一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)綠色節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗也在逐年增長。為了減少互聯(lián)網(wǎng)對環(huán)境的影響，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的電能開銷，提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可擴(kuò)展性，互聯(lián)網(wǎng)的能耗問題逐漸成為眾多研究者關(guān)注和研究的對象，并被列為未來互聯(lián)網(wǎng)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。
　　身份與位置分離的設(shè)計(jì)思想代表了一種未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。在這種設(shè)計(jì)思想下，一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)采用了核心網(wǎng)與接入網(wǎng)分離的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，滿足未來網(wǎng)絡(luò)在路由可擴(kuò)展性、移動性、安全性和可控可管性等多方面的要求。本

2、文在深入研究現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，研究了網(wǎng)絡(luò)能耗與服務(wù)質(zhì)量的權(quán)衡關(guān)系，并對一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中核心網(wǎng)與接入網(wǎng)的節(jié)能策略分別進(jìn)行研究，提出了節(jié)能策略的部署方法和過渡方案。本文完善了一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的理論體系，為一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文的主要創(chuàng)新工作如下:
　　1.提出了一種基于服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)能耗非線性規(guī)劃模型。在規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)中同時考慮了最小化網(wǎng)絡(luò)的能耗開銷和延時開銷。通過在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商拓?fù)湟约昂铣赏負(fù)洵h(huán)境

3、下進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，定量地給出了節(jié)能策略對網(wǎng)絡(luò)節(jié)能效率和網(wǎng)絡(luò)延時的影響。性能分析結(jié)果表明在規(guī)劃模型中合理地設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的鏈路使用率可以得到最小的網(wǎng)絡(luò)總開銷，在保證了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的同時，降低了網(wǎng)絡(luò)能耗，節(jié)能效率提升2～7％。
　　2.針對核心網(wǎng)內(nèi)鏈路資源豐富的特點(diǎn)，在一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)中以網(wǎng)絡(luò)連通性和鏈路使用率作為約束條件，建立了一種核心網(wǎng)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)能耗優(yōu)化模型，定義了一種基于圖論中介值的網(wǎng)絡(luò)鏈路關(guān)鍵性，提出了基于鏈路關(guān)鍵性的啟發(fā)式算

4、法。通過在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商核心網(wǎng)拓?fù)渲羞M(jìn)行仿真分析，對比了不同算法的節(jié)能效果。結(jié)果表明，基于關(guān)鍵性的啟發(fā)式算法與其他算法相比平均節(jié)能效率提高了6.8％，同時在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中算法對網(wǎng)絡(luò)中流量分配的均衡性影響不大。
　　3.針對接入網(wǎng)中冗余鏈路少、設(shè)備數(shù)量多、總體能耗較高的特點(diǎn)，研究了在一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)中的節(jié)能策略。通過對接入網(wǎng)內(nèi)用戶流量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到用戶數(shù)據(jù)包的到達(dá)分布、數(shù)據(jù)包數(shù)量、用戶在線時間和用戶登錄次數(shù)等因素對節(jié)能策略的

5、影響。針對現(xiàn)有的空閑休眠和流量適配節(jié)能機(jī)制的缺陷，提出了一種使用緩存進(jìn)行流量整形的節(jié)能策略。通過對節(jié)能策略進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，并使用實(shí)際的校園網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明流量整形的方法與其他節(jié)能策略相比節(jié)能效率較高，一天中可以節(jié)省大約90％的設(shè)備能耗。同時流量整形方法的節(jié)能效果相對穩(wěn)定，與流量適配策略相比減少了95％的能耗跳變次數(shù)。
　　4.為了更好地在一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能策略的部署，在一體化標(biāo)識核心網(wǎng)中設(shè)計(jì)了一種基于集中控制的智慧協(xié)同

6、部署方案。通過網(wǎng)絡(luò)的雙反饋環(huán)控制模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我優(yōu)化、自我配置，使一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)逐步向綠色網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。同時，為了使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向更加綠色節(jié)能的一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，提出了一種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的平滑過渡方案。通過在IPv4地址前添加96位的擴(kuò)展前綴實(shí)現(xiàn)IP地址到RID的映射，使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不需要更改就可以與一體化標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的用戶相互通信。通過對過渡方案進(jìn)行性能評估，結(jié)果表明過渡力案沒有給兩種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的終端帶來更大的端到端通信延時，同時減