专利名称：一种面向IP over TDM over DWDM的多层网络能耗优化方法
技术领域：
本发明涉及网络能耗优化技术领域，尤其是涉及一种面向IP over TDM over DWDM 的多层网络能耗优化方法。
背景技术：
在目前全球倡导“低碳经济”的背景下，节能减排已成为各国政府的重要职责。ICT 行业作为全球增长最快的行业之一，其碳排放也不断增长。根据Gartner公司2007年一份名为《绿色IT 新一波产业冲击》的报告，计算机和电信设备每年的碳排放量约占全球碳排放总量的2 %，而这一比例到2020年将翻番，节能减排已成为ICT领域必须面对的紧迫课题。随着互联网的快速发展，视频和语音等业务大量涌现，人们对网络带宽的需求以指数级速度增长，这导致了互联网流量的迅猛增加。美国互联网流量监测机构Telegeography提供的数据显示，2010年全球互联网的流量以62%的速度强劲增长，连续五年的平均年增长率高达63%。为了满足不断增长的带宽需求，网络运营商们必须不断投入更多、性能更强的网络设施，结果导致了互联网能耗的高速增长。按照目前的增长趋势，2050年网络领域的能耗将达到2006年水平的13倍，其中核心/骨干网的能耗增长最快，未来将超过接入网成为互联网能耗的主体，因此，对核心/骨干网的节能研究变得十分必要。波长交换技术的应用使传统点到点光纤链路逐步演变为有组网能力的光网络层。 核心/骨干网络由原来的IP over TDM(如IP over SDH/S0NET)发展到IP over TDM over DWDM(如 IP over OTN over DWDM)和 IP over DWDM，演变成一个多层网络，其中，IP over TDM over DWDM技术近年来为越来越多的运营商所采用。此外，出于可扩展性、兼容性和灵活性等方面的考虑，核心/骨干网的网络设备通常采用模块化体系结构。网络的多层结构和网络设备的模块化为网络的节能研究提供了新机遇。能耗问题在无线网络方面已得到广泛研究，M. Gupta和S. Singh使有线网络的能耗问题开始被人们所重视。在局域网的节能研究上，IEEE正式批准了 802. 3azEEE (Energy Efficient Ethernet)标准规范，通过在链路利用率低时将网络设备转入低功耗空闲(LPI)状态，降低以太网设备的能耗。在核心/骨干网络方面，Chabarek等人在实验的基础上提出了一个路由器功耗的通用模型，并基于该模型研究功率感知的网络设计和路由问题。该问题被形式化建模为混合整数线性规划(MILP) 问题，实验结果表明，通过调整业务流的路由、从容量和功耗的角度为每个节点选择适当类型的机框，并为每个机框配置适当类型和数目的线卡可降低网络的功耗。随着光网络技术的大量应用，如果能够将该问题由单层IP网络扩展到多层网络，充分利用光网络技术的节能优势，将有望进一步降低网络的功耗。在多层网络方面，针对IP over DWDM网络的节能研究主要是通过业务疏导和旁通方法降低网络的能耗，业务疏导可形式化为多品种流规划问题，以最小化网络的功耗为目标，利用ILP/MILP技术或启发式算法求解。在网络功耗建模上，主要考虑路由器接口功耗、光层的收发器功耗、和网络线路的功耗。本发明主要探讨具有IP层、TDM层和光网络层的多层网络能耗优化问题，提出了一种面向IP over TDM over DWDM的多层网络能耗优化方法，通过对网络业务流进行合理的控制和对网络资源进行合理的配置与管理来实现对多层网络能耗的优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向IP over TDM over DWDM的多层网络能耗优化方法。本发明解决其技术难题所采用的技术方案的步骤如下1)在IP over TDM over DWDM的多层网络中，能耗优化的目标是最小化多层网络的功耗，即Pmin。TDM设备和光网络设备的支路接口直接与上层设备的线路接口相连，支路线卡无法自由分配支路接口，所以支路线卡被纳入机框功耗考虑，支路接口功耗与上层的线路接口的功耗一并计算。由于相同容量的光网络设备的功耗远比TDM和IP设备的小，而光收发器是光网络设备的主要耗能组件，所以只考虑光网络设备支路接口的功耗。使用线性函数表示网络设备动态功耗与业务负载的关系，则目标函数为
权利要求
1. 一种面向IP over TDM over DWDM的多层网络能耗优化方法，其特征在于该方法的步骤如下1)在IP over TDM over DWDM的多层网络中，能耗优化的目标是最小化多层网络的功耗，即Pmin，TDM设备和光网络设备的支路接口直接与上层设备的线路接口相连，支路线卡无法自由分配支路接口，所以支路线卡被纳入机框功耗考虑，支路接口功耗与上层的线路接口的功耗一并计算；由于相同容量的光网络设备的功耗远比TDM和IP设备的小，而光收发器是光网络设备的主要耗能组件，所以只考虑光网络设备支路接口的功耗，使用线性函数表示网络设备动态功耗与业务负载的关系，则目标函数为
全文摘要
本发明公布了一种面向IP over TDM over DWDM的多层网络能耗优化方法。该方法首先定义了IP over TDM over DWDM多层网络功耗的目标函数，然后提出了目标函数在IP层、TDM层、光层的约束条件，最后实验从网络层与多层网络功耗的关系、动态功耗与网络功耗的关系、模块化设计与网络功耗的关系3个方面对该方法进行验证。实验结果显示面向IP over TDM over DWDM的多层网络能耗优化方法是有效的。网络功耗都随业务需求的减小逐渐降低，在业务需求低峰期时(Davg＝10Gbps)网络功耗可减小到业务高峰期(Davg＝100Gbps)时功耗时的24％-38％。无论网络设备的动态功耗和模块化结构如何变动，网络的功耗随业务需求减小而降低这一结论始终保存一致。
文档编号H04L12/56GK102412987SQ20111034897
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者伍元胜, 刘云本, 刘啸滨, 沈艳, 王敞, 王继禾, 郭兵, 陈晓丰, 韩洪良 申请人:四川大学