CN115348637A - 网络拓扑结构优化方法、装置、存储介质与电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种网络拓扑结构优化方法、装置、存储介质与电子设备，涉及网络通信技术领域。该网络拓扑结构方法包括：采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；所述网元数据包括所述网元设备的当前运行数据和操作指令数据；根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑；根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化。本公开能够在一定程度上对网络拓扑结构进行优化，提高业务处理效率。

Description

网络拓扑结构优化方法、装置、存储介质与电子设备

技术领域

本公开涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种网络拓扑结构优化方法、装置、存储介质与电子设备。

背景技术

5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)为了实现灵活的部署和扩展，在3GPP标准上提出SBA(Service Based Architecture，基于服务的架构)，以NF(Network Function，网络功能)服务方式进行分布式部署。5G核心网采用的新技术、新架构方案为满足未来5G三大应用场景eMBB(增强移动宽带)、URLLC(低时延高可靠)以及mMTC(海量大连接)而提出，通过灵活的部署方式和扩展提供高带宽、低时延、高可靠和海量大连接的能力。为了摆脱之前网络架构部署的局限性，提出CUPS(Controland User Plane Separation)架构思想，即控制面与用户面分离。

目前，运营商在运营5G核心网业务时，在网络连接方面面临以下技术问题：

(1)单个网域(简称单域)拓扑连接无法准确描述物理网络端到端业务的状态；

(2)网络中存在不支持链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，LLDP)的网元时，部分拓扑连接无法生成，以及一些区域内的网元增加了不必要的拓扑连接，对业务处理效率造成影响。

发明内容

本公开提供一种网络拓扑结构优化方法、网络拓扑结构优化装置、计算机可读存储介质与电子设备，以在一定程度上对网络拓扑结构进行优化，提高业务处理效率。

根据本公开的第一方面，提供一种网络拓扑结构优化方法，所述方法包括：采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；所述网元数据包括所述网元设备的当前运行数据和操作指令数据；根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑；根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化。

在一种实施方式中，所述根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑，包括：根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据，确定所述网元设备之间的交互关系；基于网络拓扑创建规则和所述网元设备之间的交互关系，构建所述孪生网络拓扑结构；所述物理网络包括三个逻辑层，所述网络拓扑创建规则用于确定所述三个逻辑层之间的拓扑逻辑关系。

在一种实施方式中，所述根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，包括：根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑的三个逻辑层中各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径；根据各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息。

在一种实施方式中，所述根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化，包括：根据所述孪生网络拓扑内的业务运行信息和业务需求，确定所述孪生网络拓扑的优化方案；在所述物理网络对应的测试环境中，采用所述优化方案对所述测试环境的网络拓扑结构进行优化，验证优化后的测试环境的业务运行信息是否满足业务需求，若满足，则采用所述优化方案优化所述物理网络的拓扑结构。

在一种实施方式中，在所述采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据之后，所述方法还包括：对所述跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化所述网元数据；对规范化后的网元数据进行存储，以实时更新所述网元数据。

在一种实施方式中，所述对所述跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化所述网元数据，包括：根据所述网元数据的类别，针对每类网元数据生成对应的类别表；根据各类网元数据之间的关联关系，生成对应的关系表；所述类别表和所述关系表用于规范化所述网元数据。

在一种实施方式中，在所述采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据之后，所述方法还包括：根据所述网元数据与构建所述孪生网络拓扑之间的数量关系，对所述网元数据进行筛选。

根据本公开的第二方面，提供一种网络拓扑结构优化装置，所述装置包括：网元数据采集模块，被配置为采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；所述网元数据包括所述网元设备的当前运行数据和操作指令数据；网络拓扑构建模块，被配置为根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑；网络拓扑优化模块，被配置为根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化。

根据本公开的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的网络拓扑结构优化方法及其可能的实现方式。

根据本公开的第四方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储处理器的可执行指令；其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行上述第一方面的网络拓扑结构优化方法及其可能的实现方式。

本公开的技术方案具有以下有益效果：

本方案中，首先，通过采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据，构建该物理网络的孪生网络拓扑；其次，根据网元数据中的当前运行数据，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息；最后，根据业务运行信息优化物理网络；如此，1)由于采集的是跨域的网元设备的网元数据，因此，构建的孪生网络拓扑能够准确且实时描述物理网络端到端业务的状态；2)由于是根据网元设备的当前运行数据确定的孪生网络拓扑内的业务运行信息，进而对物理网络的拓扑结构进行优化，因此，能够实时优化物理网络的拓扑结构，提高业务处理效率。

附图说明

图1为本公开实施例提供的一种系统架构的示意图；

图2为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图；

图3为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图；

图4为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图；

图5为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图；

图6为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图；

图7为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图；

图8为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化装置的结构示意图；

图9为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下文将结合附图更全面地描述本公开的示例性实施方式。

附图为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。附图中所示的一些方框图可能是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在网络、处理器或微控制器中实现这些功能实体。实施方式能够以多种形式实施，不应被理解为限于在此阐述的范例。本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施方式中。在下文的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开实施方式的充分说明。然而，本领域技术人员应意识到，可以在实现本公开的技术方案时省略其中的一个或多个特定细节，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等替代一个或多个特定细节。

5G核心网相比于4G及之前的核心网架构可以说是翻天覆地的改变，为了实现灵活的部署和扩展，由我国5G专家在3GPP标准上提出SBA(Service Based Architecture，基于服务的架构)，以NF(Network Function，网络功能)服务方式进行分布式部署。5G核心网采用的新技术、新架构方案为满足未来5G三大应用场景eMBB(增强移动宽带)、URLLC(低时延高可靠)以及mMTC(海量大连接)而提出，通过灵活的部署方式和扩展提供高带宽、低时延、高可靠和海量大连接的能力。

5G核心网设计之初就采用SBA架构，即网络功能服务+基于服务的接口。网络功能服务可由多个模块化的“网络功能服务NF”组成，并通过“基于服务的接口”来展现其功能。为了摆脱之前网络架构部署的局限性，提出CUPS(Control and User Plane Separation)架构思想，即控制面与用户面分离。目的是让网络用户面功能摆脱“中心化”囚禁，使其既可灵活部署于核心网(中心数据中心)，也可部署于接入网(边缘数据中心)，最终实现可分布式部署。

5G核心网控制面由NSSF、AUSF、UDM、AMF、SMF、PCF和AF服务构成，它们之间服务由http接口方式实现。

5G核心网用户面由UPF(用户面功能)构成，可以包括一个或多个UPF，提供用户数据包的路由和转发、与外部数据网DN的数据交互、用户平面的Qos处理、流控规则实施(例如门控、重定向、流量转向等)。对外部分别暴露N3(GTP-U)、N4(PFCP)、N6、N9(GTP-U)接口对接(R)AN(比如基站等)、SMF、DN(数据网络，比如：运营商服务，因特网接入或第三方服务)和其他UPF。

上述控制面和用户面的网元设备介绍如下：

AMF(Access and Mobility Management Function，接入和移动性管理功能)：分别与UE、(R)AN之间是实现N1和N2接口的交互。负责注册、接入、移动性、鉴权、透传短信等功能。

NSSF(The Network Slice Selection Function，网络切片选择功能)：负责对UE的网络应用业务进行网络切片管理。

AUSF(Authentication Server Function，鉴权服务功能)：持3GPP接入的鉴权和untrusted non3GPP接入的鉴权。

UDM(Unified Data Management，统一数据管理)：负责的主要功能有：产生3GPP鉴权证书/鉴权参数；存储和管理5G系统的永久性用户ID(SUPI)；订阅信息管理；MT-SMS递交；SMS管理；用户的服务网元注册管理。

SMF(Session Management function，会话功能管理)：SMF的主要功能包括会话(session)的建立、修改、释放；UE IP的分配管理；DHCP功能；ARP代理或者IPv6邻居请求代理；为一个会话选择和控制UPF；计费数据的收集以及支持计费接口；决定一个会话的SSC模式；下行数据指示等。

PCF(Policy Control Function，策略控制功能)：统一的策略框架去管理网络行为，提供策略规则给网络实体去实施执行。

AF(Application Function，应用功能)：指应用层的各种服务，可以是运营商内部的应用如Volte AF(类似4G的Volte As)、也可以是第三方的AF(如移动端视频服务器、游戏服务器)。

UPF(The User plane function，用户面功能)：分组路由转发，策略实施，流量报告，Qos处理。UPF是会话的锚点，记录流量转发量。

目前，运营商在运营5G核心网业务时，在网络连接方面面临以下技术问题：

(1)单个网域(简称单域)拓扑连接无法准确描述物理网络端到端业务的状态；

(2)网络中存在不支持链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，LLDP)的网元时，部分拓扑连接无法生成，以及一些区域内的网元增加了不必要的拓扑连接，对业务运行效率造成影响。

鉴于上述问题，本公开的示例性实施方式首先提供一种网络拓扑结构优化方法，能够对跨域网络拓扑结构进行优化，更好的支持业务运行。

下面结合图1对上述网络拓扑结构优化方法的一种运行环境的系统架构与应用场景进行示例性说明。

图1示出了系统架构的示意图，该系统架构100可以包括不同网域内不同的网元设备组成的跨域网元设备集群101和服务器102；其中，服务器104可以泛指提供网络拓扑结构优化的后台系统(如5G核心网云网运营服务平台)，可以是一台服务器或多台服务器形成的集群。跨域网元设备集群101和服务器102之间可以通过有线或无线的通信链路形成连接，以进行数据交互。

在一种实施例中，跨域网元设备集群101包括第一网元设备1011、第二网元设备1012和第三网元设备1013；其中，第一网元设备1011、第二网元设备1012和第三网元设备1013是不同网域的网元设备。

在一种实施方式中，第一网元设备1011属于第一网域，第二网元设备1012属于第二网域，第三网元设备1013属于第三网域，第一网域、第二网域和第三网域不同。

在一种实施方式中，第一网元设备1011属于第一网域，第二网元设备1012属于第二网域和第三网元设备1013可以是5G核心网中的网元设备，比如：AMF、SMF、PCF、NSSF、UPF、NRF、UDM等。

图2为本公开实施例提供的一种网络拓扑结构优化方法的实现流程示意图，可以由上述服务器102执行，如图2所示，该方法包括以下步骤S201至S203：

步骤S201、采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；网元数据包括网元设备的当前运行数据和操作指令数据；

步骤S202、根据网元设备的当前运行数据和操作指令数据构建物理网络的孪生网络拓扑；

步骤S203、根据网元设备的当前运行数据，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据业务运行信息对物理网络的拓扑结构进行优化。

在上述网络拓扑结构优化方法中，首先，通过采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据，构建该物理网络的孪生网络拓扑；其次，根据网元数据中的当前运行数据，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息；最后，根据业务运行信息优化物理网络；如此，1)由于采集的是跨域的网元设备的网元数据，因此，构建的孪生网络拓扑能够准确且实时描述物理网络端到端业务的状态；2)由于是根据网元设备的当前运行数据确定的孪生网络拓扑内的业务运行信息，进而对物理网络的拓扑结构进行优化，因此，能够实时优化物理网络的拓扑结构，提高业务处理效率。

下面对图2中的每个步骤进行具体说明。

参考图2，在步骤S201中，采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据。

其中，网元数据包括网元设备的当前运行数据和操作指令数据。

跨域，可以理解为不同的自治域；自治域是一组路由器的集合；根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分为内部网关协议(Inner Gateway Protocol，IGP)和外部网关协议(Exterior Gateway Protocol，EGP)。内部网关协议用于自治域内部路由选择；外部网关协议用于多个自治域之间的路由选择。

网元设备是网络中可以管理的最小单位，能够独立完成一定的传输功能。在一种实施方式中，网元设备可以是4G网络中的网元设备，比如：MME、SAEGW-C、SAEGW-U等；也可以是5G网络中的网元设备，比如：AMF、SMF、PCF、NSSF、UPF、NRF、UDM等。

网元数据是从网元设备采集的数据，在一种实施方式中，可以是网元设备的属性信息，比如：网元设备的厂商类型、用户信息、微服务进程类型、微服务进程信息等；也可以是网元设备的运行信息，比如：网元设备的承载量、承载性能、任务调度路径等；还可以是网元设备的操作指令数据，比如：查询IP地址指令、查询APN配置指令、显示实例信息指令等。

继续参考图2，在步骤S202中，根据网元设备的当前运行数据和操作指令数据构建物理网络的孪生网络拓扑。

其中，网元设备的操作指令数据，能够确定与该网元设备交互的其他网元设备，比如：查询SMF用户信息的指令需要与UPF网元设备进行交互。网元设备的当前运行数据，能够确定网元设备之间是否交互了操作指令数据，比如：2021.08.31AM10:00查询SMF用户信息的指令与UPF网元设备进行了交互。进而，网元设备的当前运行数据结合操作指令数据，能够确定物理网络中网元设备对应的网元孪生体之间的拓扑结构(连接关系)。

继续参考图2，在步骤S203中，根据网元设备的当前运行数据，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据业务运行信息对物理网络的拓扑结构进行优化。

其中，业务运行信息，即，每一业务对应的运行信息；一个网元设备往往具有多种功能，比如：SMF网元设备的主要功能包括会话(session)的建立、修改、释放，UE IP的分配管理，DHCP功能，ARP代理或者IPv6邻居请求代理，为一个会话选择和控制UPF，计费数据的收集以及支持计费接口，决定一个会话的SSC模式，下行数据指示等；因此，一个网元设备往往不止负责一个业务；网元设备的当前运行数据可能包括多个业务的运行数据；因此，需要对网元设备的当前运行数据进行分析，以确定每一业务对应的运行信息(业务运行信息)。

网元设备的当前运行数据包括承载量、承载性能、任务调度路径等；在一种实施方式中，可以根据网元设备的承载量确定每一业务的承载量、根据网元设备的承载性能确定每一业务的承载性能、根据网元设备的任务调度路径确定每一业务的任务调度路径；具体地，可以通过对承载量、承载性能、任务调度路径按照业务进行分类来确定。

物理网络的拓扑结构的优化，可以通过对孪生网络拓扑优化来实现；具体地，可以根据业务运行信息确定孪生网络拓扑的优化方案，并对该优化方案进行验证，在业务运行信息满足业务需求的情况下，确定验证通过，并将该优化方案应用于物理网络；比如：视频传输业务的业务运行信息表明时延、抖动、丢包等维度的业务需求均满足，则确定验证通过。

在一种实施方式中，网元设备的运行数据结合操作指令数据，能够确定与该网元设备交互的其他网元设备；进而，能够确定物理网络的孪生网络的拓扑结构；如图3所示，上述步骤S202包括以下步骤S301和S302：

步骤S301、根据所述网元设备的当前运行数据和操作指令数据，确定网元设备之间的交互关系。

其中，操作指令数据可以理解为操作指令；操作指令是根据网元设备的功能而定的，一般具有指向性，通过发送给另一网元设备来执行；而通过当前运行数据能够确定操作指令的交互情况；因此，网元设备的当前运行数据结合操作指令数据，能够确定与该网元设备交互的其他网关设备；进而，能够确定网元设备之间的交互关系(连接关系)。

步骤S302、基于网络拓扑创建规则和网元设备之间的交互关系，构建孪生网络拓扑。

其中，物理网络包括三个逻辑层，网络拓扑创建规则用于确定三个逻辑层之间的拓扑逻辑关系。三个逻辑层，即，网络实体层、区域设备总线层和网元设备互联层；其中，网络实体层包括用户设备UE、(无线)接入网络(R)AN、用户平面功能UPF、数据网DN；区域设备总线层包括UDM、AUSF、PCF、SMF、AMF等网元设备；网元设备互联层包括PCF、UDM、BSF、NSSF等网络实体；网络实体层的设备与区域设备总线层的设备连接；区域总线层的设备与网元设备互联层的设备连接。通过构建孪生网络拓扑，能够实现准确还原物理网络的真实状态，实现对物理网络的实时监控和动态跟踪，以提高物理网络的稳定性。

步骤S302中，根据网元设备之间的交互关系确定出孪生网络拓扑结构；再根据网络拓扑创建规则形成具有三个逻辑层的孪生网络拓扑结构；如此，能够清晰的表达网元设备之间的拓扑结构，以更好的进行任务调度分析，高效处理用户需求。

在一种实施方式中，孪生网络拓扑内的业务运行信息，可以理解为，对网元设备的当前运行数据优化后得到的数据；如图4所示，上述步骤S203包括以下步骤S401和S402：

步骤S401、根据网元设备的当前运行数据，确定孪生网络拓扑的三个逻辑层中各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径。

其中，可以通过对网元设备的当前运行数据进行分析来确定网元设备的承载量、承载性能和任务调度路径；在一种实施方式中，承载量可以通过统计网元设备向外交互通信的数量确定；承载性能可以通过统计网元设备处理用户需求的成功率确定；任务调度路径可以通过确定针对用户需求的处理与执行过程中，操作指令数据的通信路径。

步骤S402、根据各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息。

其中，孪生网络拓扑内的业务运行信息可以通过对网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径进行分析确定；在一种实施方式中，可以按照业务类型对承载量、承载性能和任务调度路径进行分类，来确定各业务交互通信的数量(业务承载量)、各业务的成功率(业务承载性能)、各业务的实际通信路径(业务的任务调度路径)。

在一种实施方式中，确定出优化方案后，需要在测试环境中对优化方案进行测试，测试通过后再将优化方案应用于实际的物理网络，如图5所示，上述步骤S203包括以下步骤S501和S502：

步骤S501、根据孪生网络拓扑内的业务运行信息和业务需求，确定孪生网络拓扑的优化方案。

其中，业务运行信息与业务需求之间的关系存在以下两种：

(1)业务运行信息满足业务需求；

(2)业务运行信息不满足业务需求。

步骤S501指的第(2)种情况；即，在业务运行信息不满足业务需求的情况下，确定孪生网络拓扑的优化方案。

在一种实施方式中，可以根据历史数据对承载量设置承载量阈值，承载量等于承载量阈值时，承载量(交互通信数量)处于满足业务需求与不满足业务需求的临界点；如此，承载量超过承载量阈值后执行对应的优化策略，即确定需要分流的网元设备数量，以缓解网络压力。这里，可以针对每一业务设置承载量阈值。

在一种实施方式中，可以根据历史数据对承载性能设置承载性能阈值，承载性能(处理用户需求的成功率)等于承载性能阈值时，承载性能处于满足业务需求与不满足业务需求的临界点；如此，承载性能低于承载性能阈值后进行优化，即进行断网测试以确定原因，并对影响承载性能的网元设备进行相应的处理(比如：更换故障的网元设备)。这里，可以针对每一业务设置承载性能阈值。

在一种实施方式中，可以通过分析任务调度路径，确定是否进行了不必要的操作指令数据，以及是否与距离较远的网元设备进行了通信，以在存在上述情况时，对网元设备进行优化，即对网元设备的连接进行相应的调整，以使任务调度路径合理、简洁。

步骤S502、在物理网络对应的测试环境中，采用优化方案对测试环境的网络拓扑结构进行优化，验证优化后的测试环境的业务运行信息是否满足业务需求，若满足，则采用优化方案优化物理网络的拓扑结构。

其中，测试环境一般是现有的；通常，方案在应用于物理网络前，会先在测试环境中对方案进行测试，以降低方案应用于物理网络中的失误。

对测试环境的网络拓扑结构进行优化，即，根据优化方案对测试环境的网络拓扑进行调整，以使测试环境的网络拓扑结构与优化方案的网络拓扑结构一致。

验证优化后测试环境的业务运行信息，即根据上述规则(承载量阈值、承载性能阈值、是否存在不必要的操作指令数据和与距离较远的网元设备进行了通信)对业务运行信息进行验证，在业务运行信息满足上述规则的情况下，则确定业务运行信息满足业务需求；否则，业务运行信息不满足业务需求。这里，每一业务每一维度的业务运行信息均满足对应的业务需求的情况下，确定该业务满足业务需求；存在一个维度的业务运行信息不满足对应的业务需求的情况下，确定该业务不满足业务需求；比如：视频传输业务在时延、抖动、丢包等维度均满足业务需求，则视频传输业务满足业务需求；存在一个维度不满足业务需求，则不满足业务需求。

在一种实施方式中，当验证优化后的测试环境的业务运行信息不满足业务需求时，反馈不达标的网络拓扑数据至孪生网络拓扑，在孪生网络拓扑中重新确定优化方案；如此反复，直到最终的优化方案能够满足业务需求。

在一种实施方式中，为了便于对网元数据进行实时更新，可以对网元数据进行管理和存储，如图在上述步骤S201之后，该方法还包括以下步骤S601和S602：

步骤S601、对跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化网元数据。

其中，管理的目的是为了使网元数据易于识别和抽取；在一种实施方式中，可以是按照一定的规则将网元数据规范化为表格或者其他形式，以实现对网元数据的管理。

步骤S602、对规范化后的网元数据进行存储，以实时更新网元数据。

在一种实施方式中，可以按照类别对网元数据进行管理，如图7所示，上述步骤S601包括以下步骤S701和S702：

步骤S701、根据网元数据的类别，针对每类网元数据生成对应的类别表。

其中，对于操作指令数据，可以通过指令内容、指令版本等对操作指令进行管理；对于当前运行数据，可以针对每一业务按照不同维度对当前运行数据进行管理；比如：对于视频传输业务，从时延、抖动、丢包等不同维度对该业务进行管理，每一维度下记录对应的数据。

步骤S702、根据各类网元数据之间的关联关系，生成对应的关系表。

其中，类别表和关系表用于规范化网元数据。

对于操作指令数据，不同的操作指令之间可能存在关联关系，比如：某一操作指令需要另一操作指令来响应，此时，建立这两个操作之间的关联关系，能够使得操作指令数据的管理更易识别和抽取。

在一种实施方式中，网元数据并非都能应用于网络拓扑的构建，因此，需要对网元数据进行过滤；上述步骤S601包括以下步骤：

根据网元数据与构建孪生网络拓扑之间的数量关系，对网元数据进行筛选。

其中，网元设备采集数据分为定时采集与实时采集，时间序列比较密集，需要间隔定时取数；以三维建模作类比，三维扫描仪可以扫描到10万*10万的点云数据，但点云逆向建模的时候，并不需要如此密集的表面数据，定长从中筛取1万*1万，采用插值法，即可构建出满足精度要求的三维模型。

本公开的示例性实施方式还提供一种网络拓扑结构优化装置800。该网络拓扑结构优化装置应用于服务器102；参考图8所示，该网络拓扑结构优化装置800可以包括：

网元数据采集模块801，被配置为采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；网元数据包括网元设备的当前运行数据和操作指令数据；

网络拓扑构建模块802，被配置为根据网元设备的当前运行数据和操作指令数据构建物理网络的孪生网络拓扑；

网络拓扑优化模块803，被配置为根据网元设备的当前运行数据，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据业务运行信息对物理网络的拓扑结构进行优化。

在一种实施方式中，所述根据网元设备的当前运行数据和操作指令数据构建物理网络的孪生网络拓扑，包括：根据网元设备的当前运行数据和操作指令数据，确定网元设备之间的交互关系；基于网络拓扑创建规则和网元设备之间的交互关系，构建孪生网络拓扑结构；物理网络包括三个逻辑层，网络拓扑创建规则用于确定三个逻辑层之间的拓扑逻辑关系。

在一种实施方式中，根据所述网元设备的当前运行数据，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息，包括：根据网元设备的当前运行数据，确定孪生网络拓扑的三个逻辑层中各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径；根据各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径，确定孪生网络拓扑内的业务运行信息。

在一种实施方式中，根据业务运行信息对物理网络的拓扑结构进行优化，包括：根据孪生网络拓扑内的业务运行信息和业务需求，确定孪生网络拓扑的优化方案；在物理网络对应的测试环境中，采用优化方案对测试环境的网络拓扑结构进行优化，验证优化后的测试环境的业务运行信息是否满足业务需求，若满足，则采用优化方案优化物理网络的拓扑结构。

在一种实施方式中，在所述采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据之后，方法还包括：对跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化网元数据；对规范化后的网元数据进行存储，以实时更新网元数据。

在一种实施方式中，对跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化网元数据，包括：根据网元数据的类别，针对每类网元数据生成对应的类别表；根据各类网元数据之间的关联关系，生成对应的关系表；类别表和关系表用于规范化网元数据。

在一种实施方式中，在采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据之后，方法还包括：根据网元数据与构建孪生网络拓扑之间的数量关系，对网元数据进行筛选。

本公开的示例性实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在电子设备上运行时，程序代码用于使电子设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。在一种可选的实施方式中，该程序产品可以实现为便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在电子设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本公开的示例性实施方式还提供一种电子设备，该电子设备例如可以是上述服务器102。该电子设备可以包括处理器与存储器。存储器存储有处理器的可执行指令，如可以是程序代码。处理器通过执行该可执行指令来执行本示例性实施方式中的网络拓扑结构优化方法，如可以执行图2的方法步骤。

下面参考图9，以通用计算设备的形式对电子设备进行示例性说明。应当理解，图9显示的电子设备900仅仅是一个示例，不应对本公开实施方式的功能和使用范围带来限制。

如图9所示，电子设备900可以包括：处理器910、存储器920、总线930、I/O(输入/输出)接口940、网络适配器950。

存储器920可以包括易失性存储器，例如RAM921、缓存单元922，还可以包括非易失性存储器，例如ROM923。存储器920还可以包括一个或多个程序模块924，这样的程序模块924包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。例如，程序模块924可以包括上述网络拓扑结构优化装置900中的各模块。

总线930用于实现电子设备900的不同组件之间的连接，可以包括数据总线、地址总线和控制总线。

电子设备900可以通过I/O接口940与一个或多个外部设备2000(例如键盘、鼠标、外置控制器等)进行通信。

电子设备900可以通过网络适配器950与一个或者多个网络通信，例如网络适配器950可以提供如3G/4G/5G等移动通信解决方案，或者提供如无线局域网、蓝牙、近场通信等无线通信解决方案。网络适配器950可以通过总线930与电子设备900的其它模块通信。

尽管图9中未示出，还可以在电子设备900中设置其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：显示器、微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的示例性实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

本领域技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施方式。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种网络拓扑结构优化方法，其特征在于，包括：

采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；所述网元数据包括所述网元设备的当前运行数据和操作指令数据；

根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑；

根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化。

2.根据权利要求1所述的网络拓扑结构优化方法，其特征在于，所述根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑，包括：

根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据，确定所述网元设备之间的交互关系；

基于网络拓扑创建规则和所述网元设备之间的交互关系，构建所述孪生网络拓扑；所述物理网络包括三个逻辑层，所述网络拓扑创建规则用于确定所述三个逻辑层之间的拓扑逻辑关系。

3.根据权利要求1所述的网络拓扑结构优化方法，其特征在于，所述根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，包括：

根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑的三个逻辑层中各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径；

根据各网元设备的承载量、承载性能以及任务调度路径，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息。

4.根据权利要求3所述的网络拓扑结构优化方法，其特征在于，所述根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化，包括：

根据所述孪生网络拓扑内的业务运行信息和业务需求，确定所述孪生网络拓扑的优化方案；

在所述物理网络对应的测试环境中，采用所述优化方案对所述测试环境的网络拓扑结构进行优化，验证优化后的测试环境的业务运行信息是否满足业务需求，若满足，则采用所述优化方案优化所述物理网络的拓扑结构。

5.根据权利要求1所述的网络拓扑结构优化方法，其特征在于，在所述采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据之后，所述方法还包括：

对所述跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化所述网元数据；

对规范化后的网元数据进行存储，以实时更新所述网元数据。

6.根据权利要求5所述的网络拓扑结构优化方法，其特征在于，所述对所述跨域的网元设备的网元数据进行管理，以规范化所述网元数据，包括：

根据所述网元数据的类别，针对每类网元数据生成对应的类别表；

根据各类网元数据之间的关联关系，生成对应的关系表；所述类别表和所述关系表用于规范化所述网元数据。

7.根据权利要求1所述的网络拓扑结构优化方法，其特征在于，在所述采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据之后，所述方法还包括：

根据所述网元数据与构建所述孪生网络拓扑之间的数量关系，对所述网元数据进行筛选。

8.一种网络拓扑结构优化装置，其特征在于，包括：

网元数据采集模块，被配置为采集物理网络中跨域的网元设备的网元数据；所述网元数据包括所述网元设备的当前运行数据和操作指令数据；

网络拓扑构建模块，被配置为根据所述网元设备的当前运行数据和所述操作指令数据构建所述物理网络的孪生网络拓扑；

网络拓扑优化模块，被配置为根据所述网元设备的当前运行数据，确定所述孪生网络拓扑内的业务运行信息，并根据所述业务运行信息对所述物理网络的拓扑结构进行优化。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至7任一项所述的方法。

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