專利名稱：一種面向IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種面向IP over TDM over DWDM 的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
在目前全球倡導(dǎo)“低碳經(jīng)濟”的背景下，節(jié)能減排已成為各國政府的重要職責(zé)。ICT 行業(yè)作為全球增長最快的行業(yè)之一，其碳排放也不斷增長。根據(jù)Gartner公司2007年一份名為《綠色IT 新一波產(chǎn)業(yè)沖擊》的報告，計算機和電信設(shè)備每年的碳排放量約占全球碳排放總量的2 %，而這一比例到2020年將翻番，節(jié)能減排已成為ICT領(lǐng)域必須面對的緊迫課題。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，視頻和語音等業(yè)務(wù)大量涌現(xiàn)，人們對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求以指數(shù)級速度增長，這導(dǎo)致了互聯(lián)網(wǎng)流量的迅猛增加。美國互聯(lián)網(wǎng)流量監(jiān)測機構(gòu)Telegeography提供的數(shù)據(jù)顯示，2010年全球互聯(lián)網(wǎng)的流量以62%的速度強勁增長，連續(xù)五年的平均年增長率高達63%。為了滿足不斷增長的帶寬需求，網(wǎng)絡(luò)運營商們必須不斷投入更多、性能更強的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，結(jié)果導(dǎo)致了互聯(lián)網(wǎng)能耗的高速增長。按照目前的增長趨勢，2050年網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的能耗將達到2006年水平的13倍，其中核心/骨干網(wǎng)的能耗增長最快，未來將超過接入網(wǎng)成為互聯(lián)網(wǎng)能耗的主體，因此，對核心/骨干網(wǎng)的節(jié)能研究變得十分必要。波長交換技術(shù)的應(yīng)用使傳統(tǒng)點到點光纖鏈路逐步演變?yōu)橛薪M網(wǎng)能力的光網(wǎng)絡(luò)層。 核心/骨干網(wǎng)絡(luò)由原來的IP over TDM(如IP over SDH/S0NET)發(fā)展到IP over TDM over DWDM(如 IP over OTN over DWDM)和 IP over DWDM，演變成一個多層網(wǎng)絡(luò)，其中，IP over TDM over DWDM技術(shù)近年來為越來越多的運營商所采用。此外，出于可擴展性、兼容性和靈活性等方面的考慮，核心/骨干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常采用模塊化體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的多層結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的模塊化為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能研究提供了新機遇。能耗問題在無線網(wǎng)絡(luò)方面已得到廣泛研究，M. Gupta和S. Singh使有線網(wǎng)絡(luò)的能耗問題開始被人們所重視。在局域網(wǎng)的節(jié)能研究上，IEEE正式批準(zhǔn)了 802. 3azEEE (Energy Efficient Ethernet)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過在鏈路利用率低時將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)入低功耗空閑(LPI)狀態(tài)，降低以太網(wǎng)設(shè)備的能耗。在核心/骨干網(wǎng)絡(luò)方面，Chabarek等人在實驗的基礎(chǔ)上提出了一個路由器功耗的通用模型，并基于該模型研究功率感知的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和路由問題。該問題被形式化建模為混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP) 問題，實驗結(jié)果表明，通過調(diào)整業(yè)務(wù)流的路由、從容量和功耗的角度為每個節(jié)點選擇適當(dāng)類型的機框，并為每個機框配置適當(dāng)類型和數(shù)目的線卡可降低網(wǎng)絡(luò)的功耗。隨著光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大量應(yīng)用，如果能夠?qū)⒃搯栴}由單層IP網(wǎng)絡(luò)擴展到多層網(wǎng)絡(luò)，充分利用光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢，將有望進一步降低網(wǎng)絡(luò)的功耗。在多層網(wǎng)絡(luò)方面，針對IP over DWDM網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能研究主要是通過業(yè)務(wù)疏導(dǎo)和旁通方法降低網(wǎng)絡(luò)的能耗，業(yè)務(wù)疏導(dǎo)可形式化為多品種流規(guī)劃問題，以最小化網(wǎng)絡(luò)的功耗為目標(biāo)，利用ILP/MILP技術(shù)或啟發(fā)式算法求解。在網(wǎng)絡(luò)功耗建模上，主要考慮路由器接口功耗、光層的收發(fā)器功耗、和網(wǎng)絡(luò)線路的功耗。本發(fā)明主要探討具有IP層、TDM層和光網(wǎng)絡(luò)層的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化問題，提出了一種面向IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法，通過對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流進行合理的控制和對網(wǎng)絡(luò)資源進行合理的配置與管理來實現(xiàn)對多層網(wǎng)絡(luò)能耗的優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種面向IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法。本發(fā)明解決其技術(shù)難題所采用的技術(shù)方案的步驟如下1)在IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)中，能耗優(yōu)化的目標(biāo)是最小化多層網(wǎng)絡(luò)的功耗，即Pmin。TDM設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的支路接口直接與上層設(shè)備的線路接口相連，支路線卡無法自由分配支路接口，所以支路線卡被納入機框功耗考慮，支路接口功耗與上層的線路接口的功耗一并計算。由于相同容量的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功耗遠比TDM和IP設(shè)備的小，而光收發(fā)器是光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主要耗能組件，所以只考慮光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支路接口的功耗。使用線性函數(shù)表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備動態(tài)功耗與業(yè)務(wù)負載的關(guān)系，則目標(biāo)函數(shù)為
權(quán)利要求
1. 一種面向IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法，其特征在于該方法的步驟如下1)在IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)中，能耗優(yōu)化的目標(biāo)是最小化多層網(wǎng)絡(luò)的功耗，即Pmin，TDM設(shè)備和光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的支路接口直接與上層設(shè)備的線路接口相連，支路線卡無法自由分配支路接口，所以支路線卡被納入機框功耗考慮，支路接口功耗與上層的線路接口的功耗一并計算；由于相同容量的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功耗遠比TDM和IP設(shè)備的小，而光收發(fā)器是光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主要耗能組件，所以只考慮光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支路接口的功耗，使用線性函數(shù)表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備動態(tài)功耗與業(yè)務(wù)負載的關(guān)系，則目標(biāo)函數(shù)為
全文摘要
本發(fā)明公布了一種面向IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法。該方法首先定義了IP over TDM over DWDM多層網(wǎng)絡(luò)功耗的目標(biāo)函數(shù)，然后提出了目標(biāo)函數(shù)在IP層、TDM層、光層的約束條件，最后實驗從網(wǎng)絡(luò)層與多層網(wǎng)絡(luò)功耗的關(guān)系、動態(tài)功耗與網(wǎng)絡(luò)功耗的關(guān)系、模塊化設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)功耗的關(guān)系3個方面對該方法進行驗證。實驗結(jié)果顯示面向IP over TDM over DWDM的多層網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化方法是有效的。網(wǎng)絡(luò)功耗都隨業(yè)務(wù)需求的減小逐漸降低，在業(yè)務(wù)需求低峰期時(Davg＝10Gbps)網(wǎng)絡(luò)功耗可減小到業(yè)務(wù)高峰期(Davg＝100Gbps)時功耗時的24％-38％。無論網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的動態(tài)功耗和模塊化結(jié)構(gòu)如何變動，網(wǎng)絡(luò)的功耗隨業(yè)務(wù)需求減小而降低這一結(jié)論始終保存一致。
文檔編號H04L12/56GK102412987SQ20111034897
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者伍元勝, 劉云本, 劉嘯濱, 沈艷, 王敞, 王繼禾, 郭兵, 陳曉豐, 韓洪良 申請人:四川大學(xué)