CN117118901A - 融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法、***和装置 - Google Patents

融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法、***和装置 Download PDF

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CN117118901A CN202310895360.1A CN202310895360A CN117118901A CN 117118901 A CN117118901 A CN 117118901A CN 202310895360 A CN202310895360 A CN 202310895360A CN 117118901 A CN117118901 A CN 117118901A
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Abstract

本发明公开了一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法、***和装置，所述方法包括：对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。应用本发明可以支撑多业务高效传输，提高网络资源利用率。

Description

融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法、***和装置
技术领域
本发明涉及网络技术领域，特别是指一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法、***和装置。
背景技术
随着电网业务的大力发展，目前电力业务种类繁多，通信需求各异，单一网络无法满足不同业务对于服务质量的工业化需求，亟待通过融合多种异构网络资源为电网提供安全、可靠、实时的通信服务。一种以5G技术为主体，多种无线通信体制融合的电力广覆盖多无线通信体制融合网络被广泛研究。电力5G融合网络通过引入多链路融合通信终端实现对末梢业务终端的灵活延伸与广泛覆盖成为重要发展方向，多链路融合终端向上通过5G经过5G基站或有线等方式接入核心网，进而接入业务***。向下利用业务末端原有通信手段与业务终端进行通信，提升电力业务覆盖能力，全面提升电力业务通信可靠性。
以5G技术为主体，多无线通信体制融合的电力广覆盖组网是实现对新型电力***通信网络的全面覆盖的一种极具前景的组网方式。该组网方案采取两层架构，上层由5G-MEC节点组成传输网络，将网络端功能和应用部署下沉到终端用户设备的无线接入网边缘，使应用程序部署更加灵活、网络能力更强、业务处理更接近终端，从而更好地满足电力***高带宽、低延迟的应用要求。下层采取边缘融合接入终端Mesh自组网，向下接收5G、WiFi、LoRa、ZigBee等多种电力无线通信终端发送的信号，实现广覆盖、多无线通信体制融合与业务灵活部署。但是在业务接入方面，电力业务种类繁多，通信需求各异，电力业务融合终端跨域跨层调度时，部分依赖5G技术来提供大带宽、低时延、高可靠通信的业务，会因为接入的无线通信体制的改变而受到影响。因此，有必要提供一种融合网络中的路由方案，可以支撑多业务高效传输，提高网络资源利用率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法、***和装置，可以支撑多业务高效传输，提高网络资源利用率。
基于上述目的，本发明提供一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法，包括：
对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；
在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；
在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；
基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。
进一步，所述方法还包括：
若该数据流所需带宽资源小于等于Na的剩余带宽资源，则：
直接在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点。
较佳地，所述将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na，具体包括：
若优先级低于Pa的虚拟路由平面的剩余带宽资源总和能满足Na承载所述数据流所需带宽资源，且存在多种将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na能满足Na承载所述数据流所需带宽资源的节点调整方案，则：
针对每种节点调整方案，根据式1计算对应的F值；
确定最大F值为最优目标值Fmax，保证带宽全局分配最优化；
根据Fmax所对应的节点调整方案，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na；
其中，Pa为Na的优先级。
进一步，所述方法还包括：
若优先级低于Pa的虚拟路由平面的剩余带宽资源总和不能满足Na承载所述数据流所需带宽资源，则：
将所有虚拟路由平面的剩余带宽资源进行回收；
若回收的带宽资源能满足Na承载所述数据流所需带宽资源，且存在多种将其它虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na能满足Na承载所述数据流所需带宽资源的节点调整方案，则：
针对每种节点调整方案，根据式1计算对应的F值；
确定最大F值为最优目标值Fmax，保证带宽全局分配最优化；
根据Fmax所对应的节点调整方案，将相应虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na。
较佳地，所述在Na中为该数据流进行路由计算，具体包括：
利用迪杰斯特拉算法在Na中为该数据流进行路由计算。
较佳地，以VW为权值利用迪杰斯特拉算法进行路由计算，其中，VW为所有虚拟路由平面中数据流的传输时延的总和。
本发明还提供一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由装置，设置于网络中心控制器中，包括：
路由平面确定模块，用于对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；
带宽资源调整模块，用于在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；
虚拟路由节点计算模块，用于在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；
路由控制模块，用于基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。
本发明还提供一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由***，包括：融合终端、5G切片控制器、5G核心网，以及还包括：如上所述的网络中心控制器；其中，
所述融合终端用于将不同业务类型的数据流通过5G基站发送到5G核心网；
所述网络中心控制器用于为不同业务类型的数据流基于虚拟路由平面进行路由计算；为数据流分配计算得到的虚拟路由节点；并通过所述5G切片控制器将虚拟路由节点的业务的数据流，映射到对应的底层物理节点对该数据流进行路由，完成数据流在5G核心网中的传输。
本发明还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时用于实现上述的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序可被至少一个处理器所执行，以使所述至少一个处理器执行上述的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法的步骤。
本发明技术方案中，对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。针对融合网络场景下多业务承载的特点，本发明构建多个虚拟路由平面网络的架构，可以实现对不同业务请求的差异化响应；并且通过对虚拟路由平面的动态带宽资源调整，综合考虑节点资源利用率、吞吐量、服务器部署成本、时延等的影响以实现对多业务路由选择的最优化调整；从而可以支撑融合网络的多业务高效传输，提高网络资源利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由***的架构示意图；
图2为本发明实施例提供的虚拟路由平面映射关系的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种虚拟路由平面的带宽资源调整的方法流程图；
图5为本发明实施例提供的一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由装置的内部框图；
图6、7为本发明实施例提供的路由方法和现有路由方法的对比实验的仿真结果示意图；
图8为本发明实施例提供的一种计算机设备硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明的发明人考虑到，SDN是一种软件定义网络，可以将网元设备，转发平面及控制平面完全分离，实现网络集中管理，增强网络灵活性，从而更好地满足用户定制化需求。由此，本发明的虚拟路由平面技术正是将SDN应用于融合终端承载网、核心网，从而能够为不同业务按需定制虚拟路由平面。
具体地，本发明提出了一种虚拟路由平面的技术，可以将底层物理网络部分划分为一系列相互独立的逻辑网络分别组成一系列虚拟路由平面，每个逻辑网络服务于一类业务场景，满足此类业务承载需求。在此基础上，本发明提出了一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方案，不同子网承载不同类型的业务，SDN控制器按需分配底层带宽资源，并以路由节点之间的传输时延为权值，为同类多业务的传输选择最优的路由传输路径，减少发送方和接收方的端到端传输时延，从而可以支撑多业务高效传输，提高网络资源利用率，提升网络的传输效率。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
如图1所示，本发明提出一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由***的架构，主要包括：网络中心控制器、融合终端、5G切片控制器、5G核心网。
其中，电力场景的融合网络中通常包括多种类型电力业务，每类业务都会由相应的业务终端或***支撑，业务终端产生不同业务类型的数据流后通过多种无线接入方式传输至融合终端；
融合终端将不同业务类型的数据流通过5G基站发送到5G核心网进行传输：融合终端采用5G空口与5G基站进行通信或直接经过MEC设备接入网关。5G基站接收到融合终端传输的各种类型的数据流后，将接收的数据流经过MEC设备进行TSN(时间敏感网络)数据流格式转换，产生TSN数据流；进而将产生的TSN数据流通过网关发送到5G核心网进行传输；
网络中心控制器负责整个网络的拓扑维护，底层物理网络与虚拟路由平面映射以及基础路由计算；也就是说，网络中心控制器为不同业务类型的数据流基于虚拟路由平面进行路由计算；为数据流分配计算得到的虚拟路由节点；
5G切片控制器将来自虚拟路由平面的业务输入桥接到5G网络切片中，保证多个虚拟路由平面能够与底层物理资源建立完整的映射关系，保证融合终端中各通信技术的成功接入，完成对业务的差异化承载。
也就是说，网络中心控制器通过5G切片控制器将虚拟路由节点的业务的数据流输入桥接到5G网络切片中，映射到对应的底层物理节点对该数据流进行路由，完成数据流在5G核心网中的传输。
5G核心网基础设施层则定义了基础设施控制器，负责配置和管理虚拟网络资源。
图1中虚拟路由平面承载不同业务类型的数据流，网络中心控制器负责维护虚拟路由平面的资源集，根据业务变化，动态调整虚拟路由平面，为同类业务提供最优路由策略，支撑多业务高效传输，提高网络资源利用率。
针对不同业务的服务质量需求，按需分配带宽资源，如图2所示，本发明构建了多个虚拟路由平面分别对应不同业务类型，承载不同业务类型的数据流；将不同种类业务进行区分，同时，在此基础上，网络中心控制器以传输时延为权值，采用Dijskra(迪杰斯特拉)算法，选择最优的信息传输路由用作业务传输。当业务数量增多，高优先级业务接入后，动态调整路由平面集，重新计算权值，更新传输路由，从而降低网络损耗，提高网络性能。
具体地，本发明构建区分业务类型的虚拟路由平面，例如，电力物联网业务主要分为数据采集和非连续有限控制两类，其业务特性决定物联网数据突发性强，用户分布较为随机，实时性要求高。因此，本发明根据业务数据量和实时性要求划分业务优先级，简化业务类型，如表1所示：
表1
业务 时延要求 宽带要求 优先级
控制类业务 <1ms 50kbps Pr＝1
量测业务 <1s <10kbps Pr＝5
安全监控业务 <1s <10kbps Pr＝2
环境信息采集业务 <1s <50kbps Pr＝6
多媒体业务 <50ms 3Mbps Pr＝3
数据传输业务 <20ms <1Mbps Pr＝4
业务数据流的传输需要考虑业务要求的时延Pdelay，带宽Pbw以及业务优先级Pr，用Pw表示业务传输需求向量：Pw＝(Pdelay，Pbw，Pr)；
针对不同业务需求，需要调度不同数量的底层物理资源，为了对下层资源进行灵活的调动和搭配，本发明创建面向业务的虚拟路由平面，每一类型业务的数据流由一个对应的虚拟路由平面承载。
首先，底层物理网络会被划分为一系列相互独立的逻辑网络，逻辑网络包含若干虚拟路由节点。对于虚拟路由节点pv∈Nv，底层物理节点qs∈Ns，满足：MN(pv)＝qs；
其中，MN是节点映射函数，表示虚拟路由节点pv与底层物理节点qs之间的映射关系。网络中心控制器随机选择若干虚拟路由节点组成虚拟链路，对于虚拟链路lv∈Ev，满足：ML(lv)＝(p1，p2，...，pk)，k≥2，和带宽限制条件B(pi)≤B(qi)；
其中，pi表示第i个虚拟路由节点，qi表示pi对应的底层物理节点；ML为链路组成函数，虚拟链路由多个满足条件的虚拟路由节点组成。
进而，网络中心控制器将多个虚拟链路拟合构成虚拟路由平面Nb＝(l1，l2，...，lk)，k≥2；对于虚拟路由平面Nb，其带宽总量是各链路带宽之和，满足：
不同的虚拟路由平面在网络中心控制器的调用下会形成不同的服务功能链，承载不同的业务，对于业务会有对应的路由平面承载该业务，满足：/>
虚拟路由平面集包含所有虚拟路由平面：/>带宽资源集则包含各虚拟路由平面的带宽：/>其中，|Pw|代表数据流的业务类型总和。
本发明的虚拟路由平面调整本质上是资源带宽的优化问题，当底层物理网络中高优先级业务数量增加，带宽资源分配不平衡时，需要动态调整带宽资源，达到降低业务时延、提高吞吐量的效果。
对于虚拟路由平面Na，其二元组(Pa，Ba)中，Pa表示Na所承载的数据流的业务类型的优先级，亦即Na的优先级；Ba表示Na的带宽资源。当Na带宽资源不足时，遍历业务优先级比Na低的虚拟路由平面，通过网络中心控制器回收这些虚拟路由平面的空闲资源。
由于底层物理节点与虚拟路由平面的虚拟路由节点之间存在映射关系，因此回收的方法是减少原虚拟路由平面中的虚拟路由节点，同时向Na中增加虚拟路由节点，协同调整虚拟路由平面集。约束条件包括：
优先级的约束关系：Pa＞Pi；
带宽的约束关系：Na所能获得的带宽增量ba不超过低虚拟优先级路由平面带宽减少总量：Ba+ba≤∑(Bi-bi)；
bM＝(b1，b2，...，bk)，k＝|Pw|表示各个虚拟路由平面需要增加的带宽，有空闲带宽的虚拟路由平面增加量为0。
为提高资源利用率，本发明以各类业务权重与业务每秒传输数据量的乘积之和F值作为虚拟路由平面集动态调整的目标函数值，如式1所示；业务权重由业务优先级决定，表述如下：其中，优先级为pr的业务的权重为/>
其中，表示优先级为Pi的虚拟路由平面承载的业务数据流的数量；/>表示优先级为Pi的虚拟路由平面的带宽，/>表示优先级为Pi的业务的权重；|Pw|代表数据流的业务类型总和。
基于上述的融合网络中基于虚拟路由平面的路由***，本发明实施例提供了的一种应用于网络中心控制器中的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法，流程如图3所示，包括如下步骤：
步骤S301：网络中心控制器对于当前待路由的数据流，确定承载该数据流的虚拟路由平面Na；
本步骤中，网络中心控制器对于当前待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na。
步骤S302：网络中心控制器判断所述数据流所需带宽资源是否大于该虚拟路由平面Na的剩余带宽资源；若是，则执行步骤S303进行虚拟路由平面的带宽资源调整；否则，直接执行步骤S304在虚拟路由平面Na中为该数据流进行路由计算；
步骤S303：网络中心控制器进行虚拟路由平面的带宽资源调整；
本步骤中，网络中心控制器将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到承载该数据流的虚拟路由平面中，以满足该数据流所需带宽资源；
具体地，网络中心控制器将承载该数据流的虚拟路由平面Na作为待增加带宽资源的虚拟路由平面，进行虚拟路由平面的带宽资源调整的具体方法流程，如图4所示，包括如下子步骤：
子步骤S401：网络中心控制器计算优先级低于Pa的虚拟路由平面的剩余带宽资源总和；
子步骤S402：网络中心控制器判断优先级低于Pa的虚拟路由平面的剩余带宽资源总和是否可以满足Na承载所述数据流所需带宽资源；若是，则执行子步骤S403将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na中；否则，执行子步骤S404针对所有虚拟路由平面回收带宽资源；
子步骤S403：将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na中；
本子步骤中，作为一种较优的实施方式，若存在多种将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na可以满足Na承载所述数据流所需带宽资源的节点调整方案，则针对每种节点调整方案，根据上述式1计算对应的F值；确定最大F值为最优目标值Fmax，保证带宽全局分配最优化；根据Fmax所对应的节点调整方案，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na。
子步骤S404：针对所有虚拟路由平面回收带宽资源。
本子步骤中，将所有虚拟路由平面的剩余带宽资源进行回收；若回收的带宽资源可以满足Na承载所述数据流所需带宽资源，且存在多种将其它虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na可以满足Na承载所述数据流所需带宽资源的节点调整方案，则针对每种节点调整方案，根据上述式1计算对应的F值；确定最大F值为最优目标值Fmax，保证带宽全局分配最优化；根据Fmax所对应的节点调整方案，将相应虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na。
步骤S304：网络中心控制器在虚拟路由平面Na中为该数据流进行路由计算；
本步骤中，网络中心控制器可以利用迪杰斯特拉算法在虚拟路由平面Na中为该数据流进行路由计算；较佳地，以VW为权值利用迪杰斯特拉算法进行路由计算，其中，VW为所有虚拟路由平面中数据流的传输时延的总和。
具体地，以虚拟路由节点之间的传输时延为权值，为每类业务选择最优的传输路由。假设某类业务源端为α，目的端为β，那么该业务的传输时延可表示为：其中，n为α到β经过的虚拟路由节点的数量；θα，β≤Pdelay，表示保证虚拟路由平面的业务传输时延必须小于等于它所承载业务的时延要求。
其中di，i+1表示业务传输过程中虚拟路由节点i，i+1之间的时延，表示为：k为节点i，i+1之间虚拟链路单位时间传输的所述业务的数据包数量；其中为节点i，i+1之间虚拟链路单位时间所述业务的数据包传输的数据量，Bl为虚拟路由节点i，i+1所在虚拟链路的带宽，本发明假定链路数据传输速率与链路带宽相等。
为优化全局优化路由平面集的传输时延，得到目标函数如式2所示：
其中|Pw|代表数据流的业务类型的总和，代表所有虚拟路由平面中数据流整体的传输时延。
步骤S305：网络中心控制器通过5G切片控制器基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。
基于上述的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法，本发明实施例提供了一种设置于网络中心控制器的融合网络中基于虚拟路由平面的路由装置，内部结构如图5所示，包括：路由平面确定模块501、带宽资源调整模块502、虚拟路由节点计算模块503、路由控制模块504；
路由平面确定模块501用于对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；
带宽资源调整模块502用于在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；
虚拟路由节点计算模块503用于在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；
路由控制模块504用于基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。
本发明实施例提供的融合网络中基于虚拟路由平面的路由装置中的各模块的功能具体实现方法可参数上述图3所示流程各步骤方法，此处不再赘述。
本发明在Windows***下使用MATLAB拓扑仿真软件模拟底层物理链路的节点拓扑关系，对于中间转发节点来说，由于MATLAB中没有提供对转发路由的仿真，仿真***采用一些转发节点来代替路由功能。利用MATLAB设定的20个固定数量节点的拓扑结构，使用本发明构建虚拟路由平面结构模型和传统构造方式生成拓扑结构模型，并对两种生成拓扑进行比较。
从数据源端发送固定大小的数据包，单一数据包初始设定1024bytes，总数据量控制在10Mb以内，目标端接收数据并记录每个路径节点的吞吐量。由图6可知，在不断增大发送数据量的过程中，传统算法中的节点吞吐率呈现先急剧增大后转为缓慢增长的趋势，节点的吞吐量分布不均容易导致数据积攒到部分节点中，影响其它节点数据传输。本发明的基于虚拟路由平面的路由方案(PSO-SA算法)中，业务链路选择灵活自由，节点的吞吐率变化情况随数据量增大是缓慢均匀增加且节点中的数据量分布均匀，做到了在各节点之间的数据传输分布平衡。
虚拟路由平面中的部分边缘节点不但接收数据，也充当了云转发服务的功能。在大量业务的链路部署选择中，不仅要考虑自身节点的吞吐效率，还要考虑链路切换后的满意度。我们使用链路压力表示链路满意度，链路压力表示在链路上能够同时发送固定大小数据包的最大数量；路径平均链路压力则是全局链路压力总和的平均值。在链路部署完成之后，底层拓扑映射到逻辑网络时会产生节点链路连接的差异化，逻辑链路的信息处理能力限制了底层物理链路的实际传输，当应用层的数据发送节点不断增多、通信量不断增大时，造成了物理拓扑网络中链路压力的明显增大，需要根据链路选择算法，重新进行业务链路选择。本发明基于虚拟路由平面的路由方法(PSO-SA算法)则在底层上利用了链路传输时延和可用带宽信息，从而在物理拓扑层面有效规避了链路拥塞，映射到应用层逻辑网络结构中的连接链路压力也相对较小。如图7所示，当节点数量一定时，本发明虚拟路由平面结构中传输路径的平均链路压力明显减少。进一步证明了本发明的基于虚拟路由平面的路由方法能够有效缓解链路压力、减少链路拥塞，从整体上提高网络拓扑构造模型的优势。
本发明技术方案中，对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。针对融合网络场景下多业务承载的特点，本发明构建多个虚拟路由平面网络的架构，可以实现对不同业务请求的差异化响应；并且通过对虚拟路由平面的动态带宽资源调整，综合考虑节点资源利用率、吞吐量、服务器部署成本、时延等的影响以实现对多业务路由选择的最优化调整；从而可以支撑融合网络的多业务高效传输，提高网络资源利用率。
图8示意性示出了根据本申请实施例的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法的计算机设备1300的硬件架构示意图。本实施例中，计算机设备1300是一种能够按照事先设定或者存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备。例如，可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、机架式服务器、刀片式服务器、塔式服务器或机柜式服务器(包括独立的服务器，或者多个服务器所组成的服务器集群)等。如图8所示，计算机设备1300至少包括但不限于：可通过***总线相互通信链接存储器1310、处理器1320、网络接口1330。其中：
存储器1310至少包括一种类型的计算机可读存储介质，可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，存储器1310可以是计算机设备1300的内部存储模块，例如该计算机设备1300的硬盘或内存。在另一些实施例中，存储器1310也可以是计算机设备1300的外部存储设备，例如该计算机设备1300上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，简称为SMC)，安全数字(Secure Digital，简称为SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，存储器1310还可以既包括计算机设备1300的内部存储模块也包括其外部存储设备。本实施例中，存储器1310通常用于存储安装于计算机设备1300的操作***和各类应用软件，例如融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法的程序代码等。此外，存储器1310还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
处理器1320在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器1320通常用于控制计算机设备1300的总体操作，例如执行与计算机设备1300进行数据交互或者通信相关的控制和处理等。本实施例中，处理器1320用于运行存储器1310中存储的程序代码或者处理数据。
网络接口1330可包括无线网络接口或有线网络接口，该网络接口1330通常用于在计算机设备1300与其他计算机设备之间建立通信链接。例如，网络接口1330用于通过网络将计算机设备1300与外部终端相连，在计算机设备1300与外部终端之间的建立数据传输通道和通信链接等。网络可以是企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)、全球移动通讯***(Global System ofMobile communication，简称为GSM)、宽带码分多址(Wideband CodeDivision Multiple Access，简称为WCDMA)、4G网络、5G网络、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi等无线或有线网络。
需要指出的是，图8仅示出了具有部件1310-1330的计算机设备，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的部件，可以替代的实施更多或者更少的部件。
在本实施例中，存储于存储器1310中的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法还可以被分割为一个或者多个程序模块，并由一个或多个处理器(本实施例为处理器1320)所执行，以完成本申请实施例。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法，其特征在于，包括：
对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；
在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；
在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；
基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若该数据流所需带宽资源小于等于Na的剩余带宽资源，则：
直接在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na，具体包括：
若优先级低于Pa的虚拟路由平面的剩余带宽资源总和能满足Na承载所述数据流所需带宽资源，且存在多种将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na能满足Na承载所述数据流所需带宽资源的节点调整方案，则：
针对每种节点调整方案，根据式1计算对应的F值；
确定最大F值为最优目标值fmax，保证带宽全局分配最优化；
根据Fmax所对应的节点调整方案，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na；
其中，Pa为Na的优先级，式1表示如下：
其中，表示优先级为Pi的虚拟路由平面承载的业务数据流的数量；/>表示优先级为Pi的虚拟路由平面的带宽，/>表示优先级为Pi的业务的权重；|Pw|代表数据流的业务类型总和。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
若优先级低于Pa的虚拟路由平面的剩余带宽资源总和不能满足Na承载所述数据流所需带宽资源，则：
将所有虚拟路由平面的剩余带宽资源进行回收；
若回收的带宽资源能满足Na承载所述数据流所需带宽资源，且存在多种将其它虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na能满足Na承载所述数据流所需带宽资源的节点调整方案，则：
针对每种节点调整方案，根据式1计算对应的F值；
确定最大F值为最优目标值Fmax，保证带宽全局分配最优化；
根据Fmax所对应的节点调整方案，将相应虚拟路由平面中的虚拟路由节点调整到Na。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在Na中为该数据流进行路由计算，具体包括：
利用迪杰斯特拉算法在Na中为该数据流进行路由计算。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用迪杰斯特拉算法在Na中为该数据流进行路由计算，具体为：
以VW为权值利用迪杰斯特拉算法进行路由计算，其中，VW为所有虚拟路由平面中数据流的传输时延的总和。
7.一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由装置，设置于网络中心控制器中，其特征在于，包括：
路由平面确定模块，用于对于待路由的数据流，根据该数据流的业务类型，确定优先级与该业务类型的优先级相应的虚拟路由平面，作为承载该数据流的虚拟路由平面Na；
带宽资源调整模块，用于在该数据流所需带宽资源大于Na的剩余带宽资源时，将优先级更低的虚拟路由平面中的虚拟路由节点，调整到Na中，以满足该数据流所需带宽资源；
虚拟路由节点计算模块，用于在Na中为该数据流进行路由计算，为该数据流分配计算得到的虚拟路由节点；
路由控制模块，用于基于分配的虚拟路由节点所对应的底层物理节点对该数据流进行路由。
8.一种融合网络中基于虚拟路由平面的路由***，包括：融合终端、5G切片控制器、5G核心网，其特征在于，还包括：如权利要求7所述的网络中心控制器；其中，
所述融合终端用于将不同业务类型的数据流通过5G基站发送到5G核心网；
所述网络中心控制器用于为不同业务类型的数据流基于虚拟路由平面进行路由计算；为数据流分配计算得到的虚拟路由节点；并通过所述5G切片控制器将虚拟路由节点的业务的数据流，映射到对应的底层物理节点对该数据流进行路由，完成数据流在5G核心网中的传输。
9.一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时用于实现权利要求1～6中任意一项所述的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法的步骤。
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内存储有计算机程序，所述计算机程序可被至少一个处理器所执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1～6中任意一项所述的融合网络中基于虚拟路由平面的路由方法的步骤。
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