當(dāng)今,通信信息技術(shù)設(shè)備的能源消耗總量占全球能源消耗總量很大的比例,而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源消耗是其中一大部分,而且隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源消耗量將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。為了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)高峰期流量負(fù)載,通信網(wǎng)絡(luò)采用冗余設(shè)計(jì),導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中有大量的設(shè)備雖然沒(méi)有承載流量但仍消耗了大部分能源,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源利用率低下。因此,我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)方案來(lái)提高通信網(wǎng)絡(luò)的能源利用率,實(shí)現(xiàn)綠色網(wǎng)絡(luò)。休眠調(diào)度方法旨在將盡管沒(méi)有負(fù)載但仍然會(huì)消耗能量的空閑網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省沒(méi)必要的能源消耗,進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)的能源利用率。在本文中,我們從路由計(jì)算的角度將最優(yōu)的休眠調(diào)度方法進(jìn)行建模成最優(yōu)化問(wèn)題,通過(guò)該休眠調(diào)度方法得到的路由方案可以將流量負(fù)載聚合到較少的激活的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上,并將空閑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備置于休眠狀態(tài)以節(jié)省能源。因?yàn)檫z傳算法經(jīng)常被認(rèn)為是一種優(yōu)秀的求解最優(yōu)化問(wèn)題的算法,所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一種面向路由計(jì)算的遺傳休眠調(diào)度方法來(lái)找出一個(gè)接近最優(yōu)解的路由方案。軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將控制平面和數(shù)據(jù)平面分離,并提供可編程接口,使得我們提出的面向路由計(jì)算的遺傳休眠調(diào)度方法可以方便地部署在軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的應(yīng)用層上。我們引入在線數(shù)據(jù)庫(kù)SNDlib中兩個(gè)... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

將用戶(hù)需求聚合到更少的節(jié)點(diǎn)和鏈路中以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能源消耗

在路徑上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠滿(mǎn)足用戶(hù)通信需求的情況下，當(dāng)我們聚合用戶(hù)的需求產(chǎn)生的流量到其中一條路徑（假設(shè)為路徑 R1 - R2 - R3 - R6）時(shí)，只需要激活 4 個(gè)節(jié)點(diǎn)和 7 個(gè)鏈路便可以滿(mǎn)足所有用戶(hù)的通信需求（如圖 1-2（b）所示）。相對(duì)于圖 1-2（a）中采用的解決方案，圖 1-2（b）中的解決方案節(jié)省了 2 個(gè)節(jié)點(diǎn)和 3 個(gè)鏈路運(yùn)行的能量消耗，這些鏈路在流量聚合后變?yōu)榭臻e，因而可以使之進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)約能源，改善網(wǎng)絡(luò)的能源利用率。值得注意的是，如果將流量負(fù)載聚合到較少的鏈路中，可能會(huì)導(dǎo)致流量延遲。但是，運(yùn)用了新興的軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（Software Defined Network，SDN）的 B4 網(wǎng)絡(luò)[37]已經(jīng)證明，如果鏈路上的流量負(fù)載低于其容量的 90%，那么該鏈路上不會(huì)有顯著的流量延遲。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的休眠調(diào)度，在網(wǎng)絡(luò)中尋找激活最少節(jié)點(diǎn)和鏈路數(shù)量的路由解決方案需要集中式的計(jì)算，這對(duì)于傳統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的難題。幸運(yùn)的是，新興的軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)能夠支持網(wǎng)絡(luò)中的集中決策[38, 39]，并提供了對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活控制[40]。

控制其對(duì)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)行為；交換機(jī)主要通過(guò)南向接口向控制平面報(bào)告網(wǎng)絡(luò)情況，以及詢(xún)問(wèn)對(duì)未知數(shù)據(jù)流的動(dòng)作。SDN 控制器對(duì)數(shù)據(jù)平面進(jìn)行集中式管理，能夠?qū)λ袛?shù)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置而無(wú)需逐一設(shè)置�？梢园蚜鞅懋�(dāng)作是傳統(tǒng)路由器中的路由表，一個(gè)流表由一或多個(gè)流表項(xiàng)組成，儲(chǔ)存在交換機(jī)中指示如何處理匹配到的數(shù)據(jù)包。如圖 1-4 所示為一個(gè)流表項(xiàng)的結(jié)構(gòu)，一個(gè)流表項(xiàng)可以確定一類(lèi)的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作，其中，包頭域確定了數(shù)據(jù)包的匹配規(guī)則，計(jì)數(shù)器可以統(tǒng)計(jì)活動(dòng)表項(xiàng)、經(jīng)過(guò)的數(shù)據(jù)包數(shù)量以及查找次數(shù)等信息，動(dòng)作指定匹配成功的數(shù)據(jù)包如何處理。包頭域中包括端口號(hào)、虛擬網(wǎng)絡(luò) ID、MAC、IP 等數(shù)據(jù)包匹配信息，每個(gè)流表項(xiàng)可以設(shè)置其中一個(gè)或多個(gè)值，設(shè)置的值越具體，匹配的顆粒度越小，匹配越精細(xì)。流表項(xiàng)指定的動(dòng)作主要有從哪些端口轉(zhuǎn)發(fā)、丟棄、排隊(duì)等。因此，通過(guò)設(shè)置不同的流表項(xiàng)，SDN 控制器可以靈活地控制交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)包的動(dòng)作，例如從某個(gè)端口進(jìn)入的數(shù)據(jù)包往某個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)等，當(dāng)然也可以像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一樣使用 IP 和 Mac 地址等進(jìn)行匹配，動(dòng)作也可以是丟棄等。


本文編號(hào)：3317562