基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)感知的多維協(xié)同能效優(yōu)化.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)過(guò)去20多年的飛速發(fā)展，特別是移動(dòng)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量快速增長(zhǎng)，帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗的與日俱增。美國(guó)環(huán)保署(EPA)公布的一項(xiàng)數(shù)據(jù)表明:目前美國(guó)數(shù)據(jù)中心消耗的電力已經(jīng)占到美國(guó)全部電力使用量的2％，并且仍以12％的速度遞增。2008年服務(wù)域互聯(lián)網(wǎng)的路由器、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等設(shè)備共消耗8680億度電，占全球總耗電量的5.3％，按照目前增長(zhǎng)趨勢(shì)，2025年信息通信行業(yè)的平均能耗將是2006年的5倍。網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)⒏?/p>

2、，達(dá)到13倍。網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中一半以上的能耗是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能源消耗。因此研究能夠大幅度提高移動(dòng)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能效的傳輸機(jī)制已經(jīng)成為當(dāng)前無(wú)線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　移動(dòng)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的流量與有線網(wǎng)絡(luò)流量相似[61,64-66]，具有動(dòng)態(tài)性，隨機(jī)性等流量特點(diǎn)，這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存在能耗過(guò)高和能效較低等問(wèn)題，另外網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的利用率過(guò)低，流量負(fù)載分配不均衡都是引起網(wǎng)絡(luò)能效低的因素。本課題針對(duì)這些問(wèn)題，根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)提出了不同的優(yōu)化模型，以此來(lái)提

3、高網(wǎng)絡(luò)的能效。
　　首先，根據(jù)鏈路參數(shù)感知進(jìn)行多維協(xié)同能效優(yōu)化。本文以最大化鏈路利用率為目標(biāo)，進(jìn)行優(yōu)化建模，提出了貪婪算法與Dijkstra算法相結(jié)合的路由算法(GreDRA)，該算法模型主要包括貪婪算法選路和Dijkstra算法選路兩部分。設(shè)置鏈路剩余帶寬為路由權(quán)重，以通過(guò)最大化鏈路利用率來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)能效，并通過(guò)重路由策略保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
　　其次，考慮到移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?，本文提出了基于?chǎng)的路由算法(FBR

4、A)，通過(guò)對(duì)源節(jié)點(diǎn)劃分不同能量場(chǎng)，以減少計(jì)算量，尤其是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)。其中每個(gè)能量場(chǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)都是下一跳節(jié)點(diǎn)的備選集，并通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率選擇能效最大的路徑。
　　最后，針對(duì)移動(dòng)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特性，聯(lián)合鏈路參數(shù)和節(jié)點(diǎn)參數(shù)感知，進(jìn)行能效優(yōu)化。考慮鏈路的實(shí)時(shí)帶寬變化和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)時(shí)變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提出了基于鏈路空閑度的能效優(yōu)先路由算法(LLEEF)。該算法不僅提高了網(wǎng)絡(luò)能效，同時(shí)讓更多的流量選擇已經(jīng)開(kāi)辟的鏈路，也保