一种IP over WDM网络构建方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请提供了一种IP?over?WDM网络构建方法及装置，所述方法包括：计算IP?over?WDM网络中各个网络节点的清洁能源的生产量；分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点作为中间网络节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑，并计算各个网络虚拟拓扑中化石能源的消耗量；确定化石能源的消耗量最小的网络虚拟拓扑作为IP?over?WDM网络的虚拟拓扑。本申请在得到化石能源消耗量减少的网络虚拟拓扑的基础上，进一步确定化石能源的消耗量最小的网络虚拟拓扑作为IP?over?WDM网络的虚拟拓扑，从而构建出化石能源消耗量最小的IP?over?WDM网络。
【专利说明】-种IP over WDM网络构建方法及装置
【技术领域】
[0001] 本申请涉及网络领域，特别涉及一种IP over WDM网络构建方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前，信息通信技术产业每年产生大约全球2 %的二氧化碳排放量，随着技术的发 展，信息通信技术产业产生的二氧化碳排放量势必会持续增长，因此，减少信息通信技术产 业中如通信网络的温室气体排放已经成为一个亟待解决又十分具有挑战性的科学研究问 题。
[0003] 其中，大规模的使用清洁能源（即可再生能源），如太阳能和风能，来替代化石能 源，以此来减少温室气体的排放一直以来都是信息通信行业的发展方向。但是由于太阳能 和风能发电量不稳定，因此需要由化石能源作为备份能源，在信息通信行业的通信网络中 的网络节点的清洁能源供给不足时，可由化石能源补充。与清洁能源的消耗相比较，化石能 源的消耗会产生高得多的温室气体排放量。因此，我们可以通过计算整个通信网络中化石 能源的消耗总量来获知整个通信网络温室气体排放量。由于一部分化石能源的使用被清洁 能源所替代，网络的温室气体排放量就会减少，因此可以将减少通信网络温室气体排放这 个问题转化为通信网络中化石能源的最小消耗问题。
[0004] 对于信息通信行业的IP over WDM网络，可以利用全光绕过策略来减少整个网络 的路由端口使用，以此来设计一个能耗最小化的IP over WDM网络。但是由于全光绕过策 略并没有考虑使用的能源类型是清洁能源还是化石能源，因此目前并不能设计出一个化石 能源消耗最少的IP over WDM网络。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种IP over WDM网络构建方法及装置， 以达到构建出化石能源消耗量最小的IP over WDM网络的目的，技术方案如下：
[0006] 一种IP over WDM网络构建方法，包括：
[0007] 计算IP over WDM网络中各个网络节点的清洁能源的生产量；
[0008] 分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点作为中间网络 节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑，并计算各个网络虚拟拓扑中化石能源 的消耗量；
[0009] 确定化石能源的消耗量最小的网络虚拟拓扑作为IP over WDM网络的虚拟拓扑， 以构建化石能源消耗量最小的IP over WDM网络。
[0010] 优选的，分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点作为中 间网络节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑，并计算各个网络虚拟拓扑中化 石能源的消耗量的过程，包括：
[0011] 分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点作为中间网络 节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑Gp，所述Gp= (N，E)，所述N为网络节点 集合，所述E为虚拟链路集合；
[0012] 利用优化目标函数2ieNenSi计算各个^中化石能源的消耗量，所述en Si为网络 节点i的化石能源的消耗量，所述优化目标函数2ieNenSi的约束条件为：
【权利要求】
1. 一种IP over WDM网络构建方法，其特征在于，包括： 计算IP over WDM网络中各个网络节点的清洁能源的生产量； 分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点作为中间网络节点 转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑，并计算各个网络虚拟拓扑中化石能源的消 耗量； 确定化石能源的消耗量最小的网络虚拟拓扑作为IP over WDM网络的虚拟拓扑，以构 建化石能源消耗量最小的IP over WDM网络。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别采用将各个网络节点中清洁能源生 产量相对较多的网络节点作为中间网络节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓 扑，并计算各个网络虚拟拓扑中化石能源的消耗量的过程，包括： 分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点作为中间网络节点 转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑Gp，所述Gp= (N，E)，所述N为网络节点集合， 所述E为虚拟链路集合； 利用优化目标函数Σ i e NenSi计算各个Gp中化石能源的消耗量，所述enSi为网络节点 i的化石能源的消耗量，所述优化目标函数2ieNenSi的约束条件为：
所述B为每个光路的容量，单位为Gb/s，所述&为一个路由端口所消耗的能量，所述Et 为一个光收发器所消耗的能量，Ai为网络节点i中可配置留有端口或光收发器的最大数 量，所述if为穿过虚拟链路（i，j)的网络节点对（s，d)的流量需求， Vij为虚拟链路（i，j) 上光路的数量，tri为网络节点i上路由端口或光收发器的数量，en Si为网络节点的化石能 源的消耗量，所述Λsd为可预测的网络节点对业务流量需求矩阵，所述ESi为网络节点i的 清洁能源生产量。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别采用将各个网络节点中清洁能源生 产量相对较多的网络节点作为中间网络节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓 扑，并计算各个网络虚拟拓扑中化石能源的消耗量的过程，包括： A :获取IP流量矩阵，所述IP流量矩阵为网络节点对业务流量需求矩阵； B :将所述IP流量矩阵法分成两个流量矩阵，分别为第一流量矩阵和第二流量矩阵，所 述第一流量矩阵中的各个节点对的业务流量均是光路容量的整数倍，所述第二流量矩阵中 的各个节点对的业务流量均小于一个光路容量； C :在所述第一流量矩阵中的各个节点对之间分别建立直接光路，并将建立好的光路添 加到网络虚拟拓扑构架中，更新所述网络虚拟拓扑构架的网络状态信息； D :将所述第二流量矩阵中所有节点对按照节点对排列次序存储在节点对队列中，并选 取预设时间内清洁能源的生产量排在前Μ个的Μ个网络节点，所述节点对排列次序为节点 对的流量服务次序； Ε :若所述Μ个网络节点中存在两个网络节点能够组成节点对，则在该两个网络节点之 间建立直接光路并将建立的直接光路添加到所述网络虚拟拓扑构架中，并更新所述网络虚 拟拓扑构架的网络状态信息； F :按照节点对排列次序从所述节点对队列中取出一个节点对，作为待路由节点对； G:判断所述网络虚拟拓扑构架是否能够成功路由所述待路由节点对，若是，执行步骤 Η，否则，执行步骤J; Η :确定所述网络虚拟拓扑构架路由所述待路由节点对的流量，并更新所述网络虚拟拓 扑构架的网络状态信息； I:判断所述节点对队列中是否存在节点对，若是，返回执行步骤F，否则，执行步骤Μ ; J:在除光路剩余容量不足以承载所述待路由节点对流量的光路之外的网络虚拟拓扑 构架中，采用最短路径算法查找是否存在能够成功路由所述待路由节点对的最短路由路 径，若是，则执行步骤Κ，否则，执行步骤L ; Κ :在查找到的最短路由路径上按需建立光路，并更新所述网络虚拟拓扑构架的网络状 态息； L:在所述待路由节点对之间建立一条直接光路，并更新所述网络虚拟拓扑构架的网络 状态信息，并返回执行步骤I ; Μ :完成网络虚拟拓扑的构建，得到网络虚拟拓扑，并计算所述网络虚拟拓扑中各个网 络节点的能耗，通过获取到的各个网络节点的清洁能源生产量和所述各个网络节点的能 耗，得到所述网络虚拟拓扑中化石能源的消耗量。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在执行步骤F之前，还包括： 对所述节点对队列中节点对的流量服务次序进行打乱。
5. 根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述采用最短路径算法查找是否存在 能够成功路由所述待路由节点对的最短路由路径包括： 采用Dijkstra最短路径优化算法查找是否存在能够成功路由所述待路由节点对的最 短路由路径。
6. -种IP over WDM网络构建装置，其特征在于，包括： 第一计算模块，用于计算IP over WDM网络中各个网络节点的清洁能源的生产量； 第二计算模块，用于分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点 作为中间网络节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑，并计算各个网络虚拟拓 扑中化石能源的消耗量； 确定模块，用于确定化石能源的消耗量最小的网络虚拟拓扑作为IP over WDM网络的 虚拟拓扑，以构建化石能源消耗量最小的IP over WDM网络。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括： 第一构建单元，用于分别采用将各个网络节点中清洁能源生产量相对较多的网络节点 作为中间网络节点转发业务流量的策略，构建多个网络虚拟拓扑Gp，所述Gp= (N，E)，所述 N为网络节点集合，所述E为虚拟链路集合； 第一计算单元，用于利用优化目标函数eNenSi计算各个Gp中化石能 源的消耗量，所述enSi为网络节点i的化石能源的消耗量，所述优化目标函数
所述B为每个光路的容量，单位为Gb/s，所述民为一个路由端口所消耗的能量，所述Et 为一个光收发器所消耗的能量，Ai为网络节点i中可配置留有端口或光收发器的最大数 量，所述为穿过虚拟链路（i，j)的网络节点对（s，d)的流量需求， Vij为虚拟链路（i，j) 上光路的数量，tri为网络节点i上路由端口或光收发器的数量，en Si为网络节点的化石能 源的消耗量，所述Λsd为可预测的网络节点对业务流量需求矩阵，所述ESi为网络节点i的 清洁能源生产量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括： 获取单元，用于获取IP流量矩阵，所述IP流量矩阵为网络节点对业务流量需求矩阵； 划分单元，用于将所述IP流量矩阵法分成两个流量矩阵，分别为第一流量矩阵和第二 流量矩阵，所述第一流量矩阵中的各个节点对的业务流量均是光路容量的整数倍，所述第 二流量矩阵中的各个节点对的业务流量均小于一个光路容量； 第一更新单元，用于在所述第一流量矩阵中的各个节点对之间分别建立直接光路，并 将建立好的光路添加到网络虚拟拓扑构架中，更新所述网络虚拟拓扑构架的网络状态信 息； 选取单元，用于将所述第二流量矩阵中所有节点对按照节点对排列次序存储在节点对 队列中，并选取预设时间内清洁能源的生产量排在前Μ个的Μ个网络节点，所述节点对排列 次序为节点对的流量服务次序； 第二更新单元，用于若所述Μ个网络节点中存在两个网络节点能够组成节点对，则在 该两个网络节点之间建立直接光路并将建立的直接光路添加到所述网络虚拟拓扑构架中， 并更新所述网络虚拟拓扑构架的网络状态信息； 提取单元，用于按照节点对排列次序从所述节点对队列中取出一个节点对，作为待路 由节点对； 第一判断单元，用于判断所述网络虚拟拓扑构架是否能够成功路由所述待路由节点 对，若是，执行第三更新单元，若否，执行查找单元； 第三更新单元，用于确定所述网络虚拟拓扑构架路由所述待路由节点对的流量，并更 新所述网络虚拟拓扑构架的网络状态信息； 第二判断单元，用于判断所述节点对队列中是否存在节点对，若是，返回执行所述提取 单元，否则，执行第二计算单元； 查找单元，用于在除光路剩余容量不足以承载所述待路由节点对流量的光路之外的网 络虚拟拓扑构架中，采用最短路径算法查找是否存在能够成功路由所述待路由节点对的最 短路由路径，若是，则执行第四更新单元，否则，执行第五更新单元； 第四更新单元，用于在查找到的最短路由路径上按需建立光路，并更新所述网络虚拟 拓扑构架的网络状态信息； 第五更新单元，用于在所述待路由节点对之间建立一条直接光路，并更新所述网络虚 拟拓扑构架的网络状态信息，并返回执行所述第二判断单元； 第二计算单元，用于完成网络虚拟拓扑的构建，得到网络虚拟拓扑，并计算所述网络虚 拟拓扑中各个网络节点的能耗，通过获取到的各个网络节点的清洁能源生产量和所述各个 网络节点的能耗，得到所述网络虚拟拓扑中化石能源的消耗量。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块还包括： 打乱单元，用于对所述节点对队列中节点对的流量服务次序进行打乱。
10. 根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述查找单元包括： 查找子单元，用于采用Dijkstra最短路径优化算法查找是否存在能够成功路由所述 待路由节点对的最短路由路径。
【文档编号】H04L12/751GK104092609SQ201410355919
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】沈纲祥, 吕云雷, 邵卫东 申请人:苏州大学