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专利号: 2017103581607
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于SDN的蚁群优化负载均衡路由算法,其特征在于,包括以下步骤:首先获取SDN网络中各链路状态信息,建立一种负载均衡模型,其优化目标是使网络中的最大链路利用率最小化,即及时使通过网络中的流量大致均匀地分布在各个链路上,在该负载均衡模型中,不仅对链路带宽容量限制,同时还考虑到交换机流表容量的限制;

然后,提出一种蚁群优化算法求解负载均衡模型,所提蚁群优化算法主要是根据概率公式选择下一个节点直至到达目的节点;当所有的蚂蚁完成一次搜索过程,即完成一次循环迭代;结束一次循环时,对相应链路上的信息素更新规则进行更新设定,直至满足迭代终止条件时,求解出当前最佳路径集合并输出;

所述蚁群优化算法求解负载均衡模型具体包括以下步骤:

101、网络节点的初始化,为每个交换机节点间的链路和交换机节点设置约束条件,并初始化网络中所需参数;

102、M只蚂蚁从蚁巢即发送数据源节点出发,判断交换机节点u的流表容量φu是否满足数据流的流表项需求,将不满足限定条件的交换机节点删除,与此相连的链路也删除,第k只蚂蚁根据概率公式选择下一个节点;

103、判断下一个节点是否为目的节点,如果不是目的节点,则转至102,继续寻找下一个节点;如果下一个节点是目的节点,则观察当前蚂蚁轨迹是否在路径列表中,如果不在路径列表中,则将此路径添加到路径表中;

104、判断蚂蚁是否都完成一次迭代过程,如果否,继续102;否则,对网络中的信息素进行全局更新,继续下一轮的循环迭代过程;

105、判断是否都满足算法终止条件,如果满足终止条件,则继续106,否则的话,执行

102;

106、算法结束,选出当前最佳路径集合并输出;

在101中,为每个交换机节点间的链路和交换机节点设置约束条件,具体包括:链路负载约束即对链路上最大负载的限制 其中K表示网络中的业务流请求,λk表示流k的带宽请求, 表示业务流k经过链路uv,c(u,v)表示链路uv的带宽,θ表示网络中的最大链路利用率,交换机节点约束,即节点流量守恒约束和节点流表容量限制 其中φu表示交换机节点u的容量,根据约束条件,求出使网络中的最大链路利用率最小化的最佳路径解集;

所述 步骤1 02 蚂蚁选 择下 一个节 点需 满足 :

其中,v∈allowedk,α,γ,κ表示三个启发式因子,用于调节启发式信息的权重;duv(t)为距离启发式信息,取 χu(t)表示在t时刻节点u转发表的剩余空间,取其中 表示在t时刻节点u的转发规则数;

所述在104中,当所有蚂蚁完成一次迭代之后,求出最后路径集合P=(p1,…pk,…p|k|),pk∈Q|k|,k∈K,Qk表示满足条件限制的可行路由集,并计算出链路利用率其中l表示链路(u,v),γp(l)表示链路的负载,令第一次循环结束后,根据计算出的链路利用率

得出最大链路利用率记为α1,同理,在蚂蚁进行第二次循环时,可得到网络的最大链路利用率α2,若α2<α1,则对α2对应的链路进行全局信息素的更新;

所述全局信息素的更新规则为:τuv(t+n)=(1-ρ)·τuv(t)+Δτuv(t),其中,信息素增量表示为 表示路径的开销,Q表示控制器参数,用户可以自定义,ρ表示信息素挥发的参数。