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专利号: 2020105996283
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-07-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于网络成本优化的软件定义网络SDN控制器部署方法,其特征在于:该方法针对包含多个交换机的SDN网络场景,部署多个不同类型的控制器,建模网络成本为优化目标,在满足各限制条件的情况下,确定SDN控制器最优部署策略,实现网络成本优化;具体包括以下步骤:

步骤1:建模SDN控制器位置部署变量;

步骤2:建模控制器‑交换机关联变量;

步骤3:建模控制器类型匹配变量;

步骤4:建模网络成本;

步骤5:建模控制器容量限制条件;

步骤6:基于网络成本最小化,确定控制器部署策略;

在所述步骤1中,假设网络中所有交换机处能够部署控制器,建模控制器位置部署变量,具体为:

假设已给定K类候选控制器,令Nk表示第k类候选控制器的数目,φk及ηk分别表示第k类候选控制器的容量及成本;令xi∈{0,1}表示交换机i处控制器的位置部署变量,记作Vi;xi=1表示Vi处部署一个控制器,记作Ci,否则,不进行控制器部署;则xi应满足 1≤k≤K,1≤i≤N,其中,N为网络中交换机数目;

在所述步骤2中,假设每个交换机只关联一个控制器,建模控制器‑交换机关联变量,具体为:

令yij∈{0,1}表示Ci与Vj之间的关联变量,yij=1表示Ci与Vj相关联,即Vj在Ci的管理区域内,否则,yij=0;交换机只能与已经被部署的控制器相关联,yij满足yij≤xi;每个交换机只与一个控制器相关联,yij满足 1≤i,j≤N;

在所述步骤3中,建模控制器类型匹配变量,具体为:令zik∈{0,1}表示控制器类型匹配变量,zik=1表示Ci为k类控制器;zik满足部署的第k类控制器数量不应超过最大数目Nk,即 1≤k≤K,1≤i≤N;

在所述步骤4中,建模网络成本Ψ为网络响应时间与控制器成本的加权和,即Ψ=T+ωη,其中,T为所有交换机从关联控制器获得响应的时间中最大响应时间,ω为加权因子,η为控制器成本,根据公式 计算控制器成本;

所述交换机最大响应时间定义为

其中,Tj表示Vj发送请求消息并获得响应所需时间,Tj定义为Vj发送packet‑in消息至关联控制器,接收到来自所述关联控制器的packet‑out消息所需的传输时延和传播时延,以及所述关联控制器处的处理时延之和,即 其中, 表示Ci与Vjw

之间的往返传输时延, 表示Ci与Vj之间的往返传播时延,Ti表示Ci处理packet‑in消息的平均时延;

令Pi,j表示Ci与Vj之间的最佳端到端路径, 定义为其中,Hi,j表示路径Pi,j上链路的总跳数,α为packet‑in消息及packet‑out消息数据包的平均大小,λj表示Vj发送至关联控制器的packet‑in消息的平均达到率,t0表示固定的时间间隔, 表示路径Pi,j上第h跳链路的传输速率;

所述 定义为

其中, 表示路径Pi,j上的第h跳链路的长度,v表示电磁波的传播速度;

w

假设控制器根据先到先服务的原则处理接收到的packet‑in消息,则Ti 定义为其中,μi和li分别表示Ci的处理packet‑in消息的平均速率和packet‑in消息的平均到达率;具体地,

在所述步骤5中,为保证控制器能有效处理packet‑in消息,建模控制器容量限制条件,具体为: 1≤i,j≤N;

在所述步骤6中,综合考虑控制器位置部署、控制器‑交换机关联及控制器类型匹配限定条件,基于网络成本最小化,确定控制器部署策略,包括控制器位置部署策略、控制器‑交换机关联策略及控制器类型匹配策略,记