如果所選擇的鏈路能耗值過大，則需要重新調(diào)整鏈路權(quán)重值，在下次 選路時，選擇能耗更低的路徑進(jìn)行路由，從而保證每次通過的路徑能耗最小。
[0049] 步驟4、義用DiJkstra算法獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械哪芎淖钚〉穆窂剑?br>[0050] 本發(fā)明實施例中，式（1)是W最小化網(wǎng)絡(luò)比特能耗為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型：
Cl)
[0052]其中，Mininize表示"最小"；nee表示能耗，B表示比特；E表示拓?fù)渲兴墟溌返?集合，E(Xy)表示鏈路能耗函數(shù)，Xy表示從節(jié)點i到節(jié)點j的鏈路容量；
[0053] 步驟5、判斷所獲能耗最小的路徑是否滿足約束條件，若是，則執(zhí)行步驟6;否則， 故障次數(shù)Block加1，方法結(jié)束；
[0054] 本發(fā)明實施例中，約束條件為：
[0059]其中，
[0060] 式（5)為經(jīng)典的流約束條件，保證路由中的流量守恒，./;,"^表示源節(jié)點S到目的節(jié) 點d的經(jīng)過鏈路Ii, (i，如對的流量，r,康示源節(jié)點S到目的節(jié)點d的經(jīng)過鏈路的請求寬帶 量，源節(jié)點通過一條鏈路發(fā)送流量，并且不接收任何流量，而目的節(jié)點只從其他節(jié)點接收流 量，不能向鄰近節(jié)點發(fā)送流量，中間節(jié)點進(jìn)出流量守恒；
[0061] 式化）為多商品流模型的約束條件，其中： 。'1 ifPuse!ink1 ,、
[0062] ，. 巧） U o!fien\'!se
[006引如果某條路徑通過鏈路1,,，則Spi=1，否則，5Pi為0，tk為k，kGK上的流量需 求，K為源-目的節(jié)點對集合； W64] 式（7)網(wǎng)絡(luò)的鏈路負(fù)載需要滿足如下公式：
[0069] 其中，Xp為1表示所選的路徑是最短路徑，否則不是最短路徑；為了保證網(wǎng)絡(luò)的 QoS,設(shè)置了鏈路最高利用率的口限值a，aG(〇，1)，通過鏈路的總流量tk不應(yīng)超過鏈路 容量Cy,當(dāng)a= 0. 8時，則鏈路的總流量必須小于鏈路容量的80%;y1= 1表示鏈路 處于激活狀態(tài)，yi= 0則表示鏈路被關(guān)閉，處于休眠狀態(tài)；
[0070] 約束條件（8)表示所選的路徑必須為源目的節(jié)點之間的最短路徑。
[0071] 步驟6、判斷所獲的能耗最小的路徑的剩余帶寬是否滿足請求的帶寬的需求，若 是，則執(zhí)行步驟7,否則，執(zhí)行步驟9 ;
[0072] 步驟7、將能耗最小的路徑的鏈路權(quán)重設(shè)置為無窮大進(jìn)行重路由，獲得新的路由路 徑；
[0073] 步驟8、判斷新的路由路徑的剩余帶寬是否滿足請求的帶寬的需求，若是，則重路 由成功，轉(zhuǎn)到步驟9,否則，進(jìn)行下一次請求處理并返回執(zhí)行步驟4 ;
[0074] 本發(fā)明實施例中，利用修改后的鏈路權(quán)重進(jìn)行重路由，獲得新的路由路徑，返回執(zhí) 行步驟4后重新判斷新的路由路徑的剩余帶寬是否滿足要求，滿足則重路由成功，轉(zhuǎn)到步 驟7,不滿足則路由失敗，進(jìn)行下一次請求r化，b，t)處理，轉(zhuǎn)到步驟4 ;
[0075] 步驟9、根據(jù)得到的路徑路由，更新網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載，獲得網(wǎng)絡(luò)能耗、休眠的鏈路數(shù)， 并保存數(shù)據(jù)；
[0076] 步驟10、判斷請求是否結(jié)束，若是，則所有請求結(jié)束，否則，返回步驟3。 陽077] 圖3為本發(fā)明的不同Al地a條件下的網(wǎng)絡(luò)休眠鏈路個數(shù)，Alpha從60%到90%之 間均勻變化，由圖可見，在低業(yè)務(wù)請求時，休眠的鏈路數(shù)基本相同，隨著流量平均需求的增 加，網(wǎng)絡(luò)中鏈路休眠的個數(shù)逐漸少；而網(wǎng)絡(luò)休眠的鏈路數(shù)隨著Alpha值的增大而增加，運(yùn)是 因為Alpha越大，允許鏈路通過的業(yè)務(wù)請求帶寬就越大，從而產(chǎn)生流匯聚，導(dǎo)致某些鏈路利 用率低的鏈路被關(guān)閉。 陽07引 圖4為本發(fā)明的不同alpha條件下的網(wǎng)絡(luò)總能耗，Alpha從60%到90%之間均勻 變化，由圖可見，隨著流量平均需求的增加，網(wǎng)絡(luò)的總能耗也不斷增加，并且Al地a= 60% 時的網(wǎng)絡(luò)總能耗最大，而Alpha= 90%時網(wǎng)絡(luò)的總能耗最小，運(yùn)是因為鏈路利用率的最高 口限值越大，休眠的鏈路數(shù)越多，從而使得網(wǎng)絡(luò)的能耗降低。
[0079] 圖5為本發(fā)明的不同路由算法下的網(wǎng)絡(luò)激活鏈路個數(shù)，Alpha參數(shù)固定為90%，可 W明顯看出，ECRA路由算法中處于激活狀態(tài)的鏈路條數(shù)最少，同時，隨著流量平均需求的增 加，ECRA路由算法開啟的鏈路個數(shù)逐漸增多。其中，在負(fù)載較低時最高可W開啟大約60% 的鏈路，在負(fù)載較高時開啟大約70%的鏈路。對比算法中MaxCompatibility算法的關(guān)閉鏈 路個數(shù)效果最好，其次是GreenOSPF算法。
[0080] 圖6為本發(fā)明的不同路由算法下的鏈路狀態(tài)分布情況，Alpha參數(shù)固定為90%， 可W看出，ECRA算法關(guān)閉鏈路條數(shù)在30~38條左右，明顯優(yōu)于MaxCompatibility算法和 GreenOSPF算法。其激活狀態(tài)的鏈路條數(shù)小于對比算法，可W更好的實現(xiàn)節(jié)能。
[0081] 圖7為本發(fā)明的不同路由算法下的激活鏈路的平均利用率，Alpha參數(shù)固定為 90%，可W看出，隨著流量平均需求的增加，=種路由算法的平均鏈路利用率都是不斷增加 的。由于ECRA的關(guān)閉的鏈路較多，即開啟的鏈路較少，因此該路由算法的平均鏈路利用率 最局。
[00間圖8為本發(fā)明的不同路由算法下的網(wǎng)絡(luò)總能耗情況，Alpha參數(shù)固定為90%，可W看出，隨著流量平均需求的增加，網(wǎng)絡(luò)的總能耗也不斷增加，其中，GreenOSPF算法的網(wǎng)路能 耗值最高，MaxCompatibility算法的網(wǎng)絡(luò)能耗次之，而ECRA算法的網(wǎng)絡(luò)能耗值明顯低于對 比算法，在低流量請求時尤為明顯。
[008引圖9為本發(fā)明的不同路由算法下的網(wǎng)絡(luò)比特能耗，Alpha參數(shù)固定為90%，可W看出，隨著流量平均需求的增加，網(wǎng)絡(luò)的比特能耗不斷減少，其中，GreenOSPF算法和 MaxCompatibility算法的能耗都明顯高于ECRA算法，并且在流量負(fù)載較低時更為明顯，而 ECRA路由算法的網(wǎng)絡(luò)的比特能耗值最低。因此，ECRA路由算法有更高的網(wǎng)絡(luò)能效。
[0084] 圖10為本發(fā)明的不同路由算法下的網(wǎng)絡(luò)的請求故障次數(shù)，可W明顯地看出，盡管 流量平均需求值在不斷增加，ECRA算法的請求故障次數(shù)始終保持為零，而GreenOSPF算法 在流量平均需求增加到lOOGb/s時，請求故障次數(shù)逐漸增大，而MaxCompatibility算法 請求故障次數(shù)在流量請求開始就出現(xiàn)，并且隨著流量平均需求的增加而增大，最高可達(dá)13 次，進(jìn)一步說明了本發(fā)明ECRA算法的優(yōu)越性。
【主權(quán)項】
1. 一種基于能效優(yōu)先和認(rèn)知理論的路由方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、初始化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，設(shè)置初始鏈路容量矩陣及初始鏈路權(quán)重 矩陣； 步驟2、隨機(jī)生成源-目的節(jié)點對和流量需求，并將業(yè)務(wù)流量需求從大到小進(jìn)行排序， 求帶寬在[10:15X請求次數(shù)]之間均勻分布； 步驟3、根據(jù)流量需求、鏈路容量矩陣及鏈路能耗，獲得新的鏈路權(quán)重矩陣； 步驟4、米用Dijkstra算法獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械哪芎淖钚〉穆窂剑? 步驟5、判斷所獲能耗最小的路徑是否滿足約束條件，若是，則執(zhí)行步驟6 ;否則，故障 次數(shù)加1，方法結(jié)束； 所述的約束條件包括：流約束條件、多商品流模型的約束條件、網(wǎng)絡(luò)的鏈路負(fù)載約束條 件和所選的路徑必須為源目的節(jié)點之間的最短路徑； 步驟6、判斷所獲的能耗最小的路徑的剩余帶寬是否滿足請求的帶寬的需求，若是，則 執(zhí)行步驟7,否則，執(zhí)行步驟9 ; 步驟7、將能耗最小的路徑的鏈路權(quán)重設(shè)置為無窮大進(jìn)行重路由，獲得新的路由路徑； 步驟8、判斷新的路由路徑的剩余帶寬是否滿足請求的帶寬的需求，若是，則重路由成 功，轉(zhuǎn)到步驟9,否則，進(jìn)行下一次請求處理并返回執(zhí)行步驟4 ; 步驟9、根據(jù)得到的路徑路由，更新網(wǎng)絡(luò)鏈路負(fù)載，獲得網(wǎng)絡(luò)能耗、休眠的鏈路數(shù)，并保 存數(shù)據(jù)； 步驟10、判斷請求是否結(jié)束，若是，則所有請求結(jié)束，否則，返回步驟3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于能效優(yōu)先和認(rèn)知理論的路由方法，其特征在于，步驟1所 述的輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，設(shè)置初始鏈路容量矩陣及初始鏈路權(quán)重矩陣，具體為：構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓 撲模型為G = {V，E，W}，其中，V表示拓?fù)渲兴泄?jié)點集合，節(jié)點個數(shù)為N，E表示拓?fù)渲兴?鏈路的集合；初始鏈路容量設(shè)為Cl j;W表示鏈路權(quán)重集合，各個鏈路權(quán)重設(shè)為無窮大。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于能效優(yōu)先和認(rèn)知理論的路由方法，其特征在于，步驟4所 述的采用Dijkstra算法獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械哪芎淖钚〉穆窂剑唧w公式如下：其中，Mininize表示"最小"；nBE表示能耗，B表示比特；E表示拓?fù)渲兴墟溌返募?合，EUj表示鏈路能耗函數(shù)，Xu表示從節(jié)點i到節(jié)點j的鏈路容量。
【專利摘要】本發(fā)明一種基于能效優(yōu)先和認(rèn)知理論的路由方法，屬于路由算法技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明以最小化網(wǎng)絡(luò)能耗，同時滿足路由的約束進(jìn)行建模，在保證滿足請求帶寬和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的同時，選擇對網(wǎng)絡(luò)能耗增加影響最小的路徑，建立優(yōu)化模型；根據(jù)鏈路帶寬利用率和鏈路負(fù)載的能耗函數(shù)設(shè)置能效路由的權(quán)重，通過認(rèn)知理論進(jìn)行鏈路權(quán)重的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)，使得網(wǎng)絡(luò)選擇能耗最小的鏈路進(jìn)行路由，提高網(wǎng)絡(luò)的能效；利用本發(fā)明可以有效地減少云計算的能耗，提高網(wǎng)絡(luò)能效。
【IPC分類】H04L12/729, H04L12/721
【公開號】CN105337861
【申請?zhí)枴緾N201510801463
【發(fā)明人】蔣定德, 盧京寶, 袁珍
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月18日