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专利号: 2018103952419
申请人: 长沙学院
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非合作博弈的自适应流量调度方法,是应用在包括多个控制器、以及多个交换机的SDN网络中,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)为SDN网络中的每个交换机随机生成M个不同的策略pi=(pi1,pi2,...,pim),其中pim表示第i个交换机向第m个控制器发送自身请求的比例大小,i=1,2,...,n,n表示SDN网络中交换机的总数量,m表示SDN网络中控制器的总数量,且有是任意自然数;

(2)利用启发性算法对步骤(1)为每个交换机生成的M个不同的策略进行处理,以得到一个优化后的交换机策略,所有交换机根据其对应的交换机策略发送请求到控制器,若所有交换机的收益差值的平方之和满足 或迭代次数达到预设的阈值,则过程结束;否则重复上述过程,直至满足上述条件为止,此时记录已经执行的重复迭代次数k,其中ε为预设阈值,Fik表示第i个交换机在第k次迭代后的收益,且有K表示SDN网络中网络节点的总数量,μji表示第j个控制器的总请求处理能力与其对于除了第i个交换机以外的其余交换机的请求的处理能力之间的差值,λi表示第i个交换机产生请求的速率。

2.根据权利要求1所述的自适应流量调度方法,其特征在于,利用启发性算法对步骤(1)为每个交换机生成的M个不同的策略进行处理,以得到一个优化后的交换机策略这一过程包括以下子步骤:(2-1)根据为每个交换机生成的M个不同的策略获取启发性算法的初始温度t0作为当前温度,具体采用以下公式:且有Pr=0.1

其中C(Xj)=1/Fi(Xj)

其中Fi(Xj)表示目标函数,Xj表示交换机的所有M个策略中的第j个策略,且有j=1,

2,...,M,Cw和Cb表示C(Xj)的最小值和最大值;

(2-2)对每个交换机生成的M个不同的策略进行选择操作,以得到新的策略集;

(2-3)对步骤(2-2)中得到的新的策略集进行交叉和变异操作,以得到交叉和变异后的策略集;

(2-4)对步骤(2-3)中得到的交叉和变异后的策略集进行抽样搜索,以得到最优策略;

(2-5)使用以下公式更新启发性算法的当前温度:

tk=λtk-1

k

其中t表示第k次迭代后的当前温度。

3.根据权利要求1所述的自适应流量调度方法,其特征在于,步骤(2-2)的具体过程为,首先,在0到1之间随机产生一个选择因子ξ∈[0,1],若ξ满足下式,则选择M个不同的策略中的第j个策略Xj并将其放入新的策略集中,且在一次选择结束后,被选中的策略并不从M个不同的策略中删除,适应度高的策略可被多次选择,以提高新的策略集的平均适应度;然后,重复上述过程达M次,从而得到规模为M的新的策略集。

其中 表示第k个策略的相对适应度,且有:

其中T表示启发性算法的当前温度;

4.根据权利要求3所述的自适应流量调度方法,其特征在于,策略的适应度是通过以下公式获得:fj=exp(-C(Xj)/T)。

5.根据权利要求4所述的自适应流量调度方法,其特征在于,步骤(2-3)具体为:首先,从步骤(2-2)中得到的新的策略集中随机选择两个策略,计算这两个策略的交叉概率Pc,具体采用以下公式:其中Pc1=0.9,Pc2=0.6,其分别为交叉概率Pc的上、下限值,fmax和 分别为新的策略集中适应度的最大值和均值,f′表示进行交叉操作的两个策略中适应度的较大者。

其次,从步骤(2-2)中得到的新的策略集中随机选择一个策略,计算该策略的变异概率Pm,具体采用以下公式:其中Pm1=0.1,Pm2=0.001,其分别为变异概率的上、下限值。

然后,利用交叉概率Pc并使用两点交叉算子对这两个策略进行交叉运算,以得到两个交叉后的策略;

最后,利用得到的变异概率Pm并采用交换变异算子对交叉操作产生的两个新策略分别按照概率Pm>ξ进行变异运算,并使用变异计算的结果替换随机选择的两个策略,从而得到交叉和变异后的策略集。

6.根据权利要求5所述的自适应流量调度方法,其特征在于,步骤(2-4)具体包括以下子步骤:(2-4-1)设置局部最大无更优解产生次数Lp=3、全局最大无更优解产生次数Lg=6,局部最优停滞计数器cp=3、全局最优停滞计数器cg=6,最优解Xb=Xj,全局最优个体(2-4-2)选择扰动机制,并利用选择的扰动机制对得到的交叉和变异后的策略集中的每个策略进行扰动,以生成扰动后的策略(2-4-3)在当前温度下,利用目标函数计算目标函数增量Δf=C(X′j)-C(Xj),若Δf>0,则设置Xj=X′j,cp=0,并转至步骤(2-4-5),否则进入步骤(2-4-4);

(2-4-4)计算接受扰动后的策略的概率值ρ(Δf)=exp(Δf/tk),并产生伪随机数r,其中k表示迭代次数,如果r<ρ(Δf),则设置Xj=X′j,cp=cp+1,并转至步骤(2-4-5),否则直接转至步骤(2-4-5);

(2-4-5)判断是否有cp≤Lp,如果是则返回步骤(2-4-2),否则转至步骤(2-4-6);

(2-4-6)判断是否有C(Xj)≥C(Xb),如果是则设置Xb=Xj,cg=0,然后转入步骤(2-4-7),否则设置cg=cg+1,然后转入步骤(2-4-7)。

(2-4-7)判断是否有cg≤Lg,若是则返回步骤(2-4-2),否则转入步骤(2-4-8);

(2-4-8)判断是否有 若是则将全局最优个体设置为 然后转入步骤(2-4-9),否则转入步骤(2-4-9);

(2-4-9)判断 的值是否L次无变化,若是则将 作为最优策略输出,过程结束,否则进入步骤(2-5)。

7.根据权利要求6所述的自适应流量调度方法,其特征在于,扰动概率是以相同的概率从以下六种中选择出来的:A、相邻两个策略互换:

Xj=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx,pjx+1,...,pjm)X′j=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx+1,pjx,...,pjm)B、随机两个策略互换:

Xj=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx,pjx+1,...,pjm)X′j=(pj1,pjx,...,pjx-1,pj2,pjx+1,...,pjm)C、单个策略移位:

Xj=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx,pjx+1,...,pjm)X′j=(pj1,pjx-1,pj2,...,pjx,pjx+1,...,pjm)D、策略子排序移位:

Xj=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx,pjx+1,...,pjm)X′j=(pj1,pjx-1,pjx,pj2,...,pjx+1,...,pjm)E、策略子排序反序:

Xj=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx,pjx+1,...,pjm)X′j=(pj1,pj2,...,pjx+1,pjx,pjx-1,...,pjm)F、策略子排序反序并移位:

Xj=(pj1,pj2,...,pjx-1,pjx,pjx+1,...,pjm)X′j=(pj1,pj2,...,pjx+1,pjx,pjx-1,...,pjm)。

8.一种非合作博弈的自适应流量调度系统,是应用在包括多个控制器、以及多个交换机的SDN网络中,其特征在于,所述系统包括:第一模块,用于为SDN网络中的每个交换机随机生成M个不同的策略pi=(pi1,pi2,...,pim),其中pim,表示第i个交换机向第m个控制器发送自身请求的比例大小,i=1,2,...,n,n表示SDN网络中交换机的总数量,m表示SDN网络中控制器的总数量,且有M是任意自然数;

第二模块,用于利用启发性算法对第一模块为每个交换机生成的M个不同的策略进行处理,以得到一个优化后的交换机策略,所有交换机根据其对应的交换机策略发送请求到控制器,若所有交换机的收益差值的平方之和满足 或迭代次数达到预设的阈值,则过程结束;否则重复上述过程,直至满足上述条件为止,此时记录已经执行的重复迭代次数k,其中ε为预设阈值,Fik表示第i个交换机在第k次迭代后的收益,且有K表示SDN网络中网络节点的总数量,μji表示第j个控制器的总请求处理能力与其对于除了第i个交换机以外的其余交换机的请求的处理能力之间的差值,λi表示第i个交换机产生请求的速率。