[發(fā)明專利]基于大規(guī)模SDN的最小化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路數(shù)的節(jié)能方法

有效

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• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107707471B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊龍祥;張雨樺
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L12/727;H04L12/12
• 代理公司: 江蘇海越律師事務(wù)所 32402
• 代理人: 唐小紅

本發(fā)明公開了基于大規(guī)模SDN的最小化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路數(shù)的節(jié)能方案，該方案為一種基于大規(guī)模軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,SDN)的最小化活動鏈路數(shù)以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的節(jié)能和優(yōu)化方法。主要采用ILP數(shù)學模型架構(gòu)大型網(wǎng)絡(luò)拓撲，利用SDN控制層和數(shù)據(jù)層解耦的特點實現(xiàn)感知能量的功能并調(diào)整路由轉(zhuǎn)發(fā)，在滿足給定流量需求的基礎(chǔ)上，考慮控制層流量的有界延遲及控制器之間的負載均衡最小化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路數(shù)，以實現(xiàn)能耗最小化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能源利用效率技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于大規(guī)模SDN的最小化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路數(shù)的節(jié)能方法。

背景技術(shù)

近十年來，信息通信技術(shù)(ICT，InformationCommunicationsTechnology)領(lǐng)域的能源消耗已成為社會關(guān)注的熱點問題。全球接近4.7％的電能被ICT消耗，釋放到大氣中的二氧化碳排放量在1.7％左右。此外，有研究指出，ICT行業(yè)的能源需求增長速度高于全行業(yè)平均水平。而在ICT行業(yè)中，電信網(wǎng)絡(luò)占ICT總能耗的三分之一以上。因此，對互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP，Internet Service Provide)而言，降低骨干網(wǎng)絡(luò)的功耗對該行業(yè)的節(jié)能至關(guān)重要，與此同時，提高數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的能源效率也可以大大降低其他行業(yè)對環(huán)境的影響。

在SDN網(wǎng)絡(luò)中，控制功能在邏輯上集中于一個新實體中，并與轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備分離，我們稱之為控制器。SDN中的邏輯集中控制平面掌握著全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，且無需額外的軟件或硬件幫助其針對每個交換元件管理網(wǎng)絡(luò)任務(wù)和下發(fā)設(shè)備配置。同時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也僅根據(jù)控制器設(shè)置的規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)流量。該功能可以用于執(zhí)行能量感知路由調(diào)度，以協(xié)調(diào)和集中的方式確定應(yīng)該進入睡眠的交換機接口。因此，可以在控制平面中輕松實現(xiàn)能量感知解決方法。

于是控制帶內(nèi)流量轉(zhuǎn)發(fā)以實現(xiàn)優(yōu)化SDN網(wǎng)絡(luò)功耗的方法是可行的。當物理設(shè)備和成本受限，當實現(xiàn)專用控制網(wǎng)絡(luò)不可行時，這種基于能量感知的路由性能是值得考慮的。對于大型骨干網(wǎng)絡(luò)而言，這是再現(xiàn)實不過的問題，專設(shè)鏈路在控制器和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備之間傳輸控制消息是不切實際并且成本效益極低的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的網(wǎng)絡(luò)能源危機問題，提供一種基于大規(guī)模SDN的最小化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路數(shù)的節(jié)能方法，使得獲取的最短活動鏈路路徑顯著降低網(wǎng)絡(luò)能耗，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)能效果，有效節(jié)約能源。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方法：

基于大規(guī)模SDN的最小化轉(zhuǎn)發(fā)鏈路數(shù)的節(jié)能方法，包括如下步驟：

步驟1)：設(shè)SDN網(wǎng)絡(luò)拓撲是一個有向圖G＝(V,E,C)，其中V,E,C分別代表節(jié)點集合，鏈路集合，控制器節(jié)點集合，并且另外，表示網(wǎng)絡(luò)中其余轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備集合。D代表數(shù)據(jù)層任意節(jié)點間路由流量需求。P表示數(shù)據(jù)和控制路徑，X表示活動鏈路，Y表示控制器-交換機之間的關(guān)聯(lián)，U表示鏈路利用率。

步驟2)：對于網(wǎng)絡(luò)中所有的控制節(jié)點對∈G，找到所有可能的控制路徑并存儲于P_c[pair]，即轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中控制器的路徑，這些路徑受到有界延遲(L_b)的約束，且不經(jīng)過除源節(jié)點或目的節(jié)點以外的其他控制器。

步驟3)：對于網(wǎng)絡(luò)中所有數(shù)據(jù)對的流量需求∈D，找到所有可能的數(shù)據(jù)路徑并存儲于P_d[pair]，且這些路徑不經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中的任意控制器節(jié)點。

步驟4)：對集合S中的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備按以下兩個標準升序排列并存儲于L中:

1)與其可能相關(guān)聯(lián)的控制器的數(shù)量

2)可能的控制路徑的數(shù)量

步驟5)：取L中的第一個節(jié)點n，對經(jīng)過節(jié)點n的任意控制路徑p∈P_c[n]執(zhí)行以下循環(huán)：

步驟6)：初始化(P',X',Y',U')。