一种ip网络中的节能权重设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种IP网络中的节能权重设计方法，通过结合链路层和网络层来设计节能链路权重，从而决定网络中业务分布来关闭部分闲置线卡和链路，以达到最小化能耗的目的，优化了节能效果，其次，考虑了IP网络中的实际能耗组成，在不修改网络协议条件下适用于任意规模的IP网络，最大限度实现了节能，同时保证网络的联通性和服务质量。
【专利说明】一种IP网络中的节能权重设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于网络通信【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种IP网络中的节能权重的设计方法。
【背景技术】
[0002]在IP网络中，由于潜在的经济利益和预期的环境的影响，减少不必要的能源消耗成为了一个网络研究中的关注重点，这些能耗问题通常被称为“绿色网络”问题。近几年涌现出许多绿色网络技术，它们从各种层面上为网络节省能耗，其中，在链路层上，由于链路能耗几乎与其负载无关，因此可以通过关闭链路节能；在网络层上，能耗感知路由就是在为网络制定路由策略时考虑能量消耗，主要研究在互联网自治系统内部如何使用最少的网络资源提供路由转发服务，以实现全网能耗最小化目标，一般遵循资源整合的原则，即将流量聚合到一部分的设备中，关闭或休眠空闲的设备从而节省能量，并且在进行流量整合时考虑到网络的可用性和服务质量，如限制链路的最大利用率等。
[0003]在现有技术中，Chabarek等建立了节能问题的MINP模型，通过结合考虑链路权重和链路利用率来整合网络中业务分布，从而关闭闲置链路达到最小化网络能耗，MINP模型优化目标是最小化链路的能耗，约束条件是每条链路上流量负载不超过链路容量，其中链路权重决定业务分布。但MINP模型只能求解小规模网络，并且优化目标只包括链路能耗，而实际链路能耗只占网络能耗极小部分。
[0004]Mingui Zhang等结合了链路层和网络层建立节能模型ΜΙΡ,ΜΙΡ模型比MINP模型更具有实际意义，它考虑到网络中能耗的组成主要包括路由器和链路能耗，路由能耗最多，但是关闭路由涉及到协议修改比较复杂，路由大部分能耗来自线卡，因此决定通过重新分布网络中业务来关闭部分闲置线卡和链路来节省能耗。MIP模型优化目标是最小化链路和线卡的能耗，约束条件是每条链路上流量负载不超过链路容量，其中业务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业务路由而不是路由器按照链路权重决定路由，这需要改变网络环境因此不适合传统IP网络，同时MIP模型也只能求解小规模网络。
[0005]Po-Kai Tseng等提出了一种基于遗传算法的启发式算法CA，它将MINP模型分解成两个子问题:子问题I是通过遗传算法找出一些解，每个解对应一套链路开关状态，每个解对应的新网络都至少是联通的；子问题2是已知新网络中链路开启情况，通过采用模拟退火算法迭代调整权重，通过业务重分布使得最终网络中没有链路超载，最后不断迭代寻找最优解，即找到一套链路开关状态使网络中开启链路数最少并且没有链路超载。但CA算法也只考虑了链路能耗，而实际链路能耗只占网络能耗极小部分，其次，CA算法在设计上的目标是关闭更多有向边，而实际中需要关闭物理链路才能实现节能，因此需要加入物理链路的约束才更有实际意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种IP网络中的节能权重设计方法，通过结合链路层和网络层来设计链路权重，从而决定网络中业务分布来关闭部分闲置线卡和链路，最大限度实现了节能，同时保证网络的联通性和服务质量。
[0007]为实现上述发明目的，本发明一种IP网络中的节能权重设计方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0008](I)、输入给定的网络拓扑信息和业务量矩阵，并等量初始化网络的链路权重；所述的拓扑信息包括节点编号、链路编号、线卡编号、链路容量、链路和节点对应关系、链路和线卡对应关系；所述的业务量矩阵包括所有源、目节点对SD间的业务流量；
[0009]( 2 )、判断是否完成对所有链路的判定，如果有链路未被判定则进入步骤(3 )，如果判定完所有链路则进入步骤(7)；
[0010](3)、计算各链路的利用率，选出最优链路Lbest:
[0011]根据当前链路权重,通过Dijkstra算法计算出当前网络拓扑T中每对源、目节对SD间的最短路径，每对SD的业务路由采用最短路径路由且流经最短路径的所有链路，由此计算出每条链路上总的业务负载和链路利用率UL，当一对SD间有多条最短路径时，采用ECMP (Equal Cost Multipath Routing)算法进行分流,将业务平均分配在所有最短路径上；
[0012]根据当前各链路利用率队，找出当前最低链路利用率Umin，得到链路利用率范围上
限i3Umin其中，增益因子
【权利要求】
1.一种IP网络中的节能权重设计方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、输入给定的网络拓扑信息和业务量矩阵，并等量初始化网络的链路权重；所述的拓扑信息包括节点编号、链路编号、线卡编号、链路容量、链路和节点对应关系、链路和线卡对应关系；所述的业务量矩阵包括所有源、目节点对SD间的业务流量； (2)、判断是否完成对所有链路的判定，如果有链路未被判定则进入步骤(3)，如果判定完所有链路则进入步骤(7)； (3)、计算各链路的利用率，选出最优链路Lbest: 根据当前链路权重，通过Dijkstra算法计算出当前网络拓扑T中每对源、目节对SD间的最短路径，每对SD的业务路由采用最短路径路由且流经最短路径的所有链路，由此计算出每条链路上总的业务负载和链路利用率队，当一对SD间有多条最短路径时，采用ECMP(Equal Cost Multipath Routing)算法进行分流,将业务平均分配在所有最短路径上； 根据当前各链路利用率队，找出当前最低链路利用率Umin，得到链路利用率范围上限.3/7.ε().0.3ΙMmin其中，增益因子
2.根据权利要求1所述的IP网络中的节能权重设计方法，其特征在于，所述的链路之间关系以及链路和线卡对应关系为:一个路由节点上有多块线卡，一块线卡上有多个端口，每个端口对应一条链路，每条链路两端对应有线卡和路由节点。
3.根据权利要求1所述的IP网络中的节能权重设计方法，其特征在于，所述的步骤(2)中对网络拓扑的每条 链路仅判断一次。
【文档编号】H04L12/701GK103888352SQ201410064637
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】虞红芳, 吴静, 孙罡, 廖丹, 许都 申请人:电子科技大学