一种面向互联网的节能型QoS路由方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种面向互联网的节能型QoS路由方法。
【背景技术】：
[0002] 现阶段互联网带宽的爆炸性增长导致了互联网设备的能耗和冷却成本急剧飙升， 而更为不幸的是依靠硅工艺对硬件能耗的改善越来越小，正逐渐趋于饱和且散热需求正趋 近传统的气体冷却方式的极限。因此近年来，"绿色网络"成为全球ICT业界的几大研宄热 点之一 〇
[0003] 为了在互联网中实现节能并生成更大规模的网络，需要对路由协议进行修改，一 些扩展的0SPF协议在广播更新LSA报文时，需要重新计算所有路由路径，这样会造成资源 浪费，不适用于绿色互联网，需要重新设计路由协议以适应不同的休眠模式。现有技术针对 IP网络中关闭或开启链路导致拓扑变化时，链路状态路由协议重新收敛，路由表在收敛期 间可能不一致，甚至产生环路的问题，提出路由表更新算法；针对网络中移除链路会降低网 络连通性，甚至可能导致路由协议瞬间崩溃的问题，提出根据流量需求动态地进行路由选 择来优化链路的关闭方案，然而未给出流量探测和流量测量的设计方法。
【发明内容】
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[0004] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种面向互联网的节能型QoS路由方法，从而 减少了网络能耗，有效的降低了资源浪费。
[0005]一方面，本发明提供一种面向互联网的节能型QoS路由方法，包括：
[0006] 获取网络的状态信息，所述网络的状态信息包括QoS参数、功耗参数、CPU使用率 和存储使用率，所述QoS参数包括带宽、延迟、延迟抖动和出错率；
[0007] 根据用户业务请求的源路由器，查询目的路由器是否在所述源路由器的路径信息 表中，若是则按照所述路径信息表中的路径信息进行路由，否则根据分布式路由算法进行 路由，更新路由表；
[0008] 完成数据通信并处于空闲状态的路由器向相邻路由器发送休眠请求报文，收到相 邻路由器发送的休眠应答报文后进入休眠状态；
[0009] 调节感知报文的感知周期，确定路径信息的更新时间。
[0010] 可选地，所述获取网络的状态信息，包括：
[0011] 路由器周期性向相邻路由器发送感知报文，所述感知报文携带网络状态信息；
[0012] 所述相邻路由器接收到感知报文记录所述网络状态信息，存储到邻居信息表中。
[0013] 可选地，所述根据用户业务请求的源路由器，查询目的路由器是否在所述源路由 器的路径信息表中，包括：
[0014] 源路由器向所述路径信息表中的各路由器发送探测报文；
[0015] 收到所述探测报文的各路由器查询满足QoS需求、能耗最小的路径信息，并向所 述路径信息上的路由器发送所述探测报文；
[0016] 查询所述目的路由器是否在所述源路由器的路径信息表中。
[0017] 可选地，当处于所述休眠状态的路由器被需要重新工作时，相邻路由器向处于所 述休眠状态的路由器发送唤醒报文，或处于所述休眠状态的路由器设置休眠时间自动唤 醒。
[0018] 可选地，所述调节感知报文的感知周期，确定路径信息的更新时间，具体为，
[0019] 根据网络状态信息的QoS满意度的变化率和功耗参数的变化率来调节感知报文 的感知周期；
[0020] 通过在路径信息表中设置定时器或根据网络状态信息变化率动态改变路径信息 的更新时间。
[0021] 可选地，所述网络状态信息的QoS满意度的变化率rateSatisfttoS)，通过下式计算，
【主权项】
1. 一种面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，包括： 获取网络的状态信息，所述网络的状态信息包括QoS参数、功耗参数、CPU使用率和存 储使用率，所述QoS参数包括带宽、延迟、延迟抖动和出错率； 根据用户业务请求的源路由器，查询目的路由器是否在所述源路由器的路径信息表 中，若是则按照所述路径信息表中的路径信息进行路由，否则根据分布式路由算法进行路 由，更新路由表； 完成数据通信并处于空闲状态的路由器向相邻路由器发送休眠请求报文，收到相邻路 由器发送的休眠应答报文后进入休眠状态； 调节感知报文的感知周期，确定路径信息的更新时间。
2. 根据权利要求1所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，所述获取网 络的状态信息，包括： 路由器周期性向相邻路由器发送感知报文，所述感知报文携带网络状态信息； 所述相邻路由器接收到感知报文记录所述网络状态信息，存储到邻居信息表中。
3. 根据权利要求1所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，所述根据用 户业务请求的源路由器，查询目的路由器是否在所述源路由器的路径信息表中，包括： 源路由器向所述路径信息表中的各路由器发送探测报文； 收到所述探测报文的各路由器查询满足QoS需求、能耗最小的路径信息，并向所述路 径信息上的路由器发送所述探测报文； 查询所述目的路由器是否在所述源路由器的路径信息表中。
4. 根据权利要求1所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，当处于所述 休眠状态的路由器被需要重新工作时，相邻路由器向处于所述休眠状态的路由器发送唤醒 报文，或处于所述休眠状态的路由器设置休眠时间自动唤醒。
5. 根据权利要求1所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，所述调节感 知报文的感知周期，确定路径信息的更新时间，具体为， 根据网络状态信息的QoS满意度的变化率和功耗参数的变化率来调节感知报文的感 知周期； 通过在路径信息表中设置定时器或根据网络状态信息变化率动态改变路径信息的更 新时间。
6. 根据权利要求5所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，所述网络状态信息的 QoS满意度的变化率rateSatistttoS)，通过下式计算，
其中，Satis (QoS)last为上一次获取的QoS满意度，Satis (QoS)为当前获取的QoS满意 度； 所述QoS满意度Satis(QoS)，通过下式计算， Satis (QoS) = abwX Satis (bw) +adl X Satis (dl) +aJt X Satis (jt) +aerX Satis (er) 其中，abw、adl、ajt、分别为带宽、延迟、延迟抖动、出错率对用户的重要程度，对于不 同的业务类型和服务等级它们取不同的值，且满足〇<abw< l，0<adl< l，0<ajt< 1，0 < aer< I, a bw+adl+aJt+aer= I ； Satis (bw)为用户对路径的带宽满意度，通过下式计算，
其中，bWl为带宽区间下限，bwh为带宽区间上限，Ω为正数，ε为趋近于〇的正数，ξ 为趋近于1的正数，α > 1，〇 < β < 1 ; Satis (dl)为用户对路径的延迟满意度，通过下式计算，
其中，Cll1为延迟区间下限，dlh为延迟区间上限，Ω为正数，ε为趋近于〇的正数，ξ 为趋近于1的正数，α > 1，〇 < β < 1 ; Sati s (jt)为用户对路径的延迟抖动满意度，通过下式计算，
其中，」、为延迟抖动区间下限，jth为延迟抖动区间上限，Ω为正数，ε为趋近于〇的 正数，ξ为趋近于1的正数，α > 1，〇 < β < I ; Satis(er)为用户对路径的出错率满意度，通过下式计算，
其中，eri为出错率区间下限，erh为出错率区间上限，Ω为正数，ε为趋近于〇的正 数，ξ为趋近于1的正数，α > 1，〇 < β < 1。
7.根据权利要求5所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，所述功耗参 数的变化率ratepOTOT，通过下式计算，
其中，Powerlast为上一次获取的功耗参数值，power为当前获取的功耗参数值； 所述功耗参数值power，通过下式计算，
其中，NodeSti为节点i的状态标识符，LinkSt』为链路j的状态标识符，其中，所述状态 标识符为〇表示空闲状态，为1表示工作状态，AU为节点i的功耗，ALt为链路j的功耗， |v|为路径中的节点总数，IeI为路径中的链路总数，ZLfr通过下式计算，
其中，PfL为节点i的主控引擎功耗，为节点i的转发引擎功耗，仏/为节点i的复 制引擎功耗，Kfem为节点i 一个底架的功耗，Pp.，为节点i 一个端口的功耗，为节点i 中底架的数量，Mimi为节点i中底架k的线卡的数量，为节点i中底架k的线卡Ic上 端口的数量，CTiaSif为节点i中底架k的状态标识符，IMSif为节点i中线卡Ic的状态标 识符，Po/VW节点i中线卡Ic上端口 p的状态标识符，所述状态标识符为〇表示休眠状态， 为1表示工作状态，trfp为通过节点i中线卡Ic上端口 p的流量，α和β为常数，用来表 示流量与功耗的关系； 链路的功耗，通过下式计算，
其中，PfOTt为前置光放大器功耗，P Rjpti·为中继光放大器功耗，P 为再生光器功耗，P 1·?Η· 为再生光放大器功耗，为链路j上中继放大器的个数，为链路j上光再生器的个 数，办〃力丨为链路j上中继放大器a的状态，为链路j上中继放大器b的状态标 识符，所述状态标识符为〇表示空闲状态，为1表示工作状态，trA为链路j上的流量，α ' 和为常数，用来表示流量与功耗的关系。
8. 根据权利要求5所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，所述感知周 期Tpw，通过下式计算，
其中，T为在网络状态信息没有变化时的一个固定时间值。
9. 根据权利要求5所述的面向互联网的节能型QoS路由方法，其特征在于，所述通过在 路径信息表中设置定时器，具体为：当定时器的值为0时，删除旧的路径信息，启动路径信 息更新机制； 所述根据网络状态信息变化率动态改变路径信息的更新时间，具体为：当网络状态信 息变化率为〇时，路径信息不更新，当网络状态信息变化率不为〇时，通过感知周期与网络 状态信息变化率的关系，测得更新时间。
【专利摘要】本发明提供一种面向互联网的节能型QoS路由方法，首先获取网络的状态信息，根据用户业务请求的源路由器，查询目的路由器是否在所述源路由器的路径信息表中，若是则按照所述路径信息表中的路径信息进行路由，否则根据分布式路由算法进行路由，更新路由表，完成数据通信并处于空闲状态的路由器向相邻路由器发送休眠请求报文，收到相邻路由器发送的休眠应答报文后进入休眠状态，调节感知报文的感知周期，确定路径信息的更新时间，由此减少了网络能耗，有效地降低了资源占用率。
【IPC分类】H04L12-725, H04L12-757
【公开号】CN104683239
【申请号】CN201510105118
【发明人】王兴伟, 刘小锋, 张榜, 陈舒柳, 黄敏
【申请人】东北大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月9日