一种基于约束路由的绿色虚拟拓扑设计方法技术

本发明专利技术涉及网络能耗优化技术领域，尤其是涉及一种基于约束路由的绿色虚拟拓扑设计方法，即GVTD方法。GVTD方法通过提高网络资源利用率、多粒度睡眠和动态建立网络虚拟拓扑来达到降低网络能耗的目的。由于GVTD方法的求解属NP难问题，本发明专利技术提出一个基于约束路由的启发式求解方法，即CBR-GVTD方法。CBR-GVTD方法在计算网络能耗下界的基础上动态建立网络的虚拟拓扑。CBR-GVTD方法为大业务需求建立点到点的传输通道并进行单跳路由，以减少网络资源的使用；对小业务需求进行多跳路由，以提高网络资源的利用率。实验表明，CBR-GVTD方法在业务非高峰期，对10和50个结点的网络最多可分别降低62%和90%的网络能耗，该比例随着网络规模的增大而上升。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种基于约束路由的绿色虚拟拓扑设计方法，其特征在于建立该方法的步骤如下：1）GVTD（Green Virtual Topology Design，绿色虚拟拓扑设计）模型主要包括：◆网络功耗模型，即GVTD模型的目标函数，网络功耗模型同时考虑网络设备的静态功耗和动态功耗，静态功耗指网络设备独立于业务负载的那部分功耗（即空闲状态下的功耗），动态功耗指网络设备依赖业务负载的那部分功耗，根据网络设备的模块化结构，静态功耗可进一步细分为接口功耗、线卡功耗和机框功耗；◆业务路由，即GVTD模型的路由约束，为了避免多径路由引发的时延抖动，GVTD模型使用单径路由；◆资源配置，即GVTD模型的资源约束，该约束确定每个结点的活跃网络资源，并按照多粒度睡眠机制使空闲的网络资源睡眠；◆虚拟拓扑设计，对应于GVTD模型的链路容量约束，该约束确定网络中需要建立的传输通道，此外，通过设定接口最大利用率参数，实现了对网络拥塞的控制；2）GVTD模型的形式化描述如下：◆目标函数定义如下：MinΣi∈N[nc(i)·pc+nl(i)·pl+ni(i)·pi]+Σi，j∈N：i≠jt(i，j)·pt  (1)受限于:Σj∈N:j≠iiδ(ii,jj,ii,j)-Σj∈N:j≠iiδ(ii,jj,j,ii)=1∀ii,jj∈N:d(ii,jj)>0---(2b)]]>Σi∈N:i≠jjδ(ii,jj,i,jj)-Σi∈N:i≠jjδ(ii,jj,jj,i)=1∀ii,jj∈N:d(ii,jj)>0---(2c)]]>Σj∈N:j≠iδ(ii,jj,i,j)≤1∀ii,jj,i∈N:d(ii,jj)>0---(2d)]]>Σj∈N:j≠iδ(ii,jj,j,i)≤1∀ii,jj,i∈N:d(ii,jj)>0---(2e)]]>t(i,j)=Σii,jj∈N:d(ii,jj)>0δ(ii,jj,i,j)·d(ii,jj)∀i,j∈N:i≠j---(3)]]>t(i,j)≤d′(i,j)·α·C∀i,j∈N:i≠j---(4)]]>ni(i)≥Σj∈N:j≠id′(i,j)∀i∈N---(5a)]]>ni(i)≥Σj∈N:j≠id′(j,i)∀i∈N---(5b)]]>nl(i)·mi≥ni(i)∀i∈N---(6)]]>nc(i)·ml·mi≥ni(i)∀i∈N---(7)]]>各式中参数定义如下：N表示网络结点集合，i,j,ii,jj∈N表示网络结点，C表示接口的容量，α表示接口（或链路）所允许的最大利用率，pt表示网络资源处理单位(1Gbps）业务负载的动态功耗，pi,pl和pc分别表示单个接口、线卡和机框的功耗，mi,ml分别表示每个线卡具有的接口数量和每个机框可配备的线卡数量，D表示网络的业务需求集合，d(ii,jj)∈D表示从结点ii到结点jj的业务需求，目标函数(式(1))最小化整个网络的功耗，网络功耗由静态功耗和动态功耗两部分组成，静态功耗可进一步分为机框功耗nc(i)·pc、线卡功耗nl(i)·pl和接口功耗ni(i)·pi，使用线性函数近似动态功耗与业务负载的关系，即t(i,j)·pt，路由约束（式(2a)～(2e)）为经典的多品种流守恒约束，业务需求d(ii,jj)经过单条路径从源结点ii到达目的结点jj，式(3)计算经过逻辑链路(i,j)的业务负载（即链路流量），链路的容量约束（式(4)）确保链路的流量不超过链路的容量，IP层的链路(i,j)为逻辑链路，由下层网...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兵，沈艳，伍元胜，徐阔海，刘凡，罗标，张强，张俊涛，
申请(专利权)人：成都赛恩泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51