CN114745279B - 一种软件定义控制器的部署及优化方法 - Google Patents

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CN114745279B CN202210325057.3A CN202210325057A CN114745279B CN 114745279 B CN114745279 B CN 114745279B CN 202210325057 A CN202210325057 A CN 202210325057A CN 114745279 B CN114745279 B CN 114745279B
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Abstract

本发明公开了一种软件定义控制器的部署及优化方法，方法包括：根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态，并根据所述网络状态进行SDN控制器的部署；在完成所述SDN控制器的部署后，确定网络状态变化程度；根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器的优化部署或对所述SDN控制器的维持部署。本发明能够高效地进行SDN控制器部署及优化，可广泛应用于移动通信技术领域。

Description

一种软件定义控制器的部署及优化方法
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其是一种软件定义控制器的部署及优化方法。
背景技术
在传统网络中，网络设备可以分为管理面、控制面和转发面，分别负责业务的编排和策略的制定、负责操作系统的运行以及各种算法的运算和负责数据包的转发和接收。随着业务的飞速发展，用户对网络的需求日新月异，控制面和转发面耦合的网络设备升级十分缓慢，导致传统网络发展滞后、运维成本高等问题。
与传统网络设备对流量的控制和转发独立性控制不同，软件定义网络(Software-defined Networking：SDN)技术是将路由器和交换机等网络设备中的控制平面分离出数据平面网络，网络设备采用通用的硬件平台，只负责单纯的数据转发；原来负责网络逻辑控制的功能被迁徙、提炼成一个独立的、相对集中的控制器，即SDN控制器上，具有整个网络的全局视野。通用的数据转发设备与控制器通过标准的接口进行数据流表的交互，通过控制器制定的流表进行匹配和转发数据。上层的网络服务与应用通过控制器提供的标准接口对底层的网络基础设施进行调用，从而把整个网络视为一个逻辑的或虚拟的网络实体，通过可编程方式对这个“实体”进行高效灵活的管控。
无线网络特别是移动通信网络，由于其动态性和复杂性，以及设备的多样性，高效的管控日益重要。地面移动通信系统5G已把SDN作为关键技术之一，卫星网络也引入了SDN。因此，SDN控制器在无线网络的高效部署及优化是一个亟需解决的问题。现有的基于成本最小化的SDN控制器部署方法，考虑了SDN控制器从下属的交换机中搜集状态数据的时延，SDN控制器之间交换状态数据的时延，交换机请求加入新的SDN控制域所消耗的时延等，进行SDN控制器的部署，但假设控制域已划分，控制器数量已定，并不能适应移动网络业务动态变化和拓扑动态变化的场景。
为提高用户的数据速率，无线接入网络(Radio Access Network：RAN)日益密集化。站点的增加带来了网络能耗的剧增，为了节能，无线接入网络的拓扑需动态变化；另一方面，网络密集化导致的无线回程，也使得无线接入网络的拓扑在动态变化。卫星网络的网络拓扑，随着卫星的移动，也在变化。另外，用户的高移动性和用户业务的多样性，带来了业务分布的变化。因此，无线网络需要更为高效的SDN控制器部署及优化的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种高效的软件定义控制器的部署及优化方法。
本发明的一方面提供了一种软件定义控制器的部署方法，包括：
根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态；
根据所述网络状态进行SDN控制器的部署。
可选地，所述根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态，并根据所述网络状态进行SDN控制器的部署，包括：
在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署SDN控制器的潜在位置；其中，无线网络的网络拓扑由网络节点和各个网络节点相互之间的链路组成；
基于SDN控制器的潜在位置和业务要求确定SDN控制器的数量和位置；
根据所述SDN控制器的数量和位置，进行SDN控制器的部署。
可选地，所述在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署控制器的潜在位置，包括：
根据网络拓扑，确定当前网络的邻接矩阵和路径矩阵；
对所述邻接矩阵的每行元素求和，得到每个节点的度并归一化；并根据所述路径矩阵确定每个节点的接近数；
归一化所述每个节点的度和所述每个节点的接近数的加权和大于预设门限的节点，作为部署SDN控制器的潜在位置。
可选地，所述基于SDN控制器的潜在位置和业务要求确定SDN控制器的数量和位置，包括：
获取业务分布；
获取SDN控制器的平均流建立时间和维护成本的权重；
以平均流建立时间和维护成本加权和最小化为目标，确定SDN控制器部署的数量和位置。
本发明实施例的另一方面提供了一种软件定义控制器部署的优化方法，包括：
SDN控制器部署后，确定网络状态变化程度；
根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或对维持。
可选地，所述在完成所述SDN控制器的部署后，确定网络状态变化程度，包括：
统计本次周期的网络拓扑以及业务分布；
计算所述网络拓扑的变化信息；
计算所述业务分布的变化信息；
根据所述网络拓扑的变化信息和所述业务分布的变化信息，计算网络状态的变化程度；
其中，所述网络状态的变化程度的计算公式为：
Δns＝αΔtp+βΔtf
其中，Δns代表网络状态的变化程度；Δtp代表网络拓扑的变化信息；Δtf代表业务分布的变化信息；α和β分别代表对应的加权系数。
可选地，所述网络拓扑的变化信息的计算公式为：
Figure BDA0003573097020000031
其中，Δtp代表网络拓扑的变化信息；|E1∪E2|代表上一统计周期的网络拓扑G1(V1,E1)和本次统计周期的网络拓扑G2(V2,E2)总的边的数目；w1(u,v)和w2(u,v)分布为G1(V1,E1)和G2(V2,E2)中网络节点u和网络节点v的链路的权重，采用网络节点之间的距离表示；
所述业务分布的变化信息的计算公式为：
Figure BDA0003573097020000032
其中，Δtf代表业务分布的变化信息；F1和F2分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的集合；
Figure BDA0003573097020000033
和
Figure BDA0003573097020000034
分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的路径；
Figure BDA0003573097020000035
代表上一统计周期的网络拓扑中网络节点u到网络节点v的最短距离；
Figure BDA0003573097020000036
代表本次统计周期的网络拓扑中网络节点u到网络节点v的最短距离。
可选地，所述根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或对维持，包括：
当无线网络的网络状态变化大于预设门限1，则对SDN控制器部署进行优化；否则，维持当前的SDN控制器部署。
本发明实施例的另一方面还提供了一种软件定义控制器的部署及优化方法，包括：
当无线网络的SDN控制器变化大于预设变化条件，则重新部署SDN控制器；
当无线网络的网络状态变化大于预设门限2，则重新部署SDN控制器；
当无线网络的SDN控制器变化不大于预设变化条件，且网络状态变化不大于预设门限2，则进行SDN控制器迁移。
可选地，所述SDN控制器重新部署的方法包括：
根据所述网络状态进行SDN控制器的部署；
所述SDN控制器迁移的方法包括：
根据网络拓扑变化和业务分布变化，将目标控制器从所在的网络节点迁移到新的网络节点；具体地：
将控制器的所有状态迁移到新位置；或者，在新位置重新安装一个控制器，从距离新安装的控制器最近的控制器迁移本地状态。
本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序；
所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
本发明的实施例根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态，并根据所述网络状态进行SDN控制器的部署；在完成所述SDN控制器的部署后，确定网络状态变化程度；根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器的优化部署或对所述SDN控制器的维持部署。本发明能够高效地进行SDN控制器部署及优化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本发明实施例提供的整体步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的基于网络状态的SDN控制部署方法的步骤流程图；
图3为本发明实施例提供的网络状态变化程度的确定方法的步骤流程图；
图4为本发明实施例提供的SDN控制器部署优化方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种软件定义控制器的部署方法，包括：
根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态；
根据所述网络状态进行SDN控制器的部署。
在完成所述SDN控制器的部署后，确定网络状态变化程度；
根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器的重新部署或对所述SDN控制器的维持部署。
可选地，所述根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态，并根据所述网络状态进行SDN控制器的部署，包括：
在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署SDN控制器的潜在位置；其中，无线网络的网络拓扑由网络节点和各个网络节点相互之间的链路组成；
基于SDN控制器的潜在位置和业务要求确定SDN控制器的数量和位置；
根据所述SDN控制器的数量和位置，进行SDN控制器的部署。
可选地，所述在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署控制器的潜在位置，包括：
根据网络拓扑，确定当前网络的邻接矩阵和路径矩阵；
对所述邻接矩阵的每行元素求和，得到每个节点的度并归一化；并根据所述路径矩阵确定每个节点的接近数；
归一化所述每个节点的度和所述每个节点的接近数的加权和大于预设门限的节点，作为部署SDN控制器的潜在位置。
可选地，所述基于SDN控制器的潜在位置和业务要求确定SDN控制器的数量和位置，包括：
获取业务分布；
获取SDN控制器的平均流建立时间和维护成本的权重；
以平均流建立时间和维护成本加权和最小化为目标，确定SDN控制器部署的数量和位置。
本发明实施例的另一方面还提供了一种软件定义控制器的优化方法，包括：
SDN控制器部署后，确定网络状态变化程度；
根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或对维持。
可选地，所述在完成所述SDN控制器的部署后，确定网络状态变化程度，包括：
统计本一周期的网络拓扑以及业务分布；
计算所述网络拓扑的变化信息；
计算所述业务分布的变化信息；
根据所述网络拓扑的变化信息和所述业务分布的变化信息，计算网络状态的变化程度；
其中，所述网络状态的变化程度的计算公式为：
Δns＝αΔtp+βΔtf
其中，Δns代表网络状态的变化程度；Δtp代表网络拓扑的变化信息；Δtf代表业务分布的变化信息；α和β分别代表对应的加权系数。
可选地，所述网络拓扑的变化信息的计算公式为：
Figure BDA0003573097020000061
其中，Δtp代表网络拓扑的变化信息；|E1∪E2|代表上一统计周期的网络拓扑G1(V1,E1)和本次统计周期的网络拓扑G2(V2,E2)总的边的数目；w1(u,v)和w2(u,v)分布为G1(V1,E1)和G2(V2,E2)中网络节点u和网络节点v的链路的权重，采用网络节点之间的距离表示；
所述业务分布的变化信息的计算公式为：
Figure BDA0003573097020000062
其中，Δtf代表业务分布的变化信息；F1和F2分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的集合；
Figure BDA0003573097020000063
和
Figure BDA0003573097020000064
分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的路径；
Figure BDA0003573097020000065
代表上一统计周期的网络拓扑中网络节点u到网络节点v的最短距离；
Figure BDA0003573097020000066
代表本次统计周期的网络拓扑中网络节点u到网络节点v的最短距离。
可选地，所述根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或对维持，包括：
当无线网络的网络状态变化大于预设门限1，则对SDN控制器部署进行优化；否则，维持当前的SDN控制器部署。
本发明实施例的另一方面还提供了一种软件定义控制器的部署及优化方法，包括：
当无线网络的SDN控制器变化大于预设变化条件，则重新部署SDN控制器；
当无线网络的网络状态变化大于预设门限2，则重新部署SDN控制器；
当无线网络的SDN控制器变化不大于预设变化条件，且网络状态变化不大于预设门限2，则进行控制器迁移。
可选地，所述SDN控制器重新部署的方法包括：
根据所述网络状态进行SDN控制器的部署。
所述控制器迁移具体包括以下步骤：
根据网络拓扑变化和业务分布变化，将目标控制器从所在的网络节点迁移到新的网络节点；具体地：
将控制器的所有状态迁移到新位置；或者，在新位置重新安装一个控制器，从距离新安装的控制器最近的控制器迁移本地状态。
本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序；
所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
下面结合说明书附图，对本发明的具体实现原理进行详细说明：
本发明针对无线网络，提出基于网络状态变化的SDN控制器部署及优化方法，通过网络节点的顶点中心性确定部署SDN控制器的潜在位置，根据业务分布确定SDN控制器的数量和位置，并计算网络状态的变化，当网络状态变化大于预设门限，则进行SDN控制器部署优化，否则不做部署优化。
如图1所示，本发明基于网络状态变化的SDN控制部署及优化的方法，具体包括以下三大步骤：
步骤1：基于网络状态部署控制器；步骤2：网络状态变化程度确定；步骤3：如果网络状态变化大于预设门限1，则进行SDN控制部署的优化，否则，保持原来的部署。
下面详细描述各个步骤：
步骤1：基于网络状态部署控制器
网络状态定义为网络拓扑和业务分布的二元组，SDN控制器的部署方法如图2所示。
无线网络的网络拓扑由网络节点和相互之间的链路组成，首先在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署SDN控制器的潜在位置。
1)、根据网络拓扑，确定当前网络的邻接矩阵A和路径矩阵D，分别如式(1)和式(2)所示。
Figure BDA0003573097020000081
D＝[Di,j],i,j∈V (2)
式(1)中，αi,j＝1表示网络节点vi和vj之间有链路，E为链路的集合。式(2)中的Di,j为网络节点vi到vj的最短距离，V为链路的集合。
2)、对邻接矩阵A的每行元素求和，得到每个节点的度并归一化，根据路径矩阵D，得到每个节点的接近数，分别如式(3)和式(4)所示。
Figure BDA0003573097020000082
Figure BDA0003573097020000083
式(3)中，di表示网络节点vi的度，式(4)中的|V|为网络节点的总数。
3)、归一化度和接近数的加权和大于预设门限的节点，为部署SDN控制器的潜在位置，如式(5)所示。
C＝{i}，αei+βci＞δthr (5)
式(5)中，α和β分别为网络节点的归一化度和接近数的权重系数，δthr为预设的门限。
基于网络拓扑顶点(即无线网络的节点))的归一化度的加权和确定潜在的控制器部署位置，既考虑了网络节点的活跃程度，也考虑了网络节点的便利程度，在这些潜在位置部署控制器，取得了部署稳定性和成本的折中。
在确定SDN控制器潜在部署位置后，进一步基于业务分布，确定SDN控制器部署的数量和位置。目标为平均流建立时间和维护成本加权和最小化，如式(6)所示。
Figure BDA0003573097020000091
subject to
∑c∈C lc＝K (6a)
Figure BDA0003573097020000092
式(6a)中，lc＝1表示在网络节点c部署SDN控制器，lc＝0则不部署。K为SDN控制器部署的数目，不大于部署SDN控制器的潜在位置的总数|C|。式(6b)表示每个网络节点只属于1个SDN控制器，sv,c＝1表示网络节点v选择网络节点c为归属SDN控制器，sv,c＝0则不选择。式(6)的Tafs为流平均建立时间，由式(7)确定。
Figure BDA0003573097020000093
式(7)中，|F|为网络中流的总数，Tf[s]为流f建立中，网络节点f[s]到其归属SDN控制器的时延，Tu,v为流路径pf中网络节点u到网络节点v的归属SDN控制器之间的时延。
式(6)的Tmt表示网络中的SDN控制器收集网络节点的状态数据以及SDN控制器之间交换状态数据的时延，为维护成本，由式(8)确定。
Tmt＝∑c∈C∑v∈V Dv，csv，clc+∑c∈C∑c″∈CDc，c"lclc″ (8)
式(6)中，ωafs和ωmt分别为流平均建立时延和维护成本的权重系数。
步骤2：网络状态变化程度确定
SDN控制器部署后，网络节点根据从SDN控制器下载的流表进行业务的转发。当网络状态发生变化，原有的SDN控制器可能无法生成合适的流表，导致用户体验下降。
网络状态变化程度的确定方法如图3所示。
1)、统计本周期的网络拓扑G2(V2,E2)，以及业务分布(f[s],f[d])。
2)、计算网络拓扑G2(V2,E2)的变化
Figure BDA0003573097020000094
式(9)中，|E1∪E2|为上一统计周期的网络拓扑G1(V1,E1)和本次统计周期的网络拓扑G2(V2,E2)总的边的数目，w1(u,v)和w2(u,v)分布为G1(V1,E1)和G2(V2,E2)中网络节点u和网络节点v的链路的权重，采用网络节点之间的距离表示，如式(10)和式(11)所示。
Figure BDA0003573097020000101
Figure BDA0003573097020000102
如果网络节点所在位置部署了SDN控制器，边的权重更大，τ为大于1的数。
3)、计算业务分布f[s],f[d]的变化，如式(12)所示。
Figure BDA0003573097020000103
式(12)中，F1和F2分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的集合，
Figure BDA0003573097020000104
和
Figure BDA0003573097020000105
分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的路径。
4)、计算网络状态的变化
网络状态变化定义为网络拓扑变化和业务分布变化的加权和，如式(13)所示。
Δns＝αΔtp+βΔtf (13)
式(13)中，α和β分别为网络拓扑变化和业务分布变化的权重系数。
步骤3：如果网络状态变化大于预设门限1，则进行SDN控制部署的优化，否则，保持原来的部署。
在SDN控制部署需要优化时，为了减少优化的成本，尽可能避免重新部署。部署优化的方法如图4所示。
如果SDN控制器变化较大，如某些部署了SDN控制器的网络节点不在当前网络拓扑中，则需要重新部署SDN控制器。如果网络状态变化大于预设门限2，则需要重新部署SDN控制器。否则，进行SDN控制器迁移。预设门限2大于预设门限1。
重新部署SDN控制器，采用步骤1的基于网络状态的部署方法。
SDN控制器迁移，则根据网络拓扑和业务分布变化，某些控制器从所在的网络节点迁移到新的网络节点。可以采用有状态的迁移：控制器的所有状态迁移到新位置；或者无状态的迁移：在新位置重新安装一个控制器，从最近的控制器迁移本地状态。
综上所述，本发明的方法能够高效地进行SDN控制器部署及优化。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，包括：
根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态；根据所述网络状态进行SDN控制器的部署；
在完成所述SDN控制器部署后，根据网络拓扑的变化信息以及业务分布的变化信息计算网络状态变化程度；
根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或维持；其中，所述优化包括重新部署和控制器迁移之一；
其中，所述网络状态的变化程度的计算公式为：
Δns＝αΔtp+βΔtf
其中，Δns代表网络状态的变化程度；Δtp代表网络拓扑的变化信息；Δtf代表业务分布的变化信息；α和β分别代表对应的加权系数。
2.根据权利要求1所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，所述根据网络拓扑信息和业务分布信息确定网络状态，并根据所述网络状态进行SDN控制器的部署，包括：
在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署SDN控制器的潜在位置；其中，无线网络的网络拓扑由网络节点和各个网络节点相互之间的链路组成；
基于SDN控制器的潜在位置和业务要求确定SDN控制器的最优数量和最优位置；其中，使得平均流建立时间和维护成本加权和最小化的SDN控制器数量和位置为最优数量和最优位置；
根据所述SDN控制器的最优数量和最优位置，进行SDN控制器的部署。
3.根据权利要求2所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，所述在网络拓扑中，基于网络节点的顶点中心性确定部署控制器的潜在位置，包括：
根据网络拓扑，确定当前网络的邻接矩阵和路径矩阵；
对所述邻接矩阵的每行元素求和，得到每个节点的度并归一化；并根据所述路径矩阵确定每个节点的接近数；
归一化所述每个节点的度和所述每个节点的接近数的加权和大于预设门限的节点，作为部署SDN控制器的潜在位置。
4.根据权利要求2所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，所述基于SDN控制器的潜在位置和业务要求确定SDN控制器的最优数量和最优位置，包括：
获取业务分布；
获取SDN控制器的平均流建立时间和维护成本的权重；
以平均流建立时间和维护成本加权和最小化为目标，确定SDN控制器部署的最优数量和最优位置。
5.根据权利要求1所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，
所述网络拓扑的变化信息的计算公式为：
Figure FDA0003925290190000021
其中，Δtp代表网络拓扑的变化信息；|E1∪E2|代表上一统计周期的网络拓扑G1(V1，E1)和本次统计周期的网络拓扑G2(V2，E2)总的边的数目；w1(u，v)和w2(u，v)分别为G1(V1，E1)和G2(V2，E2)中网络节点u和网络节点v的链路的权重，采用网络节点之间的距离表示；V1代表上一统计周期的网络拓扑G1(V1，E1)的网络节点的集合；V2代表本次统计周期的网络拓扑G2(V2，E2)的网络节点的集合；E1代表上一统计周期的网络拓扑G1(V1，E1)的网络节点间链路的集合；E2代表本次统计周期的网络拓扑G2(V2，E2)的网络节点间链路的集合；
所述业务分布的变化信息的计算公式为：
Figure FDA0003925290190000022
其中，Δtf代表业务分布的变化信息；F1和F2分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的集合；
Figure FDA0003925290190000023
和
Figure FDA0003925290190000024
分别为上一统计周期的业务分布和本次统计周期的业务分布的流的路径；
Figure FDA0003925290190000025
代表上一统计周期的网络拓扑中网络节点u到网络节点v的最短距离；
Figure FDA0003925290190000026
代表本次统计周期的网络拓扑中网络节点u到网络节点v的最短距离。
6.根据权利要求1所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，所述根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或维持，包括：
当无线网络的网络状态变化大于预设门限1，则对SDN控制器部署进行重新部署或控制器迁移；否则，维持当前的SDN控制器部署。
7.根据权利要求1所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，所述根据所述网络状态变化程度，确定对所述SDN控制器部署进行优化或维持，包括：
当无线网络的SDN控制器变化大于预设变化条件，则重新部署SDN控制器；
当无线网络的网络状态变化大于预设门限2，则重新部署SDN控制器；
当无线网络的SDN控制器变化不大于预设变化条件，且网络状态变化不大于预设门限2，则进行SDN控制器迁移。
8.根据权利要求7所述的一种软件定义控制器的部署及优化方法，其特征在于，
所述SDN控制器重新部署的方法包括：
根据所述网络状态进行SDN控制器的部署；
所述SDN控制器迁移的方法包括：
根据网络拓扑变化和业务分布变化，将目标控制器从所在的网络节点迁移到新的网络节点；具体地：
将控制器的所有状态迁移到新位置；或者，在新位置重新安装一个控制器，从距离新安装的控制器最近的控制器迁移本地状态。
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