[发明专利]一种基于物联网的能耗感知虚拟网络映射算法

权利要求书

1.一种基于物联网的能耗感知虚拟网络映射算法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建网络模型以及能耗感知模型

a.将底层物理网络拓扑图定义为加权无向图其中，N_s和L_s分别表示底层物理节点和链路的集合，和分别表示底层物理节点和链路所包含的属性；

将虚拟网络拓扑图定义为加权无向图其中，N_v和L_v分别表示虚拟节点和链路的集合，和分别表示虚拟节点和链路所包含的属性；

加权无向图G_s与加权无向图G_v构成网络模型；

b.建立能耗感知模型如下：

目标函数：min P_N+P_L

CPU资源约束：

CPU位置约束：

CPU类别约束：

链路的带宽资源约束：

链路的延迟约束：

连通性约束：

其中，属于二进制变量，表示虚拟节点u与物理节点i之间的映射关系；cpu(u)表示虚拟节点的cpu值；cpu(i)表示物理节点的cpu值；dis(loc(u),loc(M_n(u)))表示映射节点u与周围节点之间的欧式距离；genre(u)表示虚拟节点的节点类型；genre(i)表示物理节点的节点类型；表示虚拟链路l_uv与物理链路l_ij之间的映射关系，b(l_uv)表示虚拟链路l_uv的带宽资源；b(l_ij)表示物理链路l_ij的带宽资源；d(l_uv)表示虚拟链路l_uv的延迟；d(l_ij)表示物理链路l_ij的延迟，P_N为节点映射总能耗；P_L为链路映射总能耗；链路映射总能耗P_L如下：

其中，P_n为链路功耗是一个恒定常量，d(i,j)表示节点i到节点j的路径距离，α表示距离因子，N_n表示需要从未激活状态变为激活状态的转发节点数量，表示虚拟链路l_uv与物理链路l_ik之间的映射关系，S_k表示需要从未激活状态变为激活状态的宿主节点数量，N_w表示需要从未激活状态变为激活状态的宿主节点数量；

2)完成虚拟拓扑图中每个节点的映射，并将成功映射的物理节点存入节点映射链表；具体过程如下：

a.计算网络模型的虚拟节点n_v的资源能力NR(n_v)，并将NR(n_v)降序排列；

其中：表示映射节点与周围节点的拓扑关系，n表示需要映射的虚拟节点，nb表示与该映射节点相连的所有节点；n_nb表示第n个相连的节点，L(_n)表示虚拟节点间的所有链路；

b.针对步骤a中排列后的虚拟节点n_v，选择满足虚拟节点的CPU资源约束和位置约束的虚拟节点，得到候选映射节点集Ω(n_v)；

Ω(n_v)＝{n_s|cpu(n_v)≤cpu(n_s)dis(loc(n_v),loc(n_s))≤D(n_s),n_s∈N_s}

c.针对候选映射节点集Ω(n_v)中的每一个候选节点n_s，根据其资源能力NR(n_s)以及节点的能耗P_N(n_s)计算节点的综合资源能力并降序排列：

CR(n_s)＝log(NR(n_s)·P_N(n_s)+γ)

其中γ→0，避免上式中log内部出现0的情况；

d.判断步骤c中排列后的节点的类型，如果genre(n_v)＝genre(n_s)，将虚拟节点n_v映射至CR最小且满足约束的物理节点n_s上；其中，genre(n_v)表示虚拟节点的节点类型；genre(n_s)表示物理节点的节点类型；如果genre(n_v)≠genre(n_s)，返回步骤b,在候选映射节点集Ω(n_v)中继续循环查找其他物理节点，直到找到节点类型相同的节点为止，完成节点映射；

e.计算映射成功的物理节点的剩余CPU资源cpu(n_s)＝cpu(n_s)-cpu(n_v)；

f.返回步骤a，依次完成虚拟拓扑图中每个节点的映射，并将成功映射的物理节点存入节点映射链表；

3)根据节点映射链表，完成虚拟拓扑图中每条链路的映射，并将成功映射的物理链路存入链路映射链表。