本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在SDN網(wǎng)絡(luò)中通過利用實(shí)時(shí)變化的流量矩陣選擇路徑的節(jié)能路由協(xié)議。本發(fā)明涉及基于鏈路利用率計(jì)算最優(yōu)路徑將流量集中到重負(fù)載鏈路，并關(guān)閉不使用的鏈路的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前節(jié)能減排逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵問題，因?yàn)殡S著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展帶來了能耗高、利用率低、浪費(fèi)巨大等諸多問題。而同時(shí)能耗成本的增加也限制了互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩個(gè)原則，一是超額資源供給，即供給大于需求，這能使網(wǎng)絡(luò)承受突發(fā)的峰值負(fù)載；另一個(gè)是設(shè)計(jì)了一些復(fù)雜的、備用鏈路和設(shè)備，即冗余設(shè)計(jì)，這可以應(yīng)對(duì)突發(fā)的故障失效。但這兩個(gè)原則帶來的能耗問題也不容忽視。以提高能源利用率，簡化網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，提出了一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)SDN，用戶可以自定義任何想實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)路由和傳輸策略。
目前在有線網(wǎng)絡(luò)方向系統(tǒng)級(jí)和網(wǎng)絡(luò)級(jí)兩種類型的節(jié)能策略已經(jīng)被提出。系統(tǒng)級(jí)的方法在于如果網(wǎng)絡(luò)元件可以預(yù)測其鏈路的空閑周期，可以通過該關(guān)閉其相關(guān)的接口來降低能耗在預(yù)測出的空閑周期內(nèi)。但這需要重新設(shè)計(jì)或升級(jí)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)元素，這大大提高了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和難度。網(wǎng)絡(luò)級(jí)的方法則使用一個(gè)不同的方法，研究人員嘗試減少活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)元件，如節(jié)點(diǎn)或鏈路，同時(shí)仍保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。然而，這些解決方法存在這許多缺陷，不能兼顧網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌淖兓蚎oS需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)SDN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和目前節(jié)能路由技術(shù)存在的缺陷，提出一種面向SDN網(wǎng)絡(luò)的基于鏈路利用率的自適應(yīng)節(jié)能路由方法，利用SDN網(wǎng)絡(luò)的特性并通過節(jié)能路由算法實(shí)現(xiàn)鏈路流量自適應(yīng)的功能，大大降低了協(xié)議的復(fù)雜度，具有較好的節(jié)能效果和相對(duì)較低的時(shí)間復(fù)雜度。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種面向SDN網(wǎng)絡(luò)的基于鏈路利用率的自適應(yīng)節(jié)能路由方法，包括以下步驟：
步驟(1)將路由器收集的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛶捓寐是闆r傳遞給SDN控制器，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的最優(yōu)路徑放入候選路徑表中以備用；
步驟(2)對(duì)全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行分析，對(duì)不經(jīng)過流量的鏈路進(jìn)行剪枝優(yōu)化；
步驟(3)執(zhí)行節(jié)能路由算法，如果最優(yōu)路徑長度大于閥值D或者不滿足QoS需求，則啟用候選路徑。反之，則選擇由改進(jìn)的DFS算法計(jì)算所得的最優(yōu)路徑；具體過程如下：
3-1.將源節(jié)點(diǎn)v加入棧，設(shè)節(jié)點(diǎn)v的標(biāo)識(shí)為1(表示已被訪問)，將v加入路徑數(shù)組。
3-2.如果路徑長度小于閥值D，則繼續(xù)；否則將此路徑剪枝，并啟用候選路徑。
3-3.當(dāng)棧不為空，遍歷所有節(jié)點(diǎn)。如果存在鄰居節(jié)點(diǎn)未被訪問過，并且是與源節(jié)點(diǎn)相連的已用帶寬最多的那條鏈路的節(jié)點(diǎn)n，則跳出遍歷循環(huán)。判斷如果此鏈路的帶寬利用率超過最大鏈路利用率LtU，則選用不超過LtU的次最大帶寬利用率的鏈路的節(jié)點(diǎn)n。
3-4.如果此鄰居節(jié)點(diǎn)n為目的節(jié)點(diǎn)，則表示找到一條路徑。如果已遍歷完所有節(jié)點(diǎn)并未找到符合條件的節(jié)點(diǎn)，則將v的標(biāo)識(shí)設(shè)為1并彈棧，此時(shí)將棧頂元素賦給節(jié)點(diǎn)v。否則，將n賦值給節(jié)點(diǎn)v并將v入棧，將其標(biāo)識(shí)設(shè)為1，最后將其加入路徑數(shù)組。
3-5.如果不存在與鄰居節(jié)點(diǎn)相連的最大帶寬利用率的鏈路，則彈棧并將棧頂元素賦值給節(jié)點(diǎn)v。
步驟(4)SDN網(wǎng)絡(luò)將本節(jié)能路由方法運(yùn)行某段時(shí)間后，流量自動(dòng)地聚集到重負(fù)載路徑上，最終在保證連通性的前提下將產(chǎn)生的再無流量經(jīng)過的鏈路關(guān)閉。
本發(fā)明的有益效果是：針對(duì)SDN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和目前節(jié)能路由算法存在的缺陷，本發(fā)明方法將實(shí)時(shí)變化的鏈路利用率作為鏈路cost，在進(jìn)行路由選擇前首先獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和流量矩陣的信息。然后對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥鰞?yōu)化剪枝，減輕路由算法的計(jì)算時(shí)間。本路由方案在節(jié)能的同時(shí)保證QoS需求，經(jīng)過運(yùn)行一段時(shí)間后，輸入流自動(dòng)地聚集在特定的重負(fù)載鏈路上。最終在保證網(wǎng)絡(luò)連通性的前提下將無負(fù)載的鏈路關(guān)閉。該方法在仿真網(wǎng)絡(luò)中具有較好的節(jié)能效果和相對(duì)較低的時(shí)間復(fù)雜度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明提供的一種面向SDN網(wǎng)絡(luò)的基于鏈路利用率的自適應(yīng)節(jié)能路由方法，包括以下步驟：
步驟(1)將路由器收集的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛶捓寐是闆r傳遞給SDN控制器，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的最優(yōu)路徑放入候選路徑表中以備用；
步驟(2)對(duì)全局網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行分析，按照鏈路沒有流量經(jīng)過且保證連通性的標(biāo)準(zhǔn)將可關(guān)閉的鏈路剪枝；
步驟(3)執(zhí)行節(jié)能路由算法，如果最優(yōu)路徑長度大于閥值D或者不滿足QoS需求，則啟用候選路徑。反之，則選擇由改進(jìn)的DFS算法計(jì)算所得的最優(yōu)路徑；具體過程如下：
3-1.將源節(jié)點(diǎn)v加入棧，設(shè)節(jié)點(diǎn)v的標(biāo)識(shí)為1(表示已被訪問)，將v加入路徑數(shù)組。
3-2.如果路徑長度小于閥值D，則繼續(xù)；否則將此路徑剪枝，并啟用候選路徑。
3-3.當(dāng)棧不為空，遍歷所有節(jié)點(diǎn)。如果存在鄰居節(jié)點(diǎn)未被訪問過，并且是與源節(jié)點(diǎn)相連的已用帶寬最多的那條鏈路的節(jié)點(diǎn)n，則跳出遍歷循環(huán)。判斷如果此鏈路的帶寬利用率超過最大鏈路利用率LtU，則選用不超過LtU的次最大帶寬利用率的鏈路的節(jié)點(diǎn)n。
3-4.如果此鄰居節(jié)點(diǎn)n為目的節(jié)點(diǎn)，則表示找到一條路徑。如果已遍歷完所有節(jié)點(diǎn)并未找到符合條件的節(jié)點(diǎn)，則將v的標(biāo)識(shí)設(shè)為1并彈棧，此時(shí)將棧頂元素賦給節(jié)點(diǎn)v。否則，將n賦值給節(jié)點(diǎn)v并將v入棧，將其標(biāo)識(shí)設(shè)為1，最后將其加入路徑數(shù)組。
3-5.如果不存在與鄰居節(jié)點(diǎn)相連的最大帶寬利用率的鏈路，則彈棧并將棧頂元素賦值給節(jié)點(diǎn)v。
步驟(4)SDN網(wǎng)絡(luò)將本節(jié)能路由方法運(yùn)行某段時(shí)間(此時(shí)間值只是一種粗略估計(jì)，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中將被各種因素影響而不能獲得確切的時(shí)刻)，最終流量自動(dòng)地聚集到重負(fù)載路徑上，最終在保證連通性的前提下將產(chǎn)生的再無流量經(jīng)過的鏈路關(guān)閉。