[發明專利]基于多優先級業務的IP over WDM網絡能量感知路由方法

有效

• 申請號: 201210454411.9
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102970225A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 郭愛煌;薛琳;馮圣毅
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04L12/725
• 分類號: H04L12/725;H04L12/733;H04L12/801
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及網路技術領域，尤其是涉及一種基于多優先級業務的IP?over?WDM網絡能量感知路由方法。

背景技術

近年來，光網絡在高速率、大帶寬的通信需求驅動下得到迅猛發展。隨著網絡規模的擴大和網絡設備的不斷更新，其能量消耗急劇增長。但網絡中的超額資源供給和冗余設計導致設備的效率低，能量浪費嚴重，限制了網絡系統性能的進一步提高。IEEE?GLOBECOM?2009，OFC/NFOEC?2010，ONDM?2011，歐盟綠色光電網絡項目組等國際學術會議和地區組織專門列出此專題，“綠色光網絡”已成為光通信網絡研究的新熱點。

在目前的光網絡中，IP?over?WDM網絡是一個通用的構架，很多運營商將其作為承載IP業務的主要解決方案，適合超大型IP骨干網。對IP?over?WDM骨干網絡節能問題的研究既有助于降低自身的碳排放，也可以為整個通信網帶來更大的節能空間。

IP?over?WDM網絡的能耗主要來自IP層的電層設備和WDM層的光層設備。一方面可以通過硬件技術的改進和創新，研發制造新型綠色產品，降低通信設備本身的能耗；另一方面積極引入新型綠色通信技術，從網絡全局的角度設計節能方案，優化網絡架構，在現有的網絡協議和路由調度中加入能耗因素實現節能。當前存在的光網絡代表性節能方法有：基于節能的IP數據包轉發、休眠、光旁路、業務疏導、能量感知路由，其中休眠和能量感知路由的節能效果明顯，得到了較多關注。

基于節能的IP數據包轉發以路由器接口子卡作為服務對象，合理調整數據包的大小和轉發方式來降低路由器的吞吐量、包延遲以及能耗。比如采用流水轉發的包交換方式，使所有的路由器工作在統一的時鐘標準下，不再進行緩沖和包頭處理，加快轉發速度，降低路由器等網絡基礎設施的能耗。

休眠是根據骨干網的負載特點提出的節能方案。通常骨干網的業務負載在一天中不同時刻大小不同，初始時刻針對高峰業務配置網絡，當負載較小時，存在可暫停使用或利用率低的節點和鏈路，造成了能源的浪費。如何實現能耗最小化，在服務質量許可的條件下盡可能多地關閉空閑設備，并設計靈活的管理與控制機制成為關鍵所在。

傳統的IP?over?WDM網絡中，所有光路攜帶的業務量都是通過IP路由器處理和轉發的。光旁路要求被轉換為光信號的IP業務全部在光域中傳輸，旁路所有中間節點的IP層路由器，這極大地節省了接口子卡的數目，由于IP路由器是光網絡的主要耗能設備，因此光旁路機制可以有效地實現節能。

業務疏導是GMPLS(Generalized?Multi-protocol?Label?Switching)中一項關鍵機制，旨在實現網絡業務的最優化處理。已有的業務疏導方案以提高帶寬利用率、最小化網絡擁塞、最小化網絡成本等為優化目標，但是事實上，業務疏導機制還能夠解決網絡能耗最小化的問題，通過將多個低速IP業務流匯集到同一個大容量的WDM波長信道進行傳輸，重復利用已建光路和設備，節省網絡能耗。

能量路由是最早提出的傳感器路由機制之一，它根據傳輸路徑上的能量需求選擇數據的轉發路徑。借鑒能量路由策略的基本思想，在IP?over?WDM網絡中引入能量感知路由，從源節點到目的節點的所有路徑中選取節點能耗之和最少的路徑。不少文獻將光旁路、業務疏導和能量感知路由三種機制整合使用，節能優勢也很顯著，特別是在峰值業務下，它相對休眠可以降低更多網絡能耗。

上述光網絡節能方案都是以最小網絡能耗為優化目標，針對單一業務流提出的，沒有對業務進行區分。事實上，由于IP承載業務類型的多樣化，單一化的節能方案難以滿足不同業務的QoS要求。在IP?over?WDM網絡中，既存在音頻、視頻等實時性強、有嚴格的時延和丟包限制的業務，如視頻會議、視頻點播、IP電話等；也存在文本數據等非實時性業務，在滿足其帶寬需求的前提下盡力轉發，如電子郵件、Web瀏覽等。可見，有必要根據業務的實時性和質量要求為不同類型業務設定不同的優先級別，研究在多優先級業務場景下的節能方案。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于多優先級業務的IP?over?WDM網絡能量感知路由方法，該方法可以最小化網絡的能量消耗，保證網絡可靠性，實現業務對時延、丟包率的要求，并降低高優先級業務的阻塞率。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于多優先級業務的IP?over?WDM網絡能量感知路由方法，該方法用于在保證業務QoS要求的前提下確定能耗最低的路徑，包括以下步驟：