專利名稱：一種面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種虛擬路由器組成的虛擬網(wǎng)，尤其涉及一種針對差異化業(yè)務(wù)構(gòu)建虛 擬網(wǎng)之前的聚類方法。
背景技術(shù)：
虛擬網(wǎng)是一種分層的網(wǎng)絡(luò)，主要可分為多類型用戶網(wǎng)絡(luò)接入層、物理基礎(chǔ)設(shè)施提 供層、虛擬網(wǎng)提供層以及差異化服務(wù)提供層。參見

圖1，其中多類型用戶網(wǎng)絡(luò)接入層可支持 包括互聯(lián)網(wǎng)用戶、電信網(wǎng)用戶和廣電網(wǎng)用戶等多用戶類型，他們統(tǒng)一連接至物理基礎(chǔ)設(shè)施 提供層；物理基礎(chǔ)設(shè)施提供層把資源映射為虛擬網(wǎng)提供層；差異化服務(wù)提供層是各種用戶 業(yè)務(wù)的實(shí)際承載實(shí)體，由多個虛擬網(wǎng)絡(luò)抽象而成，每個虛擬網(wǎng)可以承載一種或者多種具有 相似特征的業(yè)務(wù)，比如IPTV、視頻點(diǎn)播等，物理基礎(chǔ)設(shè)施提供層中的所有資源均可以根據(jù)各 種業(yè)務(wù)的特定要求，統(tǒng)一分配到各虛擬網(wǎng)中。物理基礎(chǔ)設(shè)施提供層是由可編程路由交換節(jié) 點(diǎn)所組成的核心網(wǎng)絡(luò)，它既為多種網(wǎng)絡(luò)用戶提供靈活的接入服務(wù)，還通過平臺化、組件化、 構(gòu)件化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個路由器功能的可重構(gòu)以及性能可編程調(diào)整，為虛擬網(wǎng)提供靈活的構(gòu) 建運(yùn)行平臺，它可提供IPv4、IPv6、MPLS/VPN、IPTV、FPBN和真實(shí)地址等多種虛擬網(wǎng)。一個 路由器可以支持多類業(yè)務(wù)，即在不同端口上運(yùn)行不同協(xié)議的業(yè)務(wù)，在同一端口上也可以運(yùn) 行同一協(xié)議的不同類型業(yè)務(wù)。虛擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以為下一代網(wǎng)絡(luò)提供更加靈活、有服務(wù)保障的 業(yè)務(wù)，用戶不需要了解網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的Qos (Quality of krvice)特征值細(xì)節(jié)，只需要提出用 戶需求，通過業(yè)務(wù)聚類把需求映射到相應(yīng)的業(yè)務(wù)類型中，通過業(yè)務(wù)類型所設(shè)定的參數(shù)構(gòu)建 相應(yīng)的虛擬網(wǎng)得到用戶滿意的服務(wù)質(zhì)量。因此用戶需求與業(yè)務(wù)類型的對應(yīng)就顯得格外的重 要，因?yàn)橄乱淮W(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型的多樣性、不確定性都要求我們設(shè)計(jì)聚類模型時能抽象出本 質(zhì)的特性并考慮其兼容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法，結(jié)合虛 擬網(wǎng)建網(wǎng)需求，采用二次聚類的方法對目前各種業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一劃分，實(shí)現(xiàn)簡便，業(yè)務(wù)聚類的 結(jié)果具有動態(tài)普適性，該方法效率高，靈活性好。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法，針對用戶業(yè)務(wù)聚類定義層次化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從 而完成面向業(yè)務(wù)的虛擬網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的生成，其包括如下步驟
首先，針對用戶不同業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)出的業(yè)務(wù)特征參數(shù)進(jìn)行分析、抽象，選定感知網(wǎng)絡(luò)性 能的參數(shù)；
其次，通過一次聚類計(jì)算特定時間范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)帶寬隨時間的波動率來判斷該資源的 動態(tài)特性，確定業(yè)務(wù)是否需要進(jìn)行資源動態(tài)調(diào)整；
最后，通過二次聚類，對強(qiáng)動態(tài)資源的業(yè)務(wù)做第二次業(yè)務(wù)聚合，并把用戶需求轉(zhuǎn)換成 聚類特征屬性。
所述業(yè)務(wù)特征參數(shù)的分析過程包括以下方面
用戶業(yè)務(wù)接入的行為與時間段有很大的關(guān)聯(lián)，參照ATM業(yè)務(wù)劃分的依據(jù)，發(fā)現(xiàn)ATM網(wǎng) 業(yè)務(wù)流是單業(yè)務(wù)流，而面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)是多業(yè)務(wù)流。單業(yè)務(wù)流考慮單條鏈路的恒定或可 變速率，多業(yè)務(wù)流可以從不同時段各類業(yè)務(wù)對鏈路的資源占用率變化的情況來劃分業(yè)務(wù)類型。為了提高面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)的資源使用率，假設(shè)一種業(yè)務(wù)用戶資源使用數(shù)是一條 曲線f(x)的話，那么多條近似業(yè)務(wù)用戶資源聚合能使得業(yè)務(wù)曲線擬合程度更佳，因此涉及 到何種業(yè)務(wù)參數(shù)作為衡量近似業(yè)務(wù)的問題
1)結(jié)合底層物理網(wǎng)絡(luò)類型等布局要求；
2)結(jié)合服務(wù)質(zhì)量要求的近似即QoS參數(shù)，但業(yè)務(wù)性質(zhì)盡可能不同，業(yè)務(wù)曲線f(x)波峰 波谷落在不同的時間范圍內(nèi)盡可能大，才能使得曲線擬合的更好；
3)結(jié)合面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)的資源復(fù)用問題即考慮面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)建立運(yùn)行 時間盡可能的接近作為聚類的一個參數(shù)，這樣能保證創(chuàng)建的虛擬網(wǎng)的穩(wěn)定特性。假設(shè)業(yè)務(wù) 流帶寬曲線f(x)與g(y)，在O-M小時內(nèi)取得最大值的時間點(diǎn)不同即Max[f(x)]在^處 取得，Max[g(y)]在ytl處取得則滿足&興7(|，近似業(yè)務(wù)流帶寬曲線擬合后的帶寬將優(yōu)于 單獨(dú)創(chuàng)建2個面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)所耗費(fèi)的帶寬資源。所述業(yè)務(wù)資源動態(tài)調(diào)整的過程第一次聚類包括以下步驟
1)根據(jù)公式(1) (2)計(jì)算特定時間范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)帶寬隨時間的波動大小來判斷該資 源的動態(tài)特性。
權(quán)利要求
1.一種面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法，針對用戶業(yè)務(wù)聚類定義層次化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)， 從而完成面向業(yè)務(wù)的虛擬網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的生成，其特征在于包括如下步驟1)針對用戶不同業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)出的業(yè)務(wù)特征參數(shù)進(jìn)行分析、抽象，選定感知網(wǎng)絡(luò)性能 的參數(shù)；2)通過一次聚類計(jì)算特定時間范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)帶寬隨時間的波動率來判斷該資源的動 態(tài)特性，確定業(yè)務(wù)是否需要進(jìn)行資源動態(tài)調(diào)整；3)通過二次聚類，對強(qiáng)動態(tài)資源的業(yè)務(wù)做第二次業(yè)務(wù)聚合，并把用戶需求轉(zhuǎn)換成聚類 特征屬性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法，其特征在于所述業(yè)務(wù)特 征參數(shù)的分析過程包括以下方面根據(jù)用戶業(yè)務(wù)接入的行為與時間段之間的關(guān)聯(lián)性，參照ATM業(yè)務(wù)劃分的依據(jù)，從不同 時段各類業(yè)務(wù)對鏈路的資源占用率變化的情況來劃分業(yè)務(wù)類型；假設(shè)一種業(yè)務(wù)用戶資源使用數(shù)是一條曲線f(x)，則多條近似業(yè)務(wù)用戶資源使用能使得 業(yè)務(wù)曲線擬合程度更佳，根據(jù)下述步驟獲取感知網(wǎng)絡(luò)性能的參數(shù)1)結(jié)合底層物理網(wǎng)絡(luò)類型布局要求；2)結(jié)合服務(wù)質(zhì)量要求的QoS參數(shù)，使業(yè)務(wù)曲線f(χ)波峰波谷落在不同的時間范圍內(nèi) 盡可能大，從而使得曲線擬合的更好；3)結(jié)合面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)的資源復(fù)用問題即考慮面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)建立運(yùn)行 時間盡可能的接近作為聚類的一個參數(shù)，以保證創(chuàng)建的虛擬網(wǎng)的穩(wěn)定特性；4)設(shè)業(yè)務(wù)流帶寬曲線f(x)與g(y)在O-M小時內(nèi)取得最大值的時間點(diǎn)不同，即 Max[f(x)]在&處取得，Max[g(y)]在yQ處取得，則滿足^^”，近似業(yè)務(wù)流帶寬曲線擬合 后的帶寬將優(yōu)于單獨(dú)創(chuàng)建2個面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)所耗費(fèi)的帶寬資源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法，其特征在于所述業(yè)務(wù)資 源動態(tài)調(diào)整的過程第一次聚類包括以下步驟1)所有可達(dá)鏈路上第一次有業(yè)務(wù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，計(jì)算特定時間范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)帶寬隨時間 的波動大小來判斷該資源的動態(tài)特性，如果比較2段特定時間范圍內(nèi)業(yè)務(wù)資源帶寬需求比 小于門限值，我們認(rèn)為資源是穩(wěn)定的，第一次聚類結(jié)束，否則我們認(rèn)為資源不穩(wěn)定，跳轉(zhuǎn)步 驟2)；2)如果M小時里不同時間區(qū)域的資源帶寬需求因子差異性越大，我們認(rèn)為資源越不 穩(wěn)定；第一次聚類結(jié)束；通過第一次聚類業(yè)務(wù)劃分為弱動態(tài)資源、實(shí)時強(qiáng)動態(tài)資源、非實(shí) 時強(qiáng)動態(tài)資源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向服務(wù)的虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類方法，其特征在于所述業(yè)務(wù)資 源動態(tài)調(diào)整的過程第二次聚類包括以下步驟1)對應(yīng)三個特征參數(shù)時延、抖動和丟包率標(biāo)準(zhǔn)化指定高保真業(yè)務(wù)，容延遲業(yè)務(wù)，容丟包 業(yè)務(wù)，盡力服務(wù)業(yè)務(wù)四類業(yè)務(wù)的聚類中心Cr=ITuJv,!^, {u、v、w} e {1 3}，r e {1 4}； 其中，高保真業(yè)務(wù)的時延T1為O 100、抖動J1為O 50、丟包率L1為0 0. 1% ；容延遲業(yè) 務(wù)的時延T2為100 400、抖動J2無特殊要求、丟包率L2為0. 1 21 ；容丟包業(yè)務(wù)的時延 T3為0 100、抖動J3為0 50、丟包率L3為0. 1 2% ；2)對每個樣本Xi=ITi,Ji, LJ找到離特征值最近的聚類中心{Tu; Jv, LJ取上限；3)計(jì)算偏差，并將其U、V、w的值分配到C；所標(biāo)明類；4)計(jì)算總偏差，如果總偏差收斂return{ TU, JV, Lff}并終止本算法；否則，返回聚類 失敗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種虛擬路由器組成的虛擬網(wǎng)，尤其涉及一種針對差異化業(yè)務(wù)構(gòu)建虛擬網(wǎng)之前的聚類方法。針對用戶業(yè)務(wù)聚類定義層次化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，進(jìn)而完成面向業(yè)務(wù)的虛擬網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的生成，包括如下步驟首先針對用戶不同業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)出的業(yè)務(wù)特征參數(shù)進(jìn)行分析、抽象，選定感知網(wǎng)絡(luò)性能的參數(shù)；其次，通過一次聚類計(jì)算特定時間范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)帶寬隨時間的波動率來判斷該資源的動態(tài)特性，確定業(yè)務(wù)是否需要進(jìn)行資源動態(tài)調(diào)整；最后，通過二次聚類，對強(qiáng)動態(tài)資源的業(yè)務(wù)做第二次業(yè)務(wù)聚合，并把用戶需求轉(zhuǎn)換成聚類特征屬性。本發(fā)明有效的解決了虛擬網(wǎng)中業(yè)務(wù)聚類問題，能夠推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)真正走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。與傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)聚類技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)簡便，效率高，靈活性好。
文檔編號H04L12/56GK102082718SQ20111004298
公開日2011年6月1日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者劉勤讓, 吳春明, 吳曉春, 廖生權(quán), 張棟, 王保進(jìn), 袁博, 鄔鈞霆, 陳庶樵, 黃萬偉 申請人:中國人民解放軍信息工程大學(xué)