CN115514652A - 服务功能链部署方法、装备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种服务功能链部署方法、装备及存储介质，应用于空天地一体化网络的服务功能链部署方法包括：获取用于请求目标服务功能链的服务请求；响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构；确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路；在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。本申请能够确定出应用于空天地一体化网络的可行且满足服务功能链要求的服务功能链部署方案。

Description

服务功能链部署方法、装备及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种服务功能链部署方法、装备及存储介质。

背景技术

为了提升网络的覆盖范围，空天地一体化网络应运而生。在空天地一体化网络中，对于无法直接连接地面网络的用户，可以通过卫星网络或空基网络接入地面基站及数据中心，以连接地面网络，从而获得互联网服务。然而，空天地一体化网络虽然可调用卫星网络、空基网络和地面网络三种网络的中央处理器、带宽等资源，但提供资源的物理节点和链路具有异质性，为协调、调度资源带来一定困难。

相关技术中，会通过服务功能链来调度三种网络的资源来提供网络服务。具体地，服务功能链中的虚拟网元按照既定的顺序映射在实际的网络拓扑中，该映射过程受到实际的节点和链路带宽的限制。因此，如何设计可行且满足服务功能链要求的服务功能链部署方案就成为了亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供一种服务功能链部署方法、装备及存储介质，能够确定出应用于空天地一体化网络的可行且满足服务功能链要求的服务功能链部署方案。

第一方面，本申请提供一种服务功能链部署方法，包括：

获取用于请求目标服务功能链的服务请求，服务请求包括用户位置、目标服务功能链需包含的目标虚拟网元和服务功能链要求；

响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构，空天地一体化网络拓扑结构包括卫星节点、星地链路、空基节点、空地链路、卫星网关、空基网关、地面节点和连接地面节点的物理链路；

确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路，虚拟网元包括目标虚拟网元；

在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。

可选的，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链，包括：

根据服务功能链要求和目标虚拟网元，构建约束条件；

在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链。

可选的，在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链，包括：

利用分支定界算法，确定在约束条件下的第一目标函数的计算结果；

根据计算结果，得到目标服务功能链；

其中，第一目标函数为：

Cost_total为总损耗，

表示虚拟网元是否映射到地面节点，

表示选择空基网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)，

表示选择卫星网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)，

表示数据流k通过时类型为p的虚拟网元是否为服务链上第s个网元，M_np表示放置在节点n上的类型为p的虚拟网元的个数。

可选的，利用分支定界算法，确定在约束条件下的第一目标函数的计算结果，包括：

步骤a：求解变量松弛后的第一目标函数，得到目标解组，目标解组用于表示目标服务功能链，目标解组包含多个目标解；

步骤b：将目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第一损耗值；

步骤c：若目标解组中的目标解存在非整数，则对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值；

步骤d：将第一整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值；

步骤e：如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤c和步骤d，直至得到的目标解组中的目标解均为整数；

步骤f：如果第二损耗值小于第一损耗值，则针对第二整数值执行步骤d和步骤e，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

可选的，利用分支定界算法，确定在约束条件下的第一目标函数的计算结果，包括：

步骤a：求解变量松弛后的第一目标函数，得到目标解组，目标解组用于表示目标服务功能链，目标解组包含多个目标解；

步骤b：将目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第一损耗值；

步骤c：若目标解组中的目标解存在非整数，则对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值；

针对第一整数值和第二整数值，并行执行步骤g和步骤h：

步骤g：将第一整数值或第二整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到第一整数值和第二整数值分别对应的新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值；

步骤h：如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤c和步骤g，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

可选的，服务功能链部署方法，还包括：若第一整数值和第二整数值均对应目标解均为整数的目标解组，确定目标解组对应的第二损耗值，第二损耗值较小的目标解组为表示目标服务功能链的目标解组。

可选的，在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链，包括：

利用分支定界算法，确定在约束条件下的第二目标函数的计算结果；

根据计算结果，得到目标服务功能链；其中，第二目标函数为：

X表示第一调节因子，f_J ^max表示空基网关的最大负载，Y表示第二调节因子，f_I ^max表示卫星网关最大负载，第一调节因子与第二调节因子表示空基网关的最大负载与卫星网关最大负载对第二目标函数的函数值的影响程度。

第二方面，本申请提供一种服务功能链部署装置，包括：

获取模块，用于获取用于请求目标服务功能链的服务请求，服务请求包括用户位置、目标服务功能链需包含的目标虚拟网元和服务功能链要求；

响应模块，用于响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构，空天地一体化网络拓扑结构包括卫星节点、星地链路、空地链路、卫星网关、空基网关、地面节点和传输链路；

第一确定模块，用于确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路，虚拟网元包括目标虚拟网元；

第二确定模块，用于在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器，处理器；

存储器，用于存储可执行指令；

处理器，被配置为执行可执行指令，以实现第一方面的服务功能链部署方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面的服务功能链部署方法。

第五方面。本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被执行时实现第一方面的服务功能链部署方法。

本申请提供的服务功能链部署方法、装备及存储介质，能够应用于空天地一体化网络的服务功能链部署。首先获取用于请求目标服务功能链的服务请求；响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构；确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路；最后在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。该方法将空天地一体化网络拓扑结构与虚拟结构相对应，并在虚拟网元的顺序等限制下设计了空基网关、天基网关和虚拟网元与虚拟链路的最优位置，又在服务功能链要求的限制下优化了路径，因此能够确定出应用于空天地一体化网络的可行且满足服务功能链要求的服务功能链部署方案。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为空天地一体化网络拓扑结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的服务功能链部署方法的流程图；

图3为本申请一实施例提供的分支定界算法的流程图；

图4为相关技术中星地链路和空地链路拥塞率随服务总需求的变化曲线图；

图5为本申请一实施例提供的不同权重因子下的拥塞开销的变化曲线图；

图6为本申请一实施例提供的不同权重因子下的系统总开销的变化曲线图；

图7为本申请一实施例提供的不同权重因子下的网元部署开销的变化曲线图；

图8为本申请一实施例提供的服务功能链部署装置示意图之一；

图9为本申请另一实施例提供的电子设备的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种终端的框图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

随着信息化社会的进一步发展，用户对网络的需求越来越大，同时网络需要支持的应用场景也更加多样化，例如：增强型移动宽带、物联网、车联网、应急通信等。为了让网络能够满足更多的需求，适应更多的应用场景，网络应当覆盖更广阔的范围，并满足更加严格的时延和可靠性要求，同时保持相对较低的运营成本。因此，空天地一体化网络应运而生。图1为空天地一体化网络拓扑结构示意图。参照图1，空天地一体化网络拓扑结构包括：卫星节点、地面节点与空中节点。其中，卫星节点位于空中，包括至少一个卫星；地面节点位于地面上，包括基站、终端；空中节点位于空中，包括飞行器。示例地，当终端需要接受来自于飞行器的网络信号时，飞行器发送的网络信号会先被卫星接受，再由卫星转发至地面上的卫星接收器，最后经过地面上基站等网络设备的转发到达终端。

另一方面，虚拟化网络技术逐渐成为网络领域关注的热点。传统网络功能的实现依赖于软硬件高度耦合的专用设备，即中间件。但由于中间件中存在硬件，因此一旦架设就很难升级、维护和更改。虚拟化网络技术可以将软硬件解耦，只需在通用硬件平台上运行相应软件，即可完成网络功能。

基于上述的空天地一体化网络和虚拟化网络技术各自的特点，相关技术中为了协调空天地一体化网络拓扑结构，会基于网络虚拟化技术，即使用服务功能链来提供网络服务。在这种方法下，虚拟网元可以按照需求灵活地部署在空天地一体化网络的通用平台上，解决了不同网域资源调度困难的问题。其次，虚拟网元相较传统中间件易于升级、扩容和维护，因此使空天地一体化网络具有较好的适应动态用户需求的能力。然而，在服务功能链的部署中，服务功能链中的虚拟网元既需要按照既定的顺序映射在空天地一体化网络拓扑结构中，又受到实际的节点和链路带宽的限制。因此，很难设计出可行且满足服务功能链要求的最优的服务功能链部署方案。

基于上述问题，本申请提供一种服务功能链部署方法，由于该方法将空天地一体化网络拓扑结构与虚拟结构相对应，根据目标虚拟网元设计了空基网关、天基网关和虚拟网元的最优位置，又在服务功能链要求的限制下优化了路径，因此能够确定出可行且满足服务功能链要求的服务功能链部署方案。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图2为本申请一实施例提供的服务功能链部署方法的流程图。该方法应用于空天地一体化网络。

如图2所示，服务功能链部署方法包括：

S201，获取用于请求目标服务功能链的服务请求。

服务请求包括用户位置、目标服务功能链需包含的目标虚拟网元和服务功能链要求。

用户位置指的是发送网络信号的用户的位置。目标服务功能链需包含的目标虚拟网元指的是网络信号在传输中必须经过的虚拟网元。示例地，若网络信号从飞行器A发出后经卫星B中转至终端C，则用户位置为飞行器A的位置，且网络信号必须流经卫星B对应的虚拟网元与终端C对应的虚拟网元。

服务功能链要求包括但不限于对带宽的要求和对时延的要求。

目标服务功能链指的是想要得到的最优的服务功能链，示例地，目标服务功能链可以指的是损耗最小的服务功能链。在此基础上，具体的，能够将网络信号从飞行器A传递至卫星B再发送至终端C的服务功能链可以有多个，在此基础上满足带宽及时延的要求且损耗最小的服务功能链只有一个，这个服务功能链即为目标服务功能链。

可以理解的是，上述的最优的标准可以有多种，目标服务功能链指的是损耗最小的服务功能链仅为举例，具体的目标服务链的评判标准在此不做具体限制。

在一些实施例中，用户位置即网络信号的起点用Start_k表示；网络信号需遍历的网络服务链Ω_k为：Ω_k＝{p¹，p²...p^s}。其中，p为虚拟网元类型，s为该网元在网络服务链中的位置，p¹即位于网络服务链中的第一个的p类虚拟网元。带宽可以是B_k，网络信号的时延可以是D_k。

S202，响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构。

空天地一体化网络拓扑结构包括卫星节点、星地链路、空基节点、空地链路、卫星网关、空基网关、地面节点和连接地面节点的物理链路。

可选的，空天地一体化网络拓扑结构可以由无向图G(V，E)表示。具体的，式中的V表示所有节点的集合，表达式为V＝N_sat∪N_Are∪N_Gr。其中，N_sat代表所有卫星节点，N_Are代表空基节点即用户，N_Gr代表包括地面节点、卫星网关和空基网关在内的所有节点。E表示所有链路的集合，表达式为E＝L_sat∪L_DA∪L_gr，L_sat代表星地链路，L_DA代表空地链路，L_Gr代表连接地面节点的物理链路。

S203，确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路。

上述虚拟网元包括目标虚拟网元。

在一些实施例中，可以通过以下方式表示虚拟链路与虚拟网元的状态，具体的，可以通过二机制变量

表示网络信号的数据流k是否选择通过空基网关i，如果数据流k不通过空基网关I，则

如果数据流k通过空基网关I，则

相似的，二进制变量

表示网络信号的数据流k是否选择通过卫星网关j，j∈J，J为卫星网关合集。二进制路由决策变量

表示选择空基网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)；

表示虚拟网元p^s是否映射到地面节点n，n∈N_Gr；

表示选择卫星网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)。

空天地一体化网络拓扑结构中的每个拓扑节点及拓扑节点之间的拓扑链路都可以找到相对应虚拟网元和虚拟链路，并通过上述方式对虚拟网元及虚拟链路的状态进行表示，以此确定网络信号的传输路径。

S204，在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。

在多个虚拟网元与虚拟链路中，能够使网络信号从发出处到达接收处，即包含目标虚拟网元的路径有多种。在此基础上，可以寻找出满足服务功能链要求的目标服务功能链。

本申请实施例通过获取用于请求目标服务功能链的服务请求，能够应用于空天地一体化网络的服务功能链部署。首先获取用于请求目标服务功能链的服务请求；响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构；确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路；最后在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。该方法将空天地一体化网络拓扑结构与虚拟结构相对应，并在虚拟网元的顺序等限制下设计了空基网关、天基网关和虚拟网元与虚拟链路的最优位置，又在服务功能链要求的限制下优化了路径，因此能够确定出应用于空天地一体化网络的可行且满足服务功能链要求的服务功能链部署方案。

在一些实施例中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链，可以通过以下方法实现：根据服务功能链要求和目标虚拟网元，构建约束条件；在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链。这样可以保证得到目标服务功能链为符合网络信号传输条件的服务功能链中损耗最小的服务功能链。

可选的，在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链时，目标函数可以有多种表达形式。

在一种方式中，目标函数为第一目标函数。因此可以利用分支定界算法，确定在约束条件下的第一目标函数的计算结果；并根据计算结果，得到目标服务功能链具体的。

其中，第一目标函数为：

Cost_total为总损耗，

表示虚拟网元是否映射到地面节点，

表示数据流k通过时类型为p的虚拟网元是否为服务链上第s个网元，M_np表示放置在节点n∈N_Gr上的类型为p的虚拟网元个数。

具体的，上述的总损耗Cost_total可以经过下式计算：

Cost_total＝Cost_L+Cost_v+Cost_gt。

上式中，Cost_L代表租用链路所带来的损耗，Cost_v代表部署虚拟网元的损耗，Cost_gt代表部署卫星网关和空基网关的开销。

Cost_L可以通过下式计算：

上式中，c_Gr代表租用物理链路的单位损耗；c_DA代表租用空地链路的单位损耗；c_sat代表租用星地链路的单位损耗加上星空链路的单位损耗；

Cost_v可以通过下式计算：

其中，c_s为部署虚拟网元p^s的开销。

Cost_gt可以通过下式计算：

上式中，c_I为选择的空基网关带来的损耗；c_j为选择的卫星网关带来的损耗。

上述第一目标函数的约束包括网元位置的约束、网关的约束和映射约束。

具体的，网元位置的约束为：

上式中，C_n为节点n的容量；

为所有可能接受数据流k的第s个网元的节点集合；

表示节点n是否放置网元p；Cap^In表示网元的处理能力。

网关约束需要根据网元的位置等信息进行设计，具体的，卫星网关和空基网关的约束为：

映射约束包括虚拟链路的映射约束和空地链路与星地链路的映射约束。

其中，虚拟链路的映射约束包括：

上式中，d_uv表示在链路(u，v)上传输带来的时延。

此外，空地链路与星地链路的映射约束包括：

上式中，B_I表示空地链路的带宽的上限；B_J表示星地链路的带宽的上限。

第一目标函数所求得的目标服务功能链是在带宽与时延限制下的能够使网络信号从发出处到达接收处的损耗最小的服务功能链。

在另一种方式中，目标函数还可以是为第二目标函数，因此可以利用分支定界算法，确定在约束条件下的第二目标函数的计算结果；并根据计算结果，得到目标服务功能链。

其中，第二目标函数为：

X表示第一调节因子，f_J ^max表示空基网关的最大负载，Y表示第二调节因子，f_I ^max表示卫星网关的最大负载，第一调节因子与第二调节因子表示空基网关的最大负载与卫星网关最大负载对第二目标函数的函数值的影响程度。

具体的，空基网关的最大负载的计算方法为：

f_J ^max＝maxf_I

卫星网关的最大负载的计算方法为：

f_j ^max＝max{f_j|j∈J}

通过第二目标函数求解目标服务功能链时，由于将空基网关的最大负载与卫星网管的最大负载都进行了考虑，因此在能够在追求目标服务功能链的损耗最小的同时，兼顾到负载的情况，防止负载变重而导致的时延过重。

对上述的目标函数进行求解，会得到允许误差范围内

的最优解。通过这些最优解可以构建出目标服务功能链的具体路径。接下来会对目标函数的求解过程进行详细描述。

图3为本申请一实施例提供的分支定界算法的流程图。参照图3，对目标函数进行分支定界算法的过程进行进一步说明。具体的，分支定界算法的流程包括：

S301，求解变量松弛后的第一目标函数，得到目标解组。

目标解组用于表示目标服务功能链，目标解组包含多个目标解。目标解能够反映数据流通过某个网关或是某条链路的具体情况。根据目标解组，可以得到目标服务功能链。

上述的变量松弛具体指的是将第一目标函数变量松弛为[0，1]范围内的连续变量，之后再求解变量松弛后的第一目标函数。

S302，将目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第一损耗值。

将求得的目标解组代入第一目标函数，可以计算得到函数值，即第一损耗值。在一些实施例中，第一损耗值也被记为lower bound。

S303，判断目标解组中是否存在非整数的目标解。

由于得到的解是

的最优解，而这些参数只有0和1能够规定其状态，因此如果目标解组中存在非整数的目标解，则说明这组目标解不能表示出目标服务功能链的路径。而如果目标解组不存在非整数的目标解，则说明这组目标解能够表示出目标服务功能链的路径。

因此，如果一组目标解中不存在非整数的目标解，则执行步骤S304；如果目标解组中存在非整数的目标解，则执行步骤S305-S308。

S304，输出目标服务功能链并结束算法。

S305，对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值。

由于非整数的目标解是无法规定状态的，因此需要对其进行取整处理，此处的取整处理是随即的，即既可能取第一整数值，也可能取第二整数值。第一整数值和第二整数值分别为0和1。

S306，将第一整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值。

可以理解的是，本步骤是将原本非整数的目标解赋予了一个定值，并计算在该定值下的新目标解组。

S307，判断第二损耗值是否大于第一损耗值。

如果第二损耗值大于第一损耗值，则执行步骤S303，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。若第二损耗值不大于第一损耗值，则执行步骤S308。

这是由于在不考虑非整数的目标解的情况下，第一损耗值已经是能够达到的最小的损耗，因此第二损耗值应该大于第一损耗值，如果第二损耗值大于第一损耗值，则可以再去判断目标解组中是否存在非整数的目标解并继续对其他非整数的目标解执行步骤S305-S308，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

S308，将第二整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值。

本步骤为针对第二整数值执行步骤S306，之后可以继续执行步骤S307，并根据步骤S307的判断结构，执行步骤S303-步骤S308，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

如果第二损耗值小于第一损耗值，则说明该随机选用的第一整数值不能使用，因此需要重新选用第二整数值。

可以理解的是，图3中的分支定界算法需要确定第一整数值不能使用后才选用第二整数值。在一些实施例中，还可以同时确定第一整数值与第二整数值是否可以使用。具体的：

可以针对第一整数值与第二整数值，并行下述步骤：

将第一整数值或第二整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到第一整数值和第二整数值分别对应的新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值；

如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤S303-S305与上述步骤，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

本方法由于能够同时对第一整数值与第二整数值进行处理，因此能够更加快速的得到目标服务功能链。

可选的，若第一整数值和第二整数值均对应目标解均为整数的目标解组，则确定目标解组对应的第二损耗值，第二损耗值较小的目标解组为表示目标服务功能链的目标解组。

为了帮助理解，下面会根据具体事例，结合图4、图5、图6与图7，对本申请实施例进行详细说明。

本实施例中的地面拓扑为真实网络拓扑。每个卫星节点、空基节点和地面节点均有3个中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)内核。连接地面节点的物理链路的带宽为1200Mbps，空地链路的带宽为75Mbps，星地链路的带宽为50Mbps，链路传播时延由网络拓扑决定，卫星网关部署开销为150元，空基网关部署开销为80元，每个服务链长度为3，数据流要求带宽取[1，3]之间的随机数，数据流的时延要求为300ms。

图4为相关技术中星地链路和空地链路拥塞率随服务总需求的变化曲线图。如图4所示，在相关技术中，当服务总需求较低时，空地链路拥塞程度高于卫星链路，但随着业务的增长，星地链路的拥塞率从0开始增加且持续增加，而空地链路的拥塞率则较为稳定，这证明了相关技术中在选择链路时，不会考虑到拥塞率，因此在实际应用中，当服务请求个数增加时，容易造成拥塞。

图5为本申请一实施例提供的不同权重因子下的拥塞开销的变化曲线图。参照图5，应用了本申请中的服务功能链部署方法来部署的服务功能链，且目标函数为第二目标函数。可以发现，随着权重因子的增加，所有的拥塞开销都降低了，验证了本申请方法的可行性，且拥塞程度越严重，拥塞开销降低的越多，效果越好。

图6为本申请一实施例提供的不同权重因子下的系统总开销的变化曲线图。参照图6，考虑拥塞避免的发明方法相较于未考虑拥塞避免的方法，总开销均大幅度降低，性能更优，比起星地两路拥塞场景，空地链路拥塞下系统总开销降低更多。

图7为本申请一实施例提供的不同权重因子下的网元部署开销的变化曲线图。参照图7，当权重因子大小改变时，无论是星地链路拥塞还是空地链路拥塞，考虑拥塞避免的发明方法网元部署开销更大，说明为了减少拥塞，需要激活更多的网元和卫星网关。

综上，本申请至少具有以下优势：

一、本申请提出了一种基于分支定界的优化算法，优化网元位置、网关位置和数据流路径，能够使部署成本最低；

二、通过本申请方法得到的目标服务功能链，能够避免链路负载的拥塞。

下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

图8为本申请一实施例提供的服务功能链部署装置示意图。如图8所示，该服务功能链部署装置80包括：获取模块801、响应模块802、第一确定模块803和第二确定模块804。其中：

获取模块801，用于获取用于请求目标服务功能链的服务请求，服务请求包括用户位置、目标服务功能链需包含的目标虚拟网元和服务功能链要求；

响应模块802，用于响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构，空天地一体化网络拓扑结构包括卫星节点、星地链路、空基节点、空地链路、卫星网关、空基网关、地面节点和连接地面节点的物理链路；

第一确定模块803，用于确定与空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路，虚拟网元包括目标虚拟网元；

第二确定模块804，用于在虚拟网元与虚拟链路中，确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。

可选的，第二确定模块804在确定包含目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链时，具体用于：根据服务功能链要求和目标虚拟网元，构建约束条件；在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链。

可选的，第二确定模块804在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链时，具体用于：

利用分支定界算法，确定在约束条件下的第一目标函数的计算结果；根据计算结果，得到目标服务功能链；

其中，第一目标函数为：

Cost_total为总损耗，

表示虚拟网元是否映射到地面节点，

表示选择空基网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)，

表示选择卫星网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)，

表示数据流k通过时类型为p的虚拟网元是否为服务链上第s个网元，M_np表示放置在节点n上的类型为p的虚拟网元的个数。

可选的，第二确定模块804在利用分支定界算法，确定在约束条件下的第一目标函数的计算结果时，具体用于执行：

步骤a：求解变量松弛后的第一目标函数，得到目标解组，目标解组用于表示目标服务功能链，目标解组包含多个目标解；

步骤b：将目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第一损耗值；

步骤c：若目标解组中的目标解存在非整数，则对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值；

步骤d：将第一整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值；

步骤e：如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤c和步骤d，直至得到的目标解组中的目标解均为整数；

步骤f：如果第二损耗值小于第一损耗值，则针对第二整数值执行步骤d和步骤e，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

可选的，第二确定模块804在利用分支定界算法，计算约束条件下的第一目标函数，得到第一目标函数对应的服务功能链确定在所述约束条件下的第一目标函数的计算结果时，还具体用于执行：

步骤a：求解变量松弛后的第一目标函数，得到目标解组，目标解组用于表示目标服务功能链，目标解组包含多个目标解；

步骤b：将目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第一损耗值；

步骤c：若目标解组中的目标解存在非整数，则对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值；

针对第一整数值和第二整数值，并行执行步骤g和步骤h：

步骤g：将第一整数值或第二整数值代入第一目标函数，在约束条件下求解第一目标函数，得到第一整数值和第二整数值分别对应的新的目标解组，并将新的目标解组代入第一目标函数，得到目标服务功能链对应的第二损耗值；

步骤h：如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤c和步骤g，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

可选的，第二确定模块804还用于：若第一整数值和第二整数值均对应目标解均为整数的目标解组，确定目标解组对应的第二损耗值，第二损耗值较小的目标解组为表示目标服务功能链的目标解组

可选的，第二确定模块804在约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为目标服务功能链时，具体用于：

利用分支定界算法，确定在约束条件下的第二目标函数的计算结果；

根据计算结果，得到目标服务功能链；

其中，第二目标函数为：

X表示第一调节因子，f_J ^max表示空基网关的最大负载，Y表示第二调节因子，f_I ^max表示卫星网关最大负载，第一调节因子与第二调节因子表示空基网关的最大负载与卫星网关最大负载对第二目标函数的函数值的影响程度。

需要说明的是，本申请实施例提供的服务功能链部署装置，可用于执行上述服务功能链部署方法实施例，其实现原理与技术效果类似，对此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，处理模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上处理模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称：FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称：CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(System-On-a-Chip，简称：SOC)的形式实现。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，简称：SSD))等。

图9为本申请另一实施例提供的电子设备的结构示意图。参照图9，节电子设备90包括存储器901和处理器902。其中，存储器901用于存储可执行指令；处理器902被配置为执行可执行指令，以实现上述的服务功能链部署方法。

图10为本申请实施例提供的一种终端的框图。本申请实施例提供一种终端，用于执行上述服务功能链部署方法。该终端可以是计算机，平板设备，个人数字助理等。

终端100可以包括以下一个或多个组件：处理组件1001，存储器1002，电源组件1003，多媒体组件1004，音频组件1005，输入/输出接口1006，传感器组件1007，以及通信组件1008。输入/输出接口也可以称为“I/O接口”。

处理组件1001通常控制终端100的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件1001可以包括一个或多个处理器1009来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件1001可以包括一个或多个模块，便于处理组件1001和其他组件之间的交互。例如，处理组件1001可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1004和处理组件1001之间的交互。

存储器1002被配置为存储各种类型的数据以支持在终端100的操作。这些数据的示例包括用于在终端100上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器1002可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称：SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，简称：EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Electrical Programmable Read Only Memory，简称：EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称：PROM)，只读存储器(Read Only Memory，简称：ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件1003为终端100的各种组件提供电力。电源组件1003可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端100生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件1004包括在终端100和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称：LCD)和触摸面板(Touch Panel，简称：TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件1004包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端100处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件1005被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件1005包括一个麦克风(MIC)，当终端100处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器1002或经由通信组件1008发送。在一些实施例中，音频组件1005还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口1006为处理组件1001和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件1007包括一个或多个传感器，用于为终端100提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1007可以检测到终端100的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为终端100的显示器和小键盘，传感器组件1007还可以检测终端100或终端一个组件的位置改变，用户与终端100接触的存在或不存在，终端100方位或加速/减速和终端100的温度变化。传感器组件1007可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件1007还可以包括光传感器，如CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)或CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件1007还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件1008被配置为便于终端100和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端100可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件1008经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件1008还包括近场通信(Near Field Communication，简称：NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(Radio FrequencyIdentification，简称：RID)技术，红外数据协会(Infrared Data Association，简称：IrDA)技术，超宽带(Ultra Wide Band，简称：UWB)技术，蓝牙(Bluetooth，简称：BT)技术和其他技术来实现。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述的服务功能链部署方法。

上述的计算机可读存储介质，上述可读存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。计算机可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

一种示例性的可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuits，简称：ASIC)中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于服务功能链部署装置中。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的服务功能链部署方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种服务功能链部署方法，其特征在于，应用于空天地一体化网络，所述服务功能链部署方法，包括：

获取用于请求目标服务功能链的服务请求，所述服务请求包括用户位置、目标服务功能链需包含的目标虚拟网元和服务功能链要求；

响应于所述服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构，所述空天地一体化网络拓扑结构包括卫星节点、星地链路、空基节点、空地链路、卫星网关、空基网关、地面节点和连接地面节点的物理链路；

确定与所述空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与所述拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路，所述虚拟网元包括所述目标虚拟网元；

在所述虚拟网元与所述虚拟链路中，确定包含所述目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。

2.根据权利要求1所述的服务功能链部署方法，其特征在于，所述确定包含所述目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链，包括：

根据所述服务功能链要求和所述目标虚拟网元，构建约束条件；

在所述约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为所述目标服务功能链。

3.根据权利要求2所述的服务功能链部署方法，其特征在于，所述在所述约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为所述目标服务功能链，包括：

利用分支定界算法，确定在所述约束条件下的第一目标函数的计算结果；

根据所述计算结果，得到所述目标服务功能链；

其中，所述第一目标函数为：

Cost_total为总损耗，

表示虚拟网元是否映射到地面节点，

表示选择空基网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)，

表示选择卫星网关的数据流k从虚拟网元p^s到虚拟网元p^s+1时是否映射到链路(u，v)，

表示数据流k通过时类型为p的虚拟网元是否为服务链上第s个网元，M_np表示放置在节点n上的类型为p的虚拟网元的个数。

4.根据权利要求3所述的服务功能链部署方法，其特征在于，所述利用分支定界算法，确定在所述约束条件下的第一目标函数的计算结果，包括：

步骤a：求解变量松弛后的所述第一目标函数，得到目标解组，所述目标解组用于表示所述目标服务功能链，所述目标解组包含多个目标解；

步骤b：将目标解组代入第一目标函数，得到所述目标服务功能链对应的第一损耗值；

步骤c：若所述目标解组中的目标解存在非整数，则对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值；

步骤d：将第一整数值代入所述第一目标函数，在所述约束条件下求解第一目标函数，得到新的目标解组，并将所述新的目标解组代入所述第一目标函数，得到所述目标服务功能链对应的第二损耗值；

步骤e：如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤c和步骤d，直至得到的目标解组中的目标解均为整数；

步骤f：如果第二损耗值小于第一损耗值，则针对所述第二整数值执行步骤d和步骤e，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

5.根据权利要求3所述的服务功能链部署方法，其特征在于，所述利用分支定界算法，确定在所述约束条件下的第一目标函数的计算结果，包括：

步骤a：求解变量松弛后的所述第一目标函数，得到目标解组，所述目标解组用于表示所述目标服务功能链，所述目标解组包含多个目标解；

步骤b：将目标解组代入第一目标函数，得到所述目标服务功能链对应的第一损耗值；

步骤c：若所述目标解组中的目标解存在非整数，则对非整数的目标解进行取整处理，得到第一整数值和第二整数值；

针对第一整数值和第二整数值，并行执行步骤g和步骤h：

步骤g：将所述第一整数值或所述第二整数值代入所述第一目标函数，在所述约束条件下求解第一目标函数，得到第一整数值和第二整数值分别对应的新的目标解组，并将所述新的目标解组代入所述第一目标函数，得到所述目标服务功能链对应的第二损耗值；

步骤h：如果第二损耗值大于第一损耗值，则重复步骤c和步骤g，直至得到的目标解组中的目标解均为整数。

6.根据权利要求5所述的服务功能链部署方法，其特征在于，还包括：

若所述第一整数值和所述第二整数值均对应目标解均为整数的目标解组，确定目标解组对应的所述第二损耗值，第二损耗值较小的目标解组为表示所述目标服务功能链的目标解组。

7.根据权利要求2至6中任一所述的服务功能链部署方法，其特征在于，所述在所述约束条件下，利用分支定界算法，确定损耗最小的服务功能链为所述目标服务功能链，包括：

利用分支定界算法，确定在所述约束条件下的第二目标函数的计算结果；

根据所述计算结果，得到所述目标服务功能链；

其中，所述第二目标函数为：

X表示第一调节因子，f_J ^max表示所述空基网关的最大负载，Y表示第二调节因子，f_O ^nax表示所述卫星网关最大负载，所述第一调节因子与所述第二调节因子表示所述空基网关的最大负载与所述卫星网关最大负载对所述第二目标函数的函数值的影响程度。

8.一种服务功能链部署装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取用于请求目标服务功能链的服务请求，服务请求包括用户位置、目标服务功能链需包含的目标虚拟网元和服务功能链要求；

响应模块，用于响应于服务请求，获取空天地一体化网络拓扑结构，空天地一体化网络拓扑结构包括卫星节点、星地链路、空地链路、卫星网关、空基网关、地面节点和传输链路；

第一确定模块，用于确定与所述空天地一体化网络拓扑结构中的拓扑节点对应的虚拟网元，和与所述拓扑节点之间的拓扑链路对应的虚拟链路，所述虚拟网元包括所述目标虚拟网元；

第二确定模块，用于在所述虚拟网元与所述虚拟链路中，确定包含所述目标虚拟网元且满足服务功能链要求的目标服务功能链。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，处理器；

所述存储器，用于存储可执行指令；

所述处理器，被配置为执行所述可执行指令，以实现如权利要求1至7中任一项所述的服务功能链部署方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至7中任一项所述的服务功能链部署方法。

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