本发明属于空天地一体化网络资源分配领域，具体涉及一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法。
背景技术：
1、受网络容量和覆盖范围的限制，传统的地面通信已经无法满足地球上随时随地、高速可靠的网络接入需求。因此，空天地一体化网络(sagin)集卫星网络、空中网络和地面网络于一体，被广泛认为是未来6g网络的核心架构。通过充分发挥空天地独立网络的互补优势，sagin可以提供无缝、高可靠的全球连接，将服务范围扩展到传统地面网络无法覆盖的偏远地区、海洋和其他三维空间。然而，sagin所固有的异构性、时变性和自组织性给网络运营商管理和协调sagin中的物理资源带来了挑战。
2、幸运的是，软件定义网络(sdn)和网络功能虚拟化(nfv)技术为解决这一挑战提供了两种使能技术。sdn将数据平面与控制平面分离，显著提高网络的灵活性、自动化和定制化。nfv将底层异构物理基础设施的资源抽象到虚拟资源池中，用虚拟网络功能(vnf)代替传统网络硬件功能的方式为网络中的资源管理提供一种更高效且灵活的方法。通过结合sdn和nfv，现有的大多数工作都假设将单个网络服务请求表示为由一组按特定顺序串连在一起的vnfs组成的服务功能链(sfc)，然后从sfc嵌入的角度解决网络中的资源分配问题。然而，对于更灵活、动态和高度定制化的网络服务，如虚拟专用网络(vpn)服务、边缘计算服务以及多租户网络服务等，线性sfc已经无法满足其高质量的服务需求。因此，针对当前网络服务的复杂性和多样性，以及对灵活性和定制化的需求，通常需要以虚拟网络功能转发图(vnf-fg)的形式为用户提供服务。然而，vnf-fg通常被刻画为包含多条sfc的有向有序无环图，即从起点到终点的每条sfc都要顺序经过各自所需的vnf到达终点，这要比sfc的单链结构复杂得多。此外，sagin具有大规模异构、网络资源动态变化等特点。因此，如何高效的在sagin中嵌入vnf-fg，为用户提供持续不断的高质量服务是一个极大的挑战。
3、目前关于vnf-fg嵌入(vnf-fge)问题的研究都是在传统地面网络中进行的，并没有sagin中该问题的相关研究。而且，现有的大多数vnf-fg嵌入方法都存在某些方面的不足。例如使用传统的优化算法或启发式算法虽然可以在一定时间内求得可行解，但其不仅需要大量的计算资源，而且取得的最终结果很容易陷入局部最优。还有一些研究使用深度强化学习(drl)实现vnf-fg的嵌入，但他们没有充分利用图结构中所包含的丰富的特征信息。此外，在实际场景中，网络服务请求是动态到达的，服务类型也是多样化的，所以现有的一些静态vnf-fg嵌入方法无法适应sagin的时变特性。
技术实现思路
1、本发明为实现在sagin中高效的嵌入vnf-fg，并克服现有vnf-fg嵌入方法的缺陷，提出了一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，以确保在满足用户服务请求最大容忍时延和资源需求的同时，实现sagin中vnf-fg的嵌入。
2、具体方案包括：
3、s1.结合卫星网络、空中网络和地面网络构建空天地一体化网络，在空天地一体化网络中分布式部署域内sdn控制器和全局控制器；
4、s2.通过控制器获取sagin和vnf-fg的网络信息，根据网络信息构建智能体的状态；
5、s3.通过图卷积网络和图注意力网络分别对sagin和vnf-fg的网络信息进行特征提取，得到sagin和vnf-fg的嵌入向量矩阵；
6、s4.根据嵌入向量矩阵设计两阶段嵌入动作方法；
7、s5.建立时延模型、成本模型，以及以嵌入时延和嵌入成本最小化为目标的优化函数；
8、s6.基于时延模型、成本模型和优化函数，结合嵌入成功率和负载均衡设计奖励函数；
9、s7.建立a3c神经网络并采用a3c算法对其进行训练学习，保存训练完成后的网络模型应用于空天地一体化网络中的vnf-fg嵌入。
10、本发明的有益效果：
11、本发明旨在克服现有的vnf-fg嵌入方法的缺陷，并提供一种新的sagin中的vnf-fg嵌入方法。通过使用不同的gnn方法充分提取图拓扑结构的特征信息，并通过drl智能体做出最优的vnf-fg嵌入决策，实现sagin中异构物理资源的分配。
1.一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，步骤s2包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，步骤s3包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，步骤s4根据嵌入向量矩阵设计两阶段嵌入动作方法，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，计算一个vnf部署在一个物理节点上的概率，表示为：
6.根据权利要求1所述的一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，步骤s5包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于空天地一体化网络的vnf-fg嵌入方法，其特征在于，所述奖励函数表示为：
