一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，屬于電力通信網(wǎng)絡的負載均衡與資源優(yōu)化【技術領域】，通過考慮負載抑制方法的公平性和有效性，以軟交換網(wǎng)關業(yè)務過載為抑制條件，檢測軟交換網(wǎng)關的CPU利用率和服務緩存空間利用率，確定軟交換網(wǎng)關是否處于業(yè)務過載，并建立多目標優(yōu)化模型，利用蟻群群集智能優(yōu)化獲得該模型的最優(yōu)可行解，實現(xiàn)對不同業(yè)務的平滑抑制；本發(fā)明創(chuàng)新性地提出通過蟻群智能優(yōu)化獲得多目標能效優(yōu)化模型的最優(yōu)可行解來對不同可能過載業(yè)務進行有效而公平的抑制；本發(fā)明提出采用平滑抑制的方式防止軟交換網(wǎng)關負載出現(xiàn)突變情況，從而能有效改善系統(tǒng)性能。
【專利說明】一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力通信網(wǎng)絡的負載均衡與資源優(yōu)化【技術領域】，具體涉及一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法。
【背景技術】
[0002]隨著電力通信技術的不斷發(fā)展，下一代電力通信網(wǎng)絡已發(fā)展為業(yè)務驅動型、開放性、分布性和綜合性的多業(yè)務多數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡。下一代電力通信網(wǎng)絡由于業(yè)務與呼叫控制分離、呼叫與承載分離，其業(yè)務能夠真正獨立于承載網(wǎng)絡，并且下一代電力通信網(wǎng)絡本身也能靈活有效地提供多業(yè)務多數(shù)據(jù)，從而將第三方業(yè)務提供商加入到新業(yè)務的定義、設計和運營當中。作為下一代電力通信網(wǎng)絡提供的針對業(yè)務開發(fā)、運行和管理的支撐平臺，軟交換網(wǎng)關將自己所運營的網(wǎng)絡向第三方業(yè)務提供商開放，新的業(yè)務可以獨立于網(wǎng)絡外部進行開發(fā)和運行。軟交換網(wǎng)關作為下一代電力通信網(wǎng)絡體系結構的重要組成部分，在對網(wǎng)絡中不同實體的呼叫請求進行處理的同時，還要對第三方業(yè)務提供商的應用需求提供業(yè)務處理功能。所以大量的業(yè)務處理請求很容易導致軟交換網(wǎng)關出現(xiàn)高負載甚至出現(xiàn)業(yè)務過載，從而降低了軟交換網(wǎng)關的業(yè)務處理能力。因此，軟交換網(wǎng)關負載的有效控制已成為國內(nèi)外研究的熱點主題。
[0003]現(xiàn)在已有大量研究人員對軟交換網(wǎng)關的負載控制展開了研究，Zhang等人提出一種基于軟交換網(wǎng)關服務器的自適應控制算法，通過利用最早優(yōu)先處理原則來處理業(yè)務請求，并利用漏桶算法控制業(yè)務到達速率，通過最新業(yè)務的隊列等待時間來判斷是否過載，從而使該算法簡單可行。Liu等人研究了負載控制的公平性，提出了能有效解決軟交換網(wǎng)關過載控制公平性的方法。Deng等人以軟交換網(wǎng)關中CPU利用率作為負載過載門限，提出了基于銀行票據(jù)控制機制的過載控制算法，通過考慮過載控制的公平性，研究了控制不同過載業(yè)務的有效控制方法。
[0004]以上這些方法對于解決高負載或者業(yè)務過載在一定程度上是有效的，能夠滿足一定的公平性與有效性，但其控制結果對業(yè)務影響較大，常常導致被處理業(yè)務請求波動較大，負載控制效果并不理想，而且也沒有考慮軟交換網(wǎng)關的高能耗、低效率即低能效的實際問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，以達到改善現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡中軟交換網(wǎng)關能效的目的。
[0006]一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1、根據(jù)該檢測周期內(nèi)業(yè)務數(shù)量、不同業(yè)務的到達速率和處理速率，獲得CPU的利用率，并根據(jù)服務緩存空間的空閑空間，獲得服務緩存空間利用率；
[0008]步驟2、判斷軟交換網(wǎng)關是否過載，即判斷CPU的利用率是否大于根據(jù)需求所設定的門限值，同時判斷服務緩存空間利用率是否大于根據(jù)需求所設定的門限值，若上述兩者同時大于門限值，則軟交換網(wǎng)關過載，停止接收下一周期的業(yè)務并執(zhí)行步驟3，否則，延長檢測周期并返回執(zhí)行步驟I ;
[0009]步驟3、根據(jù)網(wǎng)關的總吞吐量和處理全部業(yè)務所消耗的總能耗，結合不同業(yè)務控制速率的限制條件，采用蟻群算法獲得能效最大時的不同業(yè)務控制速率；
[0010]步驟3-1、設定在過載控制過程中不同業(yè)務控制速率的限定條件，包括不同業(yè)務控制速率大于其控制速率的下限，CPU利用率小于等于所設定的門限值；
[0011]步驟3-2、根據(jù)該網(wǎng)關的業(yè)務處理周期和該周期內(nèi)業(yè)務數(shù)量，建立該網(wǎng)關總吞吐量與不同業(yè)務控制速率的關系；
[0012]步驟3-3、根據(jù)該網(wǎng)關的業(yè)務處理周期、該周期內(nèi)業(yè)務數(shù)量、該網(wǎng)關鏈路容量和鏈路中基本能耗功率所占比例，建立該網(wǎng)關處理所有業(yè)務所消耗的總能耗與不同業(yè)務控制速率的關系；
[0013]步驟3-4、結合不同業(yè)務控制速率的限制條件、網(wǎng)關總吞吐量與不同業(yè)務控制速率的關系、該網(wǎng)關處理所有業(yè)務所消耗的總能耗與不同業(yè)務控制速率的關系，建立能效優(yōu)化模型；
[0014]步驟3-5、采用蟻群算法獲得能效最大時的不同業(yè)務控制速率；
[0015]步驟3-6、采用平滑抑制方法對能效最大時的不同業(yè)務控制速率進行過載控制，獲得不同業(yè)務的最終控制速率；
[0016]步驟4、根據(jù)獲得的不同業(yè)務的最終控制速率，設置計數(shù)器，即設定下一周期內(nèi)接收業(yè)務的數(shù)量，實現(xiàn)對實際網(wǎng)關過載的控制；
[0017]步驟5、判斷本周期內(nèi)所有業(yè)務是否均處理完成，若是，則縮短檢測周期，等待接收新業(yè)務，并返回執(zhí)行步驟I ;否則繼續(xù)對剩余業(yè)務進行處理。
[0018]步驟I所述的根據(jù)業(yè)務數(shù)量、不同業(yè)務的到達速率和處理速率，獲得CPU的利用率；
[0019]CPU利用率P公式如下:
【權利要求】
1.一種基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、根據(jù)該檢測周期內(nèi)業(yè)務數(shù)量、不同業(yè)務的到達速率和處理速率，獲得CPU的利用率，并根據(jù)服務緩存空間的空閑空間，獲得服務緩存空間利用率； 步驟2、判斷軟交換網(wǎng)關是否過載，即判斷CPU的利用率是否大于根據(jù)需求所設定的門限值，同時判斷服務緩存空間利用率是否大于根據(jù)需求所設定的門限值，若上述兩者同時大于門限值，則軟交換網(wǎng)關過載，停止接收下一周期的業(yè)務并執(zhí)行步驟3，否則，延長檢測周期并返回執(zhí)行步驟I ; 步驟3、根據(jù)網(wǎng)關的總吞吐量和處理全部業(yè)務所消耗的總能耗，結合不同業(yè)務控制速率的限制條件，采用蟻群算法獲得能效最大時的不同業(yè)務控制速率； 步驟3-1、設定在過載控制過程中不同業(yè)務控制速率的限定條件，包括不同業(yè)務控制速率要大于其控制速率的下限，CPU利用率小于或等于所設定的門限值； 步驟3-2、根據(jù)該網(wǎng)關的業(yè)務處理周期和該周期內(nèi)業(yè)務數(shù)量，建立該網(wǎng)關總吞吐量與不同業(yè)務控制速率的關系； 步驟3-3、根據(jù)該網(wǎng)關的業(yè)務處理周期、該周期內(nèi)業(yè)務數(shù)量、該網(wǎng)關鏈路容量和鏈路中基本能耗功率所占比例，建立該網(wǎng)關處理所有業(yè)務所消耗的總能耗與不同業(yè)務控制速率的關系; 步驟3-4、結合不同業(yè)務控制速率的限制條件、網(wǎng)關總吞吐量與不同業(yè)務控制速率的關系、該網(wǎng)關處理所有業(yè)務所消耗的總能耗與不同業(yè)務控制速率的關系，建立能效優(yōu)化模型； 步驟3-5、采用蟻群算法獲得能效最大時的不同業(yè)務控制速率； 步驟3-6、采用平滑抑制方法對能效最大時的不同業(yè)務控制速率進行過載控制，獲得不同業(yè)務的最終控制速率； 步驟4、根據(jù)獲得的不同業(yè)務的最終控制速率，設置計數(shù)器，即設定下一周期內(nèi)接收業(yè)務的數(shù)量，實現(xiàn)對實際網(wǎng)關過載的控制； 步驟5、判斷本周期內(nèi)所有業(yè)務是否均處理完成，若是，則縮短檢測周期，等待接收新業(yè)務，并返回執(zhí)行步驟I ;否則繼續(xù)對剩余業(yè)務進行處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟I所述的根據(jù)業(yè)務數(shù)量、不同業(yè)務的到達速率和處理速率，獲得CPU的利用率； CPU利用率P公式如下:
3.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟3-4所述的建立能效優(yōu)化模型，公式如下:
4.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟3-5所述的采用蟻群算法獲得能效最大時的不同業(yè)務控制速率，具體包括以下步驟: 步驟3-5-1、對蟻群算法進行初始化，即設置總的迭代次數(shù)為A，解向量的個數(shù)M，所述的每個解向量由某一次迭代中所有業(yè)務的處理速率構成； 設置迭代次數(shù)a = 1，在滿足能效優(yōu)化模型中的限制條件下，隨機得出一組不同業(yè)務的控制速率向量作為算法的初始解，解向量矩陣為表示為:
_
5.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟3-6所述的采用平滑抑制方法對能效最大時的不同業(yè)務控制速率進行過載控制，公式如下:
6.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟I所述的檢測周期為a。a e [1，TnZTJ，其中，Ttl為最小測量時間周期，Tm為最大測量時間周期。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟2所述的延長檢測周期，即對檢測周期最大值進行調(diào)節(jié)，具體為:將檢測周期最大值乘以調(diào)節(jié)系數(shù)，獲得新的檢測周期最大值，調(diào)節(jié)系數(shù)的取值范圍為I~2，若調(diào)節(jié)后的檢測周期最大值大于檢測周期最大值上限值，則將檢測周期最大值延長為檢測周期最大值上限值。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于電力通信軟交換網(wǎng)關的負載平滑抑制方法，其特征在于，步驟5所述的縮短檢測周期，即對檢測周期最大值進行調(diào)節(jié)，具體為:將檢測周期最大值乘以調(diào)節(jié)系數(shù)，獲得新的檢測周期最大值，調(diào)節(jié)系數(shù)的取值范圍為TcZTni~1，其中，T0為最小測量時間周期 ，Tffl為最大測量時間周期。
【文檔編號】G06F9/50GK103581037SQ201310552868
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】夏泳, 馬偉哲, 孟凡博, 趙宏昊, 金鑫, 王芝茗, 葛維春, 趙慶杞, 鮑鑫, 奚慶哲, 曹瑩, 范繼平, 林志超, 劉楊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司本溪供電公司, 遼寧省郵電規(guī)劃設計院有限公司, 遼寧省醫(yī)療器械檢驗所