一種ip網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法，通過(guò)結(jié)合鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層來(lái)設(shè)計(jì)節(jié)能鏈路權(quán)重，從而決定網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)分布來(lái)關(guān)閉部分閑置線卡和鏈路，以達(dá)到最小化能耗的目的，優(yōu)化了節(jié)能效果，其次，考慮了IP網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際能耗組成，在不修改網(wǎng)絡(luò)協(xié)議條件下適用于任意規(guī)模的IP網(wǎng)絡(luò)，最大限度實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性和服務(wù)質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在IP網(wǎng)絡(luò)中，由于潛在的經(jīng)濟(jì)利益和預(yù)期的環(huán)境的影響，減少不必要的能源消耗成為了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)研究中的關(guān)注重點(diǎn)，這些能耗問(wèn)題通常被稱為“綠色網(wǎng)絡(luò)”問(wèn)題。近幾年涌現(xiàn)出許多綠色網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它們從各種層面上為網(wǎng)絡(luò)節(jié)省能耗，其中，在鏈路層上，由于鏈路能耗幾乎與其負(fù)載無(wú)關(guān)，因此可以通過(guò)關(guān)閉鏈路節(jié)能；在網(wǎng)絡(luò)層上，能耗感知路由就是在為網(wǎng)絡(luò)制定路由策略時(shí)考慮能量消耗，主要研究在互聯(lián)網(wǎng)自治系統(tǒng)內(nèi)部如何使用最少的網(wǎng)絡(luò)資源提供路由轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)能耗最小化目標(biāo)，一般遵循資源整合的原則，即將流量聚合到一部分的設(shè)備中，關(guān)閉或休眠空閑的設(shè)備從而節(jié)省能量，并且在進(jìn)行流量整合時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)的可用性和服務(wù)質(zhì)量，如限制鏈路的最大利用率等。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，Chabarek等建立了節(jié)能問(wèn)題的MINP模型，通過(guò)結(jié)合考慮鏈路權(quán)重和鏈路利用率來(lái)整合網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)分布，從而關(guān)閉閑置鏈路達(dá)到最小化網(wǎng)絡(luò)能耗，MINP模型優(yōu)化目標(biāo)是最小化鏈路的能耗，約束條件是每條鏈路上流量負(fù)載不超過(guò)鏈路容量，其中鏈路權(quán)重決定業(yè)務(wù)分布。但MINP模型只能求解小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，并且優(yōu)化目標(biāo)只包括鏈路能耗，而實(shí)際鏈路能耗只占網(wǎng)絡(luò)能耗極小部分。
[0004]Mingui Zhang等結(jié)合了鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層建立節(jié)能模型ΜΙΡ,ΜΙΡ模型比MINP模型更具有實(shí)際意義，它考慮到網(wǎng)絡(luò)中能耗的組成主要包括路由器和鏈路能耗，路由能耗最多，但是關(guān)閉路由涉及到協(xié)議修改比較復(fù)雜，路由大部分能耗來(lái)自線卡，因此決定通過(guò)重新分布網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)來(lái)關(guān)閉部分閑置線卡和鏈路來(lái)節(jié)省能耗。MIP模型優(yōu)化目標(biāo)是最小化鏈路和線卡的能耗，約束條件是每條鏈路上流量負(fù)載不超過(guò)鏈路容量，其中業(yè)務(wù)分布是基于多商品流模型。然而MIP模型路由基于多商品流模型，需要集中控制器指定業(yè)務(wù)路由而不是路由器按照鏈路權(quán)重決定路由，這需要改變網(wǎng)絡(luò)環(huán)境因此不適合傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)MIP模型也只能求解小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。
[0005]Po-Kai Tseng等提出了一種基于遺傳算法的啟發(fā)式算法CA，它將MINP模型分解成兩個(gè)子問(wèn)題:子問(wèn)題I是通過(guò)遺傳算法找出一些解，每個(gè)解對(duì)應(yīng)一套鏈路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，每個(gè)解對(duì)應(yīng)的新網(wǎng)絡(luò)都至少是聯(lián)通的；子問(wèn)題2是已知新網(wǎng)絡(luò)中鏈路開(kāi)啟情況，通過(guò)采用模擬退火算法迭代調(diào)整權(quán)重，通過(guò)業(yè)務(wù)重分布使得最終網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有鏈路超載，最后不斷迭代尋找最優(yōu)解，即找到一套鏈路開(kāi)關(guān)狀態(tài)使網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)啟鏈路數(shù)最少并且沒(méi)有鏈路超載。但CA算法也只考慮了鏈路能耗，而實(shí)際鏈路能耗只占網(wǎng)絡(luò)能耗極小部分，其次，CA算法在設(shè)計(jì)上的目標(biāo)是關(guān)閉更多有向邊，而實(shí)際中需要關(guān)閉物理鏈路才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能，因此需要加入物理鏈路的約束才更有實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法，通過(guò)結(jié)合鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層來(lái)設(shè)計(jì)鏈路權(quán)重，從而決定網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)分布來(lái)關(guān)閉部分閑置線卡和鏈路，最大限度實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通性和服務(wù)質(zhì)量。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008](I)、輸入給定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑蜆I(yè)務(wù)量矩陣，并等量初始化網(wǎng)絡(luò)的鏈路權(quán)重；所述的拓?fù)湫畔ü?jié)點(diǎn)編號(hào)、鏈路編號(hào)、線卡編號(hào)、鏈路容量、鏈路和節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系、鏈路和線卡對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述的業(yè)務(wù)量矩陣包括所有源、目節(jié)點(diǎn)對(duì)SD間的業(yè)務(wù)流量；
[0009]( 2 )、判斷是否完成對(duì)所有鏈路的判定，如果有鏈路未被判定則進(jìn)入步驟(3 )，如果判定完所有鏈路則進(jìn)入步驟(7)；
[0010](3)、計(jì)算各鏈路的利用率，選出最優(yōu)鏈路Lbest:
[0011]根據(jù)當(dāng)前鏈路權(quán)重,通過(guò)Dijkstra算法計(jì)算出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銽中每對(duì)源、目節(jié)對(duì)SD間的最短路徑，每對(duì)SD的業(yè)務(wù)路由采用最短路徑路由且流經(jīng)最短路徑的所有鏈路，由此計(jì)算出每條鏈路上總的業(yè)務(wù)負(fù)載和鏈路利用率UL，當(dāng)一對(duì)SD間有多條最短路徑時(shí)，采用ECMP (Equal Cost Multipath Routing)算法進(jìn)行分流,將業(yè)務(wù)平均分配在所有最短路徑上；
[0012]根據(jù)當(dāng)前各鏈路利用率隊(duì)，找出當(dāng)前最低鏈路利用率Umin，得到鏈路利用率范圍上
限i3Umin其中，增益因子
【權(quán)利要求】
1.一種IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、輸入給定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑蜆I(yè)務(wù)量矩陣，并等量初始化網(wǎng)絡(luò)的鏈路權(quán)重；所述的拓?fù)湫畔ü?jié)點(diǎn)編號(hào)、鏈路編號(hào)、線卡編號(hào)、鏈路容量、鏈路和節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系、鏈路和線卡對(duì)應(yīng)關(guān)系；所述的業(yè)務(wù)量矩陣包括所有源、目節(jié)點(diǎn)對(duì)SD間的業(yè)務(wù)流量； (2)、判斷是否完成對(duì)所有鏈路的判定，如果有鏈路未被判定則進(jìn)入步驟(3)，如果判定完所有鏈路則進(jìn)入步驟(7)； (3)、計(jì)算各鏈路的利用率，選出最優(yōu)鏈路Lbest: 根據(jù)當(dāng)前鏈路權(quán)重，通過(guò)Dijkstra算法計(jì)算出當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銽中每對(duì)源、目節(jié)對(duì)SD間的最短路徑，每對(duì)SD的業(yè)務(wù)路由采用最短路徑路由且流經(jīng)最短路徑的所有鏈路，由此計(jì)算出每條鏈路上總的業(yè)務(wù)負(fù)載和鏈路利用率隊(duì)，當(dāng)一對(duì)SD間有多條最短路徑時(shí)，采用ECMP(Equal Cost Multipath Routing)算法進(jìn)行分流,將業(yè)務(wù)平均分配在所有最短路徑上； 根據(jù)當(dāng)前各鏈路利用率隊(duì)，找出當(dāng)前最低鏈路利用率Umin，得到鏈路利用率范圍上限.3/7.ε().0.3ΙMmin其中，增益因子
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的鏈路之間關(guān)系以及鏈路和線卡對(duì)應(yīng)關(guān)系為:一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)上有多塊線卡，一塊線卡上有多個(gè)端口，每個(gè)端口對(duì)應(yīng)一條鏈路，每條鏈路兩端對(duì)應(yīng)有線卡和路由節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能權(quán)重設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(2)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞拿織l 鏈路僅判斷一次。
【文檔編號(hào)】H04L12/701GK103888352SQ201410064637
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】虞紅芳, 吳靜, 孫罡, 廖丹, 許都 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)