网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，包括：根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型；根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型；采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略。本发明专利技术以恢复故障业务数量最大化为目标，采用粒子群优化算法进行求解，能够解决可用资源有限的约束条件下恢复的故障业务数量较少的问题。

【技术实现步骤摘要】
网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法及装置
本专利技术涉及电力通信网的故障管理
，特别是涉及一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法、装置、终端设备和计算机可读存储介质。
技术介绍
网络切片环境下，基础网络被划分为底层网络和虚拟网络。底层网络包括底层节点和底层链路。虚拟网络包括虚拟节点和虚拟链路。服务提供商通过租用底层网络的资源组建虚拟网络，从而快速为目标用户提供特定的虚拟网服务。由于网络切片后，底层网络上承载的虚拟网服务数量越来越多，如果底层网络出现故障，将导致越来越多的虚拟网服务不可用。目前，已有研究已经取得了较多的研究成果，但是，随着网络的快速发展，核心网络的规模也越来越大，出现网络故障的概率也越来越大，如何在有限资源约束下恢复尽可能多的虚拟网络服务，已成为一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法及装置，能够解决可用资源有限的约束条件下恢复的故障业务数量较少的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，包括：根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型；根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型；采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略。进一步地，所述根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型，具体为：构建底层节点恢复的资源约束条件，采用如下公式：其中，表示故障节点m需要消耗的节点资源数量，Fn表示需要恢复的发生故障的节点的集合，表示故障节点m是否成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示故障节点m已经被成功恢复，当取值为0时，表示故障节点m没有被成功恢复，Ren表示总的节点恢复资源量；构建底层链路恢复资源约束条件，采用公式：其中，表示恢复故障链路mn需要消耗的链路资源数量，Fe表示需要恢复的发生故障的链路组成的集合，表示故障链路mn是否成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示故障链路mn被成功恢复，当取值为0时，表示故障链路mn没有被恢复成功，Ree表示总的链路恢复资源量；构建底层节点分配资源约束条件，采用公式：其中，表示被恢复的发生故障业务需要底层节点为其分配的计算资源数量；cm表示发生故障的底层节点剩余的计算资源容量，Cm表示底层节点总共具有的计算资源数量，Cg表示底层节点发生故障后仍然可承载的虚拟业务所占用的计算资源数量；构建底层链路分配资源约束条件，采用如下公式：其中，表示被恢复的发生故障业务需要底层链路mn为其分配的带宽资源数量；emn表示发生故障的底层链路mn剩余的带宽资源容量，Bmn表示底层链路mn总共具有的带宽资源数量，Bg表示底层链路mn发生故障后仍然可承载的虚拟业务所占用的带宽资源数量；根据所述底层节点恢复的资源约束条件、底层链路恢复资源约束条件、底层节点分配资源约束条件和底层链路分配资源约束条件，建立故障恢复模型的目标函数：其中，表示成功恢复的虚拟网业务的数量，表示发生故障的虚拟网业务集合，表示虚拟业务是否被成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示虚拟业务被成功恢复，当取值为0时，表示虚拟业务未被成功恢复。进一步地，所述根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型，具体为：对粒子群算法中粒子的位置参数和粒子的速度参数进行优化，获得粒子群优化算法模型，其中所述粒子的位置参数表示资源恢复方案，粒子的速度表示资源恢复方案的优化策略。进一步地，所述采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略，具体为：根据故障资源和虚拟业务的映射关系，构建故障资源和虚拟业务的二层关联模型；构建故障资源的二进制字符串Xi，每位表示当前网络资源是否被恢复；参数初始化，其中，所述参数包括：迭代次数MG、粒子群规模N、随机生成粒子的初始位置Xi和额随机生成粒子的初始速度Vi；计算粒子初始位置，包括：计算每个粒子位置的适应度函数值f(Xi)，并将最优的初始位置Xi设置为全局最优初始位置Xgb，将每个粒子的初始位置Xi设置为个体最优初始位置Xpb；更新粒子速度、粒子位置、全局最优初始位置和个体最优初始位置；判断是否达到预设的结束条件，若是，输出最优的Xi，若否，返回执行步骤更新粒子速度、粒子位置、全局最优初始位置和个体最优初始位置。本专利技术实施例还提供一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复装置，包括：故障构建模块、算法构建模块和处理模块，其中，所述故障构建模块，用于根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型；所述算法构建模块，用于根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型；所述处理模块，用于采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略。进一步地，所述故障构建模块，具体用于：构建底层节点恢复的资源约束条件，采用如下公式：其中，表示故障节点m需要消耗的节点资源数量，Fn表示需要恢复的发生故障的节点的集合，表示故障节点m是否成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示故障节点m已经被成功恢复，当取值为0时，表示故障节点m没有被成功恢复，Ren表示总的节点恢复资源量；构建底层链路恢复资源约束条件，采用公式：其中，表示恢复故障链路mn需要消耗的链路资源数量，Fe表示需要恢复的发生故障的链路组成的集合，表示故障链路mn是否成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示故障链路mn被成功恢复，当取值为0时，表示故障链路mn没有被恢复成功，Ree表示总的链路恢复资源量；构建底层节点分配资源约束条件，采用公式：其中，表示被恢复的发生故障业务需要底层节点为其分配的计算资源数量；cm表示发生故障的底层节点剩余的计算资源容量，Cm表示底层节点总共具有的计算资源数量，Cg表示底层节点发生故障后仍然可承载的虚拟业务所占用的计算资源数量；构建底层链路分配资源约束条件，采用如下公式：其中，表示被恢复的发生故障业务需要底层链路mn为其分配的带宽资源数量；emn表示发生故障的底层链路mn剩余的带宽资源容量，Bmn表示底层链路mn总共具有的带宽资源数量，Bg表示底层链路mn发生故障后仍然可承载的虚拟业务所占用的带宽资源数量；根据所述底层节点恢复的资源约束条件、底层链路恢复资源约束条件、底层节点分配资源约束条件和底层链路分配资源约束条件，建立故障恢复模型的目标函数：其中，表示成功恢复的虚拟网业务的数量，表示发生故障的虚拟网业务集合，表示虚拟业务是否被成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示虚拟业务被成功恢复，当取值为0时，表示虚拟业务未被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，其特征在于，包括：/n根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型；/n根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型；/n采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，其特征在于，包括：
根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型；
根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型；
采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略。


2.根据权利要求1所述的网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，其特征在于，所述根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网络切片环境下的故障恢复模型，具体为：
构建底层节点恢复的资源约束条件，采用如下公式：



其中，表示故障节点m需要消耗的节点资源数量，Fn表示需要恢复的发生故障的节点的集合，表示故障节点m是否成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示故障节点m已经被成功恢复，当取值为0时，表示故障节点m没有被成功恢复，Ren表示总的节点恢复资源量；
构建底层链路恢复资源约束条件，采用公式：



其中，表示恢复故障链路mn需要消耗的链路资源数量，Fe表示需要恢复的发生故障的链路组成的集合，表示故障链路mn是否成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示故障链路mn被成功恢复，当取值为0时，表示故障链路mn没有被恢复成功，Ree表示总的链路恢复资源量；
构建底层节点分配资源约束条件，采用公式：



其中，表示被恢复的发生故障业务需要底层节点为其分配的计算资源数量；cm表示发生故障的底层节点剩余的计算资源容量，Cm表示底层节点总共具有的计算资源数量，Cg表示底层节点发生故障后仍然可承载的虚拟业务所占用的计算资源数量；
构建底层链路分配资源约束条件，采用如下公式：



其中，表示被恢复的发生故障业务需要底层链路mn为其分配的带宽资源数量；emn表示发生故障的底层链路mn剩余的带宽资源容量，Bmn表示底层链路mn总共具有的带宽资源数量，Bg表示底层链路mn发生故障后仍然可承载的虚拟业务所占用的带宽资源数量；
根据所述底层节点恢复的资源约束条件、底层链路恢复资源约束条件、底层节点分配资源约束条件和底层链路分配资源约束条件，建立故障恢复模型的目标函数：



其中，表示成功恢复的虚拟网业务的数量，表示发生故障的虚拟网业务集合，表示虚拟业务是否被成功恢复的标识，取值为当取值为1时，表示虚拟业务被成功恢复，当取值为0时，表示虚拟业务未被成功恢复。


3.根据权利要求1所述的网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，其特征在于，所述根据所述故障恢复模型，构建粒子群优化算法模型，具体为：
对粒子群算法中粒子的位置参数和粒子的速度参数进行优化，获得粒子群优化算法模型，其中所述粒子的位置参数表示资源恢复方案，粒子的速度参数表示资源恢复方案的优化策略。


4.根据权利要求1所述的网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复方法，其特征在于，所述采用所述粒子群优化算法模型，对所述故障恢复模型进行求解，得到虚拟业务故障恢复策略，具体为：
根据故障资源和虚拟业务的映射关系，构建故障资源和虚拟业务的二层关联模型；
构建故障资源的二进制字符串Xi，每位表示当前网络资源是否被恢复；
参数初始化，其中，所述参数包括：迭代次数MG、粒子群规模N、随机生成粒子的初始位置Xi和额随机生成粒子的初始速度Vi；
计算粒子初始位置，包括：计算每个粒子位置的适应度函数值f(Xi)，并将最优的初始位置Xi设置为全局最优初始位置Xgb，将每个粒子的初始位置Xi设置为个体最优初始位置Xpb；
更新粒子速度、粒子位置、全局最优初始位置和个体最优初始位置；
判断是否达到预设的结束条件，若是，输出最优的Xi，若否，返回执行步骤更新粒子速度、粒子位置、全局最优初始位置和个体最优初始位置。


5.一种网络切片下基于粒子群的虚拟业务故障恢复装置，其特征在于，包括：故障构建模块、算法构建模块和处理模块，其中，
所述故障构建模块，用于根据基础网络中的底层网络的底层节点资源和底层链路资源，构建网...

【专利技术属性】
技术研发人员：付佳佳，卢建刚，洪丹轲，曾瑛，李伟坚，施展，吴赞红，刘新展，朱海龙，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44