一种在ospf协议中改进路由算法的网络级节能方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到路由器能耗差的计算，利用Dijkstra算法的改进来节能。
【背景技术】
[0002]当今世界，由于能源紧张和许多资源的不可再生，国际社会逐渐注重节能减排的理念。据统计数据显示，2010年全球以太网的接入节点数已超过30亿，而与之相连的交换机、路由器等设备的数量也同样庞大。在由服务器、路由器、存储和交换机等IT设备构成的整个网络系统中，服务器的耗能量是不可忽视的。而路由器作为互联网络的枢纽，根据美能源部备忘录公布的估算数据，1999年美国Internet相关的电量消耗约在36TW_h，路由器的功耗就达5.2TW-h。
[0003]随着人们对如何提高能量有效利用率，控制网络系统电量的大力关注，研究人员已提出一系列节能机制和措施。我们可以从网络粒度的角度对现有的节能策略进行分类:节点级节能策略，网络级节能策略。目前，在网络全局的角度提出的对网络协议修改的节能策略已有许多，但各有缺陷。
[0004]本文发明提出一种针对网络级节能策略，并在有线网络中将能耗作为节点间第二权重的绿色路由算法，首先对网络中不同设备能耗的分析，可观察到不同内部配置的路由器对于能耗的影响也是不同的，获得不同路由器的科学的功耗值。其次，在OSPF中设置一个新的参数，改进路由算法使传输路径的能耗最小化，从而实现节能。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种在OSPF (Open Shortest Path First开放式最短路径优先)协议中改进路由算法的网络级节能方法。通过将能耗因素加入到路由协议中，通过对OSPF协议中SPF算法的修改，使得路由器在执行Dijkstra算法时在产生的所有等价路径中选择能耗差最小的路由路径，在网络轻负载期间应用到大规模的网络时具有较为显著的节能效果。包括路由器在有无数据包经过时的能耗差，产生多条最短路径的改进Dijkstra算法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤:
[0007]步骤1、在路由器中设置能耗因素值；能耗因素值用于记路由器的能耗，该能耗因素值Pj+算如下:
[0008]Pn(X) =Pt(X)-Pi(X)
[0009]其中X代表路由器的型号，Pt有数据包经过时路由器的耗能，Pi为空闲状态的耗會K。
[0010]步骤2、通过对OSPF协议中SPF算法的修改，使得路由器在执行Dijkstra算法时产生的所有等价路径中选择能耗因素值总和最小的路由路径，具体修改如下:
[0011]2-1.在优先队列类中定义一个代表能耗变量的能耗因素值Pni;
[0012]2-2.在Isa头文件的Link类中添加变量l_fwdcst2，l_fwdcst2用于存储一条链路的 forward cost2。
[0013]2-3.初始化数据结构，清除候选列表，初始化最短路径树使其只包含树根；
[0014]2-4.设V为新加入最短路径树的节点，扫描该初始节点V的所有邻居节点，并依次将扫描到的邻居节点W加入候选列表；
[0015]2-5.判断邻居节点W是否在最短路径树上，如果邻居节点W的标记状态显示在最短路径树上，则检查该邻居节点W的下一个链接并计算链路代价总和值new_cost =V — costO+tlp — l_fwdcst ;节点能耗总值 new_cost2 = V — cost2+tlp — l_fwdcst2 ；
[0016]2-6.若邻居节点W在最短路径树上，则继续判断该邻居节点W是否在候选列表中；
[0017]2-6-1.若邻居节点W的标记状态显示在候选列表中，则判断所得的new_cost是否大于候选列表中该邻居节点W的链路代价值costO，如果new_cost大于costO，则继续检查该邻居节点W的下一个链接；如果new_cost小于costO，则在候选列表中删除该邻居节点W ;如果new_cost等于costO，则判断到邻居节点W为止的节点能耗总值new_cost2是否小于该邻居节点W本身已有的节点能耗值cost2。如果new_cost2大于cost2，则直接使用所宣告的链接计算下一跳。如果new_cost2小于cost2，则对new_cost和new_cost2重新赋值，具体如下:new_cost = W 一 costO，new_cost2 = W 一 cost20
[0018]其中，V — costO表示初始节点V的链路代价值，tip — l_fwdcst表示邻居节点W的下一个链接的代价；V — cost2表示初始节点V的能耗值，l_fwdcst2表示邻居节点W的能耗值;W — costO表示邻居节点W的链路代价值，W — cost2表示邻居节点W的能耗值；
[0019]2-6-2.若该邻居节点W不在候选列表中，或new_cost小于W — costO时，将W加入候选列表，使用所宣告的链接计算下一跳，并以此设定邻居节点W的下一跳值。
[0020]2-7.如果候选列表为空，表明最短路径树就被构建完成，结束本次最短路径树构建。否则，在候选列表中选择最靠近树根的节点，将其加入最短路径树，同时在候选列表中删除该节点；
[0021]2-8.递归调用步骤2-4?步骤2-6。
[0022]本发明有益效果如下:
[0023]1.本发明的技术方案相对于其他的节能方案复杂度更低，不影响网络的性能。2.本发明适用于网络的全时间段，不涉及不同时间段路由协议的切换。3.在保证QOS的前提下与原本的OSPF路由协议相比本发明的节能效果较为显著。
【附图说明】
[0024]图1为OSPF绿色路由器模型；
[0025]图2 (a)为最短路径选择示意图；
[0026]图2 (b)为最短路径选择示意图；
[0027]图2(c)为最短路径选择示意图；
【具体实施方式】
[0028]下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
[0029]如图1、2所示，一种在OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)协议中改进路由算法的网络级节能方法。通过将能耗因素加入到路由协议中，通过对OSPF协议中SPF算法的修改，使得路由器在执行Dijkstra算法时在产生的所有等价路径中选择能耗差最小的路由路径，在网络轻负载期间应用到大规模的网络时具有较为显著的节能效果。包括路由器在有无数据包经过时的能耗差，产生多条最短路径的改进Dijkstra算法。
[0030]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤:
[0031]步骤1、在路由器中设置能耗因素值；能耗因素值用于记路由器的能耗，该能耗因素值Pj+算如下:
[0032]Pn(X) =Pt(X)-Pi(X)
[0033]其中X代表路由器的型号，Pt有数据包经过时路由器的耗能，Pi为空闲状态的耗會K。
[0034]步骤2、通过对OSPF协议中SPF算法的修改，使得路由器在执行Dijkstra算法时产生的所有等价路径中选择能耗因素值总和最小的路由路径，具体修改如下:
[0035]2-1.在优先队列类中定义一个代表能耗变量的能耗因