，虚拟应用包括防火墙应用、视频转码、CDN存储等。物理资源映射公式为：Ent_i＝∑a_ic_i；Ent_i∈Ent^X；c_i(n^X)，i∈I，X∈{V，P}，其中，a_i表示节点属性的系数。

一个业务实体网络G^X包括：用户需求节点N^X、虚拟实体Ent^X和虚拟链路E^X。Gⁱ表示每个业务占用资源，i＝1、2……、N。表示所有业务复用，A表示G的邻接矩阵。

参见图3，图3为本发明实施例的业务实体网络复用示意图，业务实体网络一301、业务实体网络二302和业务实体网络三303中分别包含多个虚拟实体和多个虚拟节点，其中，方框表示虚拟实体，圆圈表示虚拟节点。虚拟实体和虚拟实体之间的箭头连线表示虚拟实体之间的链路，虚拟节点和虚拟节点之间的连线表示虚拟节点之间的链路。虚拟实体是公有的，可以进行网络复用，虚拟节点是私有的，不可以进行网络复用。

业务实体网络复用由N个节点的M层网络表示，记为 为由α＝1，2…M层复用后形成的业务实体网络。如果网络中第一节点i和第二节点j相连，则邻接矩阵中a_ij＝1，否则a_ij＝0。

若业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α,α′，

若O^α,α′＞0，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

需要说明的是，本发明实施例中的第二子网络和第三子网络指业务实体网络中的任意两个子网络，如果全局复用大于0，表明两个子网络之间可以进行网络复用。把公共资源实行“按需分配”，即只对需要传送信息或正在工作的节点分配给资源，这样就使所有的资源都能得到使用。

参见图4，图4为本发明实施例的业务实体网络映射到虚拟资源的一种流程图，包括以下步骤：

S401，将业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中，根据第一预设算法确定目标子网络的网络复用结果，其中，目标子网络的全局复用大于0。

需要说明的是，全局复用大于0，表明目标子网络之间可以进行网络复用。那么，预先建立一个临时网络，将全局复用大于0的目标子网络移动至该临时网络，使得临时网络中的目标子网络都可以进行网络复用，进一步计算临时网络中目标子网络的网络复用结果。需要强调的是，目标子网络即为业务实体网络中全局复用大于0的子网络，本发明实施例中的目标子网络之间的网络复用，指的是业务实体网络中任意两个子网络之间的网络复用，因此，全局复用指的是业务实体网络中任意两个子网络之间的全局复用。

S402，判断临时网络中复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源。

S403，当S402的判断结果为否时，将网络复用结果添加至用户标识集合。

具体的，在得到临时网络中目标子网络的网络复用结果之后，判断复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源，如果虚拟资源管理器具有足够的资源，即，复用后的目标子网络的虚拟网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源，那么，虚拟资源管理器接受该复用结果，将复用结果添加至用户标识集合。

S404，当S402的判断结果为是时，将临时网络中网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源的第一子网络添加至用户标识集合。

S405，将第一子网络从临时网络中移除，得到更新的临时网络，将更新的临时网络中的子网络添加至业务实体网络中。

S402中如果虚拟资源管理器没有足够的资源，即，复用后的目标子网络的虚拟网络资源大于虚拟资源管理器中资源，复用结果将会被回退直到所有的剩余实体网络请求被分配，具体的，判断临时网络中的第一子网络的网络资源是否小于虚拟资源管理器中资源，如果是，将该第一子网络添加至用户标识集合，然后将该第一子网络从临时网络中移除，如果否，直接将该第一子网络从临时网络中移除。然后，将得到的更新的临时网络中的子网络添加至业务实体网络中。

当业务实体网络中存在子网络时，返回S401，重复执行以上步骤，直至业务实体网络中不存在子网络。这样，通过循环执行以上过程，通过控制所有虚拟资源，使得网络资源得到有效利用。

参见图5，图5为本发明实施例的业务实体网络映射到虚拟资源的另一种流程图，包括如下步骤：

S501，业务实体网络的集合表示为G^x，G^x中包含很多个子网络。

S502，判断G^x是否为空，即，判断G^x是否包含子网络。

S503，当判断G^x为空时，输出业务实体网络的网络复用结果，即，用户标识集合。

S504，当判断G^x不为空时，将预先建立的临时网络G^k设置为空，该临时网络G^k用于存储可以复用的业务实体网络中的子网络。另外，将业务实体网络G^x初始化，即，将业务实体网络G^x中的第一个子网络G^m移动至该临时网络G^k。

S505，i＝0，i为下述循环的执行体，即，业务实体网络中不同的子网络。

S506，当i小于业务实体网络中子网络的个数时，计算两个子网络Gⁱ和G^m之间的全局复用。子网络之间的全局复用的具体计算方法上文已经做了详细描述，这里不再赘述。

S507，如果全局复用小于0，表明当前两个子网络Gⁱ和G^m之间不能复用，执行S510，计算下一个子网络和第一子网络G^m之间的全局复用。

S508，如果全局复用大于0，表明当前两个子网络Gⁱ和G^m之间可以复用，那么，计算当前两个子网络Gⁱ和G^m之间的网络复用结果

S509，将子网络Gⁱ从业务实体网络G^x移至临时网络G^k，即，

S510，然后将i的值加1，即，计算业务实体网络G^x中下一个子网络与第一子网络G^m之间的网络复用结果。循环执行以上步骤，计算业务实体网络G^x中每一个子网络和第一子网络G^m之间的网络复用结果，由于执行循环的i是变化的，因此，也是随着i的变化而变化的，得到网络复用结果的集合

S511，判断复用后的临时网络的虚拟网络资源是否小于或等于虚拟资源管理器中资源G^p，如果是，执行S512，将网络复用结果的集合加入用户标识集合，然后进行下一轮的网络复用。如果否，执行S513，获取临时网络G^k中的第一个子网络G^m。

S514，判断该第一子网络G^m的网络资源是否小于虚拟资源管理器中资源G^p，如果是，执行S515，将该第一子网络G^m加入用户标识集合。如果否，不进行任何操作，直接执行S516，将该第一子网络G^m从临时网络G^k中移除。

S517，将临时网络G^k的集合加入业务实体网络G^x，然后进行下一轮的网络复用。

通过不断循环执行上述步骤，使得业务实体网络G^x中的子网络得到充分的复用，从而统一管理所有的虚拟网络资源，进而提高网络资源利用率。

本发明实施例的一种实现方式中，将业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，包括：

若业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α,α′，

若O^α,α′＞0，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

通过计算两个子网络之间的全局复用，从而确定两个子网络之间是否可以进行网络复用，在确定两个子网络之间可以进行网络复用时，进一步计算两个子网络之间的网络复用结果。

本发明实施例的一种实现方式中，根据第一预设算法确定目标子网络的网络复用结果的步骤，包括：

若临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，

如果第一节点i和第二节点j为相同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij；

如果第一节点i和第二节点j为不同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络带宽复用结果B_ij；

将第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij和网络带宽复用结果B_ij的集合确定为第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ的网络复用结果

其中，第一节点i为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，第二节点j为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的邻接矩阵，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的邻接矩阵，为第一节点i在第四子网络G^m中的虚拟实体，为第一节点i在第五子网络Gⁿ中的虚拟实体，P_B2为实体服务阻塞率，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的带宽，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的带宽，P_B1为线路阻塞率。

需要解释的是，子网络中相同节点之间计算的是网络实体复用结果，不同节点之间计算的是网络带宽复用结果。一般的，服务质量通过阻塞率(服务被推迟)来判断，那么，相同节点之间通过实体服务阻塞率来判断，不同节点之间通过线路阻塞率来判断。对于相同节点，在同样的实体服务阻塞率要求下，网络实体复用后的资源小于复用前的资源之和。例如，子网一需要10个实体来满足实体服务阻塞率为1％的要求，子网二也需要10个实体来满足实体服务阻塞率为1％的要求，那么，当子网一和子网二中的相同实体复用后，只需要16个实体就可以满足子网一和子网二的实体服务阻塞率1％的要求，因此节省了物理资源。其中，findminimalresources函数用于求解两个子网之间相同节点的网络实体复用结果。对于不同节点，在同样的线路阻塞率要求下，网络带宽复用后的资源小于复用前的资源之和，findminimalbandwidth函数用于求解两个子网之间不同节点的网络带宽复用结果。

本发明实施例的一种实现方式中，对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源的步骤，包括：

通过混合整数规划算法将网络复用结果转化为N^V，通过目标函数：

对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，

其中，n、m表示虚拟节点，u、v表示物理节点，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(u,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(u,v)的业务流的总量，C_uv为物理链路权重，D_w为物理节点权重；(n,m)∈e^V，(u,v)∈r^P，e^P为物理链路容量，e^v为虚拟链路容量，c_i(p)为物理节点p所能提供的资源，n^V为虚拟节点的集合，n^P为物理节点的集合，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(v,w)的业务流的总量，目标函数满足以下限制条件：

需要说明的是，资源映射决定了物理资源对虚拟资源需求(业务实体网络的网络复用结果)的物理资源分配(物理节点、物理链路以及路径等)。物理资源分配结果在业务实体网络需求结束前不会被释放。物理资源分配包括：物理节点分配和物理链路分配。在实际物理图中的资源分配问题可以转化为一个MIP(mixed integer programming，混合整数规划)|e^V|-商品流问题，其中，|n^P|个节点之间的通信需求为|n^P|×|n^P|需求矩阵。

上述目标函数中物理链路权重C_uv和物理节点权重D_w均是可调的，这样可以用来进行负载均衡。例如，权重C_uv和D_w可以设置为可用带宽和节点可用能力的比值。这样可以在带宽和节点能力间取得平衡。为业务实体网络需求分配的资源综合不能超过虚拟资源n^V的最大设计容量，并且占用的物理链路容量也不能超过实际的物理链路容量，即，占用的所有虚拟资源不能超过物物理资源总量，该条件定义了网络虚拟化的边界。

如果可用虚拟资源不足，虚拟资源请求会被直接拒绝。这意味着，物理节点承载的各VN的虚拟端口吞吐量之和不会超过物理节点的最大吞吐量，物理节点承载的各VN的虚拟链路占用带宽之和不会超过物理链路的最大带宽。换言之，在接入网虚拟化融合组网中，VN占用的虚拟资源总和，不会大于物理设备能提供的物理资源总和，该原则限定了接入网虚拟化融合组网的边界。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还公开了一种面向业务实体网络的网络资源分配装置，参见图6，图6为本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配装置结构图，包括：

业务实体网络提供模块601，用于根据用户的业务需求，提供满足业务需求的业务实体网络。

虚拟资源映射模块602，用于计算业务实体网络的网络复用结果，根据网络复用结果将业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络。

物理资源分类模块603，用于对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，得到满足业务需求的网络资源。

可见，本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配方法，根据用户的业务需求，提供满足业务需求的业务实体网络。计算业务实体网络的网络复用结果，根据网络复用结果将业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络。对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，得到满足业务需求的网络资源。这样，本发明实施例通过网络虚拟化可以完全控制所有的虚拟网络资源。使得在划分VLAN和VPN的时候能够做到负载均衡，获得更好的网络资源利用率。

需要说明的是，本发明实施例的装置是应用上述面向业务实体网络的网络资源分配方法的装置，则上述面向业务实体网络的网络资源分配方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

可选的，本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配装置中，虚拟资源映射模块，包括：

虚拟资源映射模块，包括：

子网络复用确定子模块，用于将业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中，根据第一预设算法确定目标子网络的网络复用结果，其中，目标子网络的全局复用大于0。

判断子模块，用于判断临时网络中复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源。

第一添加子模块，用于当判断子模块的判断结果为否时，将网络复用结果添加至用户标识集合。

第二添加子模块，用于当判断子模块的判断结果为是时，将临时网络中网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源的第一子网络添加至用户标识集合。

更新子模块，用于将第一子网络从临时网络中移除，得到更新的临时网络，将更新的临时网络中的子网络添加至业务实体网络中。

循环执行子模块，用于返回将业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，直至业务实体网络中不存在子网络。

可选的，本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配装置中，子网络复用确定子模块包括：

全局复用确定单元，用于若业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α,α′。

临时网络更新单元，用于全局复用确定单元确定O^α,α′＞0时，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a^′ _ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

可选的，本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配装置中，子网络复用结果确定子模块包括：

第一复用结果确定单元，用于若临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，

如果第一节点i和第二节点j为相同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij。

第二复用结果确定单元，用于若临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，

如果第一节点i和第二节点j为不同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络带宽复用结果B_ij。

网络复用结果确定单元，用于将第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij和网络带宽复用结果B_ij的集合确定为第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ的网络复用结果

其中，第一节点i为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，第二节点j为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的邻接矩阵，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的邻接矩阵，为第一节点i在第四子网络G^m中的虚拟实体，为第一节点i在第五子网络Gⁿ中的虚拟实体，P_B2为实体服务阻塞率，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的带宽，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的带宽，P_B1为线路阻塞率。

可选的，本发明实施例的面向业务实体网络的网络资源分配装置中，物理资源分类模块具体用于，通过混合整数规划算法将网络复用结果转化为N^V，通过目标函数：

对虚拟实体和虚拟网络分配物理资源，

其中，n、m表示虚拟节点，u、v表示物理节点，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(u,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)路由经过物理链路(p,v)的二进制变量，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(u,v)的业务流的总量，C_uv为物理链路权重，D_w为物理节点权重；(n,m)∈e^V，(u,v)∈e^P，e^P为物理链路容量，e^V为虚拟链路容量，c_i(p)为物理节点p所能提供的资源，n^V为虚拟节点的集合，n^P为物理节点的集合，为虚拟链路(n,m)经过物理链路(v,w)的业务流的总量，目标函数满足以下限制条件：

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种面向业务实体网络的网络资源分配方法，其特征在于，包括：

根据用户的业务需求，提供满足所述业务需求的业务实体网络；

计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络；

对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，得到满足所述业务需求的网络资源；

所述计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络的步骤，包括：

将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中，根据第一预设算法确定所述目标子网络的网络复用结果，其中，所述目标子网络的全局复用大于0；

判断所述临时网络中复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源；

如果否，将所述网络复用结果添加至用户标识集合；

如果是，将所述临时网络中网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源的第一子网络添加至用户标识集合；

将所述第一子网络从所述临时网络中移除，得到更新的临时网络，将更新的临时网络中的子网络添加至所述业务实体网络中；

返回所述将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，直至所述业务实体网络中不存在子网络；

所述对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源的步骤，包括：

通过混合整数规划算法将所述网络复用结果转化为N^V，通过目标函数：

对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，

其中，n、m表示虚拟节点，u、v表示物理节点，为虚拟链路(n，m)路由经过物理链路(u，v)的二进制变量，为虚拟链路(n，m)路由经过物理链路(p，v)的二进制变量，为虚拟链路(n，m)路由经过物理链路(p，v)的二进制变量，为虚拟链路(n，m)经过物理链路(u，v)的业务流的总量，C_uv为物理链路权重，D_w为物理节点权重；(n，m)∈e^V，(u，v)∈e^P，e^P为物理链路容量，e^V为虚拟链路容量，c_i(p)为物理节点p所能提供的资源，n^V为虚拟节点的集合，n^P为物理节点的集合，为虚拟链路(n，m)经过物理链路(v，w)的业务流的总量，所述目标函数满足以下限制条件：

2.根据权利要求1所述的面向业务实体网络的网络资源分配方法，其特征在于，所述将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，包括：

若所述业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α，α′，

若O^α，α′＞0，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至所述临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

3.根据权利要求1所述的面向业务实体网络的网络资源分配方法，其特征在于，所述根据第一预设算法确定所述目标子网络的网络复用结果的步骤，包括：

若所述临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，

如果第一节点i和第二节点j为相同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij；

如果第一节点i和第二节点j为不同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络带宽复用结果B_ij；

将第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij和网络带宽复用结果B_ij的集合确定为第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ的网络复用结果

其中，第一节点i为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，第二节点j为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的邻接矩阵，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的邻接矩阵，为第一节点i在第四子网络G^m中的虚拟实体，为第一节点i在第五子网络Gⁿ中的虚拟实体，P_B2为实体服务阻塞率，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的带宽，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的带宽，P_B1为线路阻塞率。

4.一种面向业务实体网络的网络资源分配装置，其特征在于，包括：

业务实体网络提供模块，用于根据用户的业务需求，提供满足所述业务需求的业务实体网络；

虚拟资源映射模块，用于计算所述业务实体网络的网络复用结果，根据所述网络复用结果将所述业务实体网络映射到虚拟实体和虚拟网络；

物理资源分类模块，用于对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，得到满足所述业务需求的网络资源；

所述虚拟资源映射模块，包括：

子网络复用确定子模块，用于将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中，根据第一预设算法确定所述目标子网络的网络复用结果，其中，所述目标子网络的全局复用大于0；

判断子模块，用于判断所述临时网络中复用后的目标子网络的虚拟网络资源是否大于虚拟资源管理器中资源；

第一添加子模块，用于当判断子模块的判断结果为否时，将所述网络复用结果添加至用户标识集合；

第二添加子模块，用于当判断子模块的判断结果为是时，将所述临时网络中网络资源小于或等于虚拟资源管理器中资源的第一子网络添加至用户标识集合；

更新子模块，用于将所述第一子网络从所述临时网络中移除，得到更新的临时网络，将更新的临时网络中的子网络添加至所述业务实体网络中；

循环执行子模块，用于返回所述将所述业务实体网络中的目标子网络移动至临时网络中的步骤，直至所述业务实体网络中不存在子网络；

所述物理资源分类模块具体用于，通过混合整数规划算法将所述网络复用结果转化为N^V，通过目标函数：

对所述虚拟实体和所述虚拟网络分配物理资源，

其中，n、m表示虚拟节点，u、v表示物理节点，为虚拟链路(n，m)路由经过物理链路(u，v)的二进制变量，为虚拟链路(n，m)路由经过物理链路(p，v)的二进制变量，为虚拟链路(n，m)路由经过物理链路(p，v)的二进制变量，为虚拟链路(n，m)经过物理链路(u，v)的业务流的总量，C_uv为物理链路权重，D_w为物理节点权重；(n，m)∈e^V，(u，v)∈e^P，e^P为物理链路容量，e^V为虚拟链路容量，c_i(p)为物理节点p所能提供的资源，n^V为虚拟节点的集合，n^P为物理节点的集合，为虚拟链路(n，m)经过物理链路(v，w)的业务流的总量，所述目标函数满足以下限制条件：

5.根据权利要求4所述的面向业务实体网络的网络资源分配装置，其特征在于，所述子网络复用确定子模块包括：

全局复用确定单元，用于若所述业务实体网络中的子网络分别为第二子网络G^α和第三子网络G^α′，根据公式：

确定第二子网络G^α和第三子网络G^α′的全局复用O^α，α′；

临时网络更新单元，用于全局复用确定单元确定O^α，α′＞0时，将第二子网络G^α和第三子网络G^α′移动至所述临时网络中；

其中，a_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的邻接矩阵，a_ii为第二子网络G^α中第一节点i和第一节点i的邻接矩阵，a′_jj为第三子网络G^α′中第二节点j和第二节点j的邻接矩阵，bw_ij为第二子网络G^α中第一节点i和第二节点j的带宽，bw′_ij为第三子网络G^α′中第一节点i和第二节点j的带宽，Ent_i为第二子网络G^α中的虚拟实体，Ent′_j为第三子网络G^α′中的虚拟实体。

6.根据权利要求4所述的面向业务实体网络的网络资源分配装置，其特征在于，所述子网络复用结果确定子模块包括：

第一复用结果确定单元，用于若所述临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，且第一节点i和第二节点j为相同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij；

第二复用结果确定单元，用于若所述临时网络包括：第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ，且第一节点i和第二节点j为不同节点，根据公式：

确定第一节点i和第二节点j的网络带宽复用结果B_ij；

网络复用结果确定单元，用于将第一节点i和第二节点j的网络实体复用结果A_ij和网络带宽复用结果B_ij的集合确定为第四子网络G^m和第五子网络Gⁿ的网络复用结果

其中，第一节点i为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，第二节点j为第四子网络G^m或第五子网络Gⁿ中的节点，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的邻接矩阵，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的邻接矩阵，为第一节点i在第四子网络G^m中的虚拟实体，为第一节点i在第五子网络Gⁿ中的虚拟实体，P_B2为实体服务阻塞率，为第一节点i和第二节点j在第四子网络G^m中的带宽，为第一节点i和第二节点j在第五子网络Gⁿ中的带宽，P_B1为线路阻塞率。