[发明专利]一种海洋观监测网络中基于集群的NFV服务链优化方法

说明书

本发明提出了一种海洋观监测网络中基于集群的NFV服务链优化方法。该方法首先建立海洋观监测网络拓扑和VNF存储模型，然后推导出网络平均服务时间与集群个数之间的数学关系式，最后通过仿真估计得到使得网络平均服务时间最小的集群个数，从而优化了整个NFV服务链。本发明能够降低海洋网络观监测应用的时延，提高网络的可靠性和服务的连续性。

技术领域

本发明涉及一种海洋观监测网络中基于集群的NFV服务链优化方法，属于网络功能虚拟化技术和物联网技术领域。

背景技术

我国“全球海洋立体观测网”作为“下一代海洋信息网络”重要组成部分，可提供多种观监测应用。该项目是汇聚海洋空间、环境、生态、资源等各类数据，保障先进海洋观测的基础设施。可实现高密度、多要素、多属性、多维度、全天候、全自动的全球海洋立体观测。

全天候、全自动海洋观监测和目标态势感知、海洋信息传输、以及海上综合业务服务，如：水下和水面作业的全天候自动巡航、紧急救援、实时定位跟踪，以及面向军事领域的防御、精确预警和判定打击等低时延信息服务。要想使得这些海洋网络观监测业务服务能够有效的开展，就必须实现网络的可靠性和低时延。

为了实现网络低时延、更高的传输性能以及满足我国“全球海洋立体观测网”更严苛的应用需求，传统船联组网方式因无法灵活有效地适配各种网络资源，难以解决服务连续性/多样性与网络异构/资源受限之间存在的矛盾，已不再符合未来服务驱动网络业务迫切需求。同时，现有船联组网结构僵化严重，新服务重复建设升级，造成严重浪费。那么，结合网络功能虚拟化(NFV)、软件定义网络(SDN)、边缘计算/雾计算(Edge/Fog Computing)等最新网络资源优化技术，组建下一代海洋网络已刻不容缓。

发明内容

目的：为了克服上述不足，本发明提供了一种海洋观监测网络中基于集群的NFV服务链优化策略，降低海洋网络观监测应用的时延，提高网络的可靠性和服务的连续性。

本发明的技术方案如下：

一种海洋观监测网络中基于集群的NFV服务链优化方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、海洋观监测网络拓扑结构建立；

(2)、建立VNF存储模型；

(3)、网络平均服务时间与集群个数的之间的数学关系式的推导；

(4)、最后通过仿真估计得到使得网络平均服务时间最小的集群个数，优化整个NFV服务链。

上述步骤(1)的具体步骤如下：

设置海洋观监测网络拓扑结构为一个半径为R的圆形场景，其中m个具有一定计算能力的浮标节点和若干船舶中心形成S个半径为R_c的非重叠集群，每个集群的中心是海洋网络中待观监测的点，在该点周围浮标节点近似成高斯分布，所有集群都是独立的高斯分布，从而整个观监测网络成多元高斯分布；其中同一集群中的浮标节点彼此靠近并执行服务链接过程；在集群中，存在本地簇头节点和成员节点，并且成员节点存储不同种类的VNF；对于每个集群，本地簇头节点具有集群的VNF分发信息；对于从源节点到目的节点的连接请求，数据流控制器使用包括源节点ID，目的节点ID和在报头头部中所需的VNF的信令分组连接到本地簇头节点；假设海洋网络的流入流量自相似，平均数据速率为u bps，采用分数布朗运动模型描述VNF在海洋网络浮标节点之中的状态；在创建VNF服务链时，每个数据流都由本地簇头节点初始化；每个数据流都需要在其报头的头部中提供源节点ID，目的节点ID，所需的VNF的信息；基于所需的VNF字段，本地簇头节点确定集群序列中需要将数据流引导到链中的VNF的路由；如果所需的VNF不在集群中则浮标节点需要通过船舶中心从另一个最近的具有该VNF的节点迁移此VNF，然后本地簇头节点创建VNF链；

上述步骤(2)的具体步骤如下：