一體化標識網(wǎng)絡綠色節(jié)能關鍵技術研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡的規(guī)模越來越大，網(wǎng)絡設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)絡運營商的電能開銷，提高網(wǎng)絡設備的可擴展性，互聯(lián)網(wǎng)的能耗問題逐漸成為眾多研究者關注和研究的對象，并被列為未來互聯(lián)網(wǎng)研究的重點內(nèi)容之一。
　　身份與位置分離的設計思想代表了一種未來網(wǎng)絡的發(fā)展方向。在這種設計思想下，一體化標識網(wǎng)絡采用了核心網(wǎng)與接入網(wǎng)分離的網(wǎng)絡架構，滿足未來網(wǎng)絡在路由可擴展性、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)絡的基礎上，研究了網(wǎng)絡能耗與服務質量的權衡關系，并對一體化標識網(wǎng)絡中核心網(wǎng)與接入網(wǎng)的節(jié)能策略分別進行研究，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識網(wǎng)絡的理論體系，為一體化標識網(wǎng)絡的大規(guī)模部署提供理論依據(jù)和技術支持。本文的主要創(chuàng)新工作如下:
　　1.提出了一種基于服務質量的網(wǎng)絡能耗非線性規(guī)劃模型。在規(guī)劃模型的目標函數(shù)中同時考慮了最小化網(wǎng)絡的能耗開銷和延時開銷。通過在實際網(wǎng)絡運營商拓撲以及合成拓撲環(huán)境

3、下進行數(shù)據(jù)仿真，定量地給出了節(jié)能策略對網(wǎng)絡節(jié)能效率和網(wǎng)絡延時的影響。性能分析結果表明在規(guī)劃模型中合理地設置網(wǎng)絡的鏈路使用率可以得到最小的網(wǎng)絡總開銷，在保證了網(wǎng)絡服務質量的同時，降低了網(wǎng)絡能耗，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，在一體化標識網(wǎng)絡的核心網(wǎng)中以網(wǎng)絡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)絡能耗優(yōu)化模型，定義了一種基于圖論中介值的網(wǎng)絡鏈路關鍵性，提出了基于鏈路關鍵性的啟發(fā)式算

4、法。通過在實際網(wǎng)絡運營商核心網(wǎng)拓撲中進行仿真分析，對比了不同算法的節(jié)能效果。結果表明，基于關鍵性的啟發(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)絡優(yōu)化過程中算法對網(wǎng)絡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、設備數(shù)量多、總體能耗較高的特點，研究了在一體化標識網(wǎng)絡接入網(wǎng)中的節(jié)能策略。通過對接入網(wǎng)內(nèi)用戶流量進行數(shù)據(jù)分析，得到用戶數(shù)據(jù)包的到達分布、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)能機制的缺陷，提出了一種使用緩存進行流量整形的節(jié)能策略。通過對節(jié)能策略進行數(shù)學描述，并使用實際的校園網(wǎng)數(shù)據(jù)進行仿真，結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識網(wǎng)絡中實現(xiàn)節(jié)能策略的部署，在一體化標識核心網(wǎng)中設計了一種基于集中控制的智慧協(xié)同

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