成本与能效优化的虚拟网络映射算法研究

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随着云计算等应用的迅速增长以及相关业务的不断出现,现有互联网的体系结构已表现出僵化现象。为了消除这种不适应的弊端,人们提出了网络虚拟化。网络虚拟化允许多个异构虚拟网络共享同一底层网络,而虚拟网络到底层网络的映射,是目前网络虚拟化的的关键技术之一。现有的虚拟网络映射大多只考虑映射成本,但是随着全球自然环境和能源问题的日益突出,网络的能效问题也逐渐引起了人们的关注。  本文从成本和能耗两个方面对虚拟网络映射算法的优化开展研究。首先,分析了映射算法的研究现状,引入了一种节点分割的映射方法,提出了相应的问题模型,优化了以成本为目标的混合整数规划模型,给出了相关映射算法(VNE-NS)。其次,针对比例计算的网络节能模式,给出了能耗的数学表示,建立了能效为目标的VNE模型,提出了速率自适应的虚拟网络映射算法(VNE-RA)。最后,论文描述了针对能量感知算法(VNE-EA)以及基于成本的算法(VNE-Cost)的对比实验。  本文进一步以NSFNET网络拓扑为例,通过LINGO软件对所提算法的有效性进行了数值实验及验证。结果表明,采用VNE-NS算法平均可以降低10.2%的映射总成本,请求的接受率得到明显提高;而在比例计算的绿色网络中,使用VNE-RA算法最节能,它平均可以比VNE-EA和VNE-Cost分别节省4%和10.5%的网络能源,在低负载情况下,使用该算法不仅更节能,还能保持较高的接受率。
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