虚拟化无线传感网络的映射方法、装置、存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了虚拟化无线传感网络的映射方法、装置、存储介质，方法包括：接收多个随机到达的虚拟传感网络请求；根据虚拟传感网络请求中的请求资源以及请求带宽，为所述虚拟传感网络请求分配实际的节点资源以及链路带宽，根据分配的节点资源以及链路带宽计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益；按照收益从大到小的顺序，选择虚拟传感网络请求；对选择的虚拟传感网络请求中的待映射的虚拟传感节点以及链路进行协同映射，映射完成后选择下一个虚拟传感网络请求并进行映射，重复上述步骤直至完成所有到达的虚拟传感网络请求的映射。本发明专利技术提供的虚拟化无线传感网络的映射方法、装置、存储介质可以降低映射时延，并减少资源消耗。

Mapping method, device and storage medium of virtual wireless sensor network

【技术实现步骤摘要】
虚拟化无线传感网络的映射方法、装置、存储介质
本专利技术是关于无线传感网络，特别是关于一种虚拟化无线传感网络的映射方法、装置、存储介质。
技术介绍
随着微机电系统(英文全称：Micro-Electro-MechanismSystem,英文缩写：MEMS)、片上系统(英文全称：SystemonChip，英文缩写：SOC)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,无线传感网络(英文全称：WirelessSensorNetworks,英文缩写WSN)技术应运而生，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。这成为当前所有领域内的新热点。无线传感器网络由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。传统无线传感网络的资源部署主要面向特定领域和任务，已部署的传感网资源无法重用于其他任务，新的任务需要重新部署资源，造成资源利用率低。此外，传感器节点采用电池供电，因此其能量有限，为了延长其网络寿命需要考虑如何最小化部署区域内的传感器节点的能耗。虚拟化传感网将网络虚拟化技术引入传感网中，使得多个任务可共享已部署的传感网资源，适应新任务的发展需求，提高资源利用率。虚拟化传感网将网络服务提供者解耦为基础设施提供者和服务提供者，基础设施提供者负责提供底层的物理网络资源，服务提供者负责创建虚拟传感网络为用户提供不同的服务，即不同的虚拟传感网络代表不同的任务需求。带有用户需求的虚拟传感网络称为虚拟传感网络请求，虚拟传感网络映射问题是将虚拟传感网络请求映射至底层的物理传感网络为用户提供服务，如图1所示，其为虚拟传感网络映射方式的结构示意图，服务提供者根据应用层中用户的需求和服务特性向基础设施提供者发出虚拟传感网络请求，基础设施提供者根据虚拟传感网络请求提供物理资源，将虚拟传感网络请求映射至传感基础设施层的底层传感网络，而这一问题已被证明为NP-hard问题现有技术中，首先对接收到的多个虚拟传感网络请求进行随机选择，针对选择后的虚拟传感网络请求进行先节点映射后链路映射，且传感网中的传感器节点能量受限，没有考虑传感网络中的能耗问题。基于此，本申请的专利技术人发现，上述方法可能会导致两个虚拟传感节点映射至底层的两个物理传感节点之间的物理链路距离太远，不仅带来更大的时延，也消耗更多的资源。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供虚拟化无线传感网络的映射方法、装置、存储介质，其能够降低映射时延，并减少资源消耗。为实现上述目的，本专利技术提供了一种虚拟化无线传感网络的映射方法，包括：接收多个随机到达的虚拟传感网络请求，其中，所述虚拟传感网络请求中包括待映射虚拟传感网络的虚拟传感节点、所述虚拟传感节点的请求资源、链路、以及链路的请求带宽；根据虚拟传感网络请求中的请求资源以及请求带宽，为所述虚拟传感网络请求分配实际的节点资源以及链路带宽，根据分配的节点资源以及链路带宽计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益；按照收益从大到小的顺序，选择虚拟传感网络请求；对选择的虚拟传感网络请求中的待映射的虚拟传感节点以及链路进行协同映射，映射完成后选择下一个虚拟传感网络请求并进行映射，重复上述步骤直至完成所有到达的虚拟传感网络请求的映射。在一优选的实施方式中，所述对选择的虚拟传感网络请求中的待映射的虚拟传感节点以及链路进行协同映射包括：对选择的虚拟传感网络请求中的每一个待映射的虚拟传感节点构建候选物理传感节点列表，其中，所述候选的物理传感节点列表中存储的物理传感节点的剩余资源大于待映射的虚拟传感节点nu的请求资源；计算候选物理传感节点列表中物理传感节点的重要性；针对所述选择的虚拟传感网络请求中的多个待映射的虚拟传感节点，分别选择与所述待映射的虚拟传感节点对应的一个物理传感节点，将选择的多个物理传感节点作为一组映射节点，所述选择方法为按照候选物理传感节点列表中物理传感节点的重要性进行依次选择；在一组映射节点中，通过最短路径算法找出各节点间的最短路径，形成一组最短路径；若所述一组最短路径的带宽均满足所述链路的请求带宽，则将所述一组映射节点以及所述一组最短路径作为一组映射方案；计算该组映射方案的传感网的能耗；重复上述步骤，分别计算多组映射方案的传感网的能耗，选择传感网的能耗最小的一组映射方案作为待映射的虚拟传感节点的映射方案。在一优选的实施方式中，所述根据分配的节点资源以及链路带宽计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益包括：根据公式一计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益，所述公式一包括：其中，AV(ni)为物理传感网络为虚拟传感节点ni分配的资源，band(lV(ni,nj))为物理传感网络为虚拟传感节点ni以及nj之间的链路分配的带宽，NV表示虚拟传感网络中的虚拟节点集合，LV表示虚拟传感网络中的虚拟链路集合。在一优选的实施方式中，所述计算候选物理传感节点列表中物理传感节点的重要性包括:根据公式二计算候选物理传感节点列表中物理传感节点ni的重要性IM(ni)，所述公式二为：其中，D(ni)为节点ni的度，节点的接近度为CL(ni)，其表示节点ni与其所在网络中所有其他节点之间的最短路径距离之和的倒数，deg(ni,nj)为节点ni与节点nj之间的度，d(ni,nj)为节点ni与其所在网络中所有其他节点之间的最短路径距离之和。在一优选的实施方式中，所述计算该组映射方案对应的传感网的能耗，以及重复上述步骤，分别对多组映射方案进行传感网的能耗计算，选择传感网的能耗最小的一组映射方案作为待映射的虚拟传感节点的映射方案，包括：初始化多组映射方案的个体最佳位置Xpbest＝Xi，初始化多组映射方案的个体最佳位置对应的适应度函数值f(Xpbest)，并将适应度函数值中的最小值对应的个体最佳位置初始化为全局最优位置Xgbest；计算一组映射方案的适应度函数f(X)，其中所述适应度函数f(Xi)表示虚拟传感网络映射采用映射方案Xi时对应传感网的能耗；如果当前计算的适应度函数值f(Xi)小于之前确定的个体最佳位置对应的适应度函数值f(Xpbest)，则将当前计算的适应度函数值f(Xi)对应的位置Xi作为该映射方案的个体最佳位置Xpbest；如果重新确定的个体最佳位置Xpbest对应的适应度函数值f(Xpbest)小于之前确定的全局最佳位置对应的适应度函数值时，重新确定的个体最佳位置Xpbest作为全局最佳位置Xgbest；当重复次数小于预设次数时，重复上述步骤，计算下一组映射方案的适应度函数并进行个体最佳位置Xpbest以及全局最佳位置Xgbest的判断；当重复次数为预设次数时，与全局最佳位置Xgbest对应的映射方案的位置向量为传感网的能耗最小的一组映射方案。本专利技术提还供了一种虚拟化无线传感网络的映射装置，包括：接收模块，用于接收多个随机到达的虚拟传感网络请求，其中，所述虚拟传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟化无线传感网络的映射方法，其特征在于，包括：/n接收多个随机到达的虚拟传感网络请求，其中，所述虚拟传感网络请求中包括待映射虚拟传感网络的虚拟传感节点、所述虚拟传感节点的请求资源、链路、以及链路的请求带宽；/n根据虚拟传感网络请求中的请求资源以及请求带宽，为所述虚拟传感网络请求分配实际的节点资源以及链路带宽，根据分配的节点资源以及链路带宽计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益；/n按照收益从大到小的顺序，选择虚拟传感网络请求；/n对选择的虚拟传感网络请求中的待映射的虚拟传感节点以及链路进行协同映射，映射完成后选择下一个虚拟传感网络请求并进行映射，重复上述步骤直至完成所有到达的虚拟传感网络请求的映射。/n

【技术特征摘要】
1.一种虚拟化无线传感网络的映射方法，其特征在于，包括：
接收多个随机到达的虚拟传感网络请求，其中，所述虚拟传感网络请求中包括待映射虚拟传感网络的虚拟传感节点、所述虚拟传感节点的请求资源、链路、以及链路的请求带宽；
根据虚拟传感网络请求中的请求资源以及请求带宽，为所述虚拟传感网络请求分配实际的节点资源以及链路带宽，根据分配的节点资源以及链路带宽计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益；
按照收益从大到小的顺序，选择虚拟传感网络请求；
对选择的虚拟传感网络请求中的待映射的虚拟传感节点以及链路进行协同映射，映射完成后选择下一个虚拟传感网络请求并进行映射，重复上述步骤直至完成所有到达的虚拟传感网络请求的映射。


2.根据权利要求1所述的映射方法，其特征在于，所述对选择的虚拟传感网络请求中的待映射的虚拟传感节点以及链路进行协同映射包括：
对选择的虚拟传感网络请求中的每一个待映射的虚拟传感节点构建候选物理传感节点列表，其中，所述候选的物理传感节点列表中存储的物理传感节点的剩余资源大于待映射的虚拟传感节点nu的请求资源；
计算候选物理传感节点列表中物理传感节点的重要性；
针对所述选择的虚拟传感网络请求中的多个待映射的虚拟传感节点，分别选择与所述待映射的虚拟传感节点对应的一个物理传感节点，将选择的多个物理传感节点作为一组映射节点，所述选择方法为按照候选物理传感节点列表中物理传感节点的重要性进行依次选择；
在一组映射节点中，通过最短路径算法找出各节点间的最短路径，形成一组最短路径；
若所述一组最短路径的带宽均满足所述链路的请求带宽，则将所述一组映射节点以及所述一组最短路径作为一组映射方案；
计算该组映射方案的传感网的能耗；
重复上述步骤，分别计算多组映射方案的传感网的能耗，选择传感网的能耗最小的一组映射方案作为待映射的虚拟传感节点的映射方案。


3.根据权利要求2所述的映射方法，其特征在于，所述根据分配的节点资源以及链路带宽计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益包括：
根据公式一计算映射虚拟传感网络请求所获得的相应收益，所述公式一包括：



其中，AV(ni)为物理传感网络为虚拟传感节点ni分配的资源，band(lV(ni,nj))为物理传感网络为虚拟传感节点ni以及nj之间的链路分配的带宽，NV表示虚拟传感网络中的虚拟节点集合，LV表示虚拟传感网络中的虚拟链路集合。


4.根据权利要求2所述的映射方法，其特征在于，所述计算候选物理传感节点列表中物理传感节点的重要性包括:
根据公式二计算候选物理传感节点列表中物理传感节点ni的重要性IM(ni)，所述公式二为：



其中，D(ni)为节点ni的度，节点的接近度为CL(ni)，其表示节点ni与其所在网络中所有其他节点之间的最短路径距离之和的倒数，deg(ni,nj)为节点ni与节点nj之间的度，d(ni,nj)为节点ni与其所在网络中所有其他节点之间的最短路径距离之和。


5.根据权利要求2所述的映射方法，其特征在于，所述计算该组映射方案对应的传感网的能耗，以及重复上述步骤，分别对多组映射方案进行传感网的能耗计算，选择传感网的能耗最小的一组映射方案作为待映射的虚拟传感节点的映射方案，包括：
初始化多组映射方案的个体最佳位置Xpbest＝Xi，初始化多组映射方案的个体最佳位置对应的适应度函数值f(Xpbest)，并将适应度函数值中的最小值对应的个体最佳位置初始化为全局最优位置X...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良，王峥，王于波，邹洪森，刘志远，丁岳，奥琛，杨文，吴超，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国网宁夏电力有限公司，国网宁夏电力有限公司检修公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11