学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

大规模IP骨干网络中能效路由仿真及实现

作　者: 张鹏
导　师: 蒋定德
学　校: 东北大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 能效网络 GMPLS IP over WDM 优化模型路由策略
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着各种宽带数据业务迅速发展,用户的数量、带宽需求以及网络流量不断增长,网络设备的能耗也在平稳增长。据调查研究,2008年全世界ICT (Information and Communication Technologies)一年的功耗为168GW,按目前增长速度到2020年全世界ICT一年的功耗将达到430GW,其中网络设备功耗的平均年增长率约为12%。同时,碳排放也随着ICT行业的增长而不断增长,目前该行业的碳排放占全球总排放量的约2%,而这比例到2020年将翻番。另外,能耗问题也是目前超大规模电路由器遇到的瓶颈问题之一。因此,网络能效研究有着重要的意义。在传统网络系统设计中,通过超额资源供给能使网络承受突发的峰值负载,通过冗余链路和设备,提高网络的可靠性,以应对突发的故障失效,没有考虑到网络能效因素,因此随着网络规模的扩大和网络设备的不断更新,能量的利用日益暴露出能耗高、效率低,浪费多等诸多问题。因此,根据当前不同的网络架构,利用能效的网络管理和路由策略,在保证网络性能和服务质量的前提下提高网络设备的利用率,才能减少备用设备的功耗提高网络能效。本课题针对不同网络模型进行了能效分析,根据设备功耗和网络流量的关系进行优化建模并提出了能效的路由策略。首先,介绍网络的鲁棒性能参数、网络链路功耗模型以及网络能效参数比特能耗。针对IP网络的能效,本文以最小化网络比特能耗为目标,进行优化建模,并提出最小临界性的负载均衡能效路由算法(EEMCRA),该算法模型主要包括能效选路和负载均衡两部分。为了进一步提高网络能效,提出了基于多约束的能效重路由算法(E2ReRA),根据功耗模型设置路由权重,以获得最大能效,并通过重路由策略保证网络的服务质量。其次,针对GMPLS的多层网络模型,本文提出了能效的拓扑控制方法和路由策略,通过链路休眠方法控制设备端口的功耗。在GMPLS网络中根据监测的网络流量和路由故障信息,利用能效的拓扑控制方法和路由策略,可以实现在无故障路由条件下休眠拓扑中链路,通过控制节点设备功耗,减少网络的能耗。通过扩展的LMP (Link Manager Protocol)协议可以实现对链路的休眠控制。最后,针对IP over WDM网络,通过分析IP层路由功耗和WDM层的物理链路上的设备功耗,本文并以最小化网络的比特能耗值为优化目标建立了MILP优化模型,通过求解最优化问题得到了网络的最小比特能耗值,提高了网络能效。由于IP over WDM网络的复杂性,本文利用辅助图模型设计了最小网络能耗的路由策略,该路由策略中根据业务流和网络状态计算相应的比特能耗代价矩阵,并且每次请求以最小的比特能耗建立LSP (Label Switched Path)。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-18
  1.1 研究背景及意义  12-13
    1.1.1 研究背景  12
    1.1.2 研究意义  12-13
  1.2 研究现状  13-16
  1.3 本文的主要工作  16-17
  1.4 课题来源  17-18
第2章能效网络模型分析  18-28
  2.1 概述  18-19
  2.2 网络模型  19-21
    2.2.1 GMPLS网络  19
    2.2.2 IP OVER WDM网络  19-21
  2.3 能效建模  21-24
    2.3.1 功耗模型  21-23
    2.3.2 网络能效  23-24
  2.4 网络性能分析  24-25
  2.5 本章小结  25-28
第3章 IP网络中能效路由算法  28-42
  3.1 概述  28-29
  3.2 最小临界性能效路由  29-31
    3.2.1 MCRA算法  30
    3.2.2 优化建模  30-31
  3.3 能效多约束重路由  31-34
    3.3.1 链路权重  31-33
    3.3.2 路由策略  33-34
  3.4 仿真结果及分析  34-40
    3.4.1 仿真环境及参数  34-35
    3.4.2 E2RERA仿真结果  35-37
    3.4.3 对比分析  37-40
  3.5 本章小结  40-42
第4章面向GMPLS网络的能效路由策略  42-56
  4.1 概述  42-44
    4.1.1 GMPLS多层网络模型  42-43
    4.1.2 链路中间性  43-44
  4.2 优化模型  44-46
    4.2.1 能效模型  44
    4.2.2 整数线性规划  44-46
  4.3 E2GMPLS能效策略  46-48
    4.3.1 拓扑控制  46-47
    4.3.2 路由策略  47-48
  4.4 仿真结果及分析  48-55
    4.4.1 E2GMPLS仿真结果  49-51
    4.4.2 对比分析  51-55
  4.5 本章小结  55-56
第5章 IP over WDM网络能效路由策略  56-70
  5.1 概述  56-58
    5.1.1 互联模型  56-57
    5.1.2 多纤辅助图模型  57-58
  5.2 优化模型  58-61
  5.3 能效路由算法  61-63
  5.4 仿真分析  63-69
    5.4.1 仿真环境及参数  63-65
    5.4.2 MILP结果分析  65-66
    5.4.3 路由算法结果分析  66-68
    5.4.4 对比分析  68-69
  5.5 本章小结  69-70
第6章总结  70-72
  6.1 工作总结  70
  6.2 未来展望  70-72
参考文献  72-82
致谢  82-84
攻读硕士学位期间发表的论文  84
攻读硕士学位期间参与的科研项目  84

大规模IP骨干网络中能效路由仿真及实现

内容摘要

全文目录

相似论文