多粒度传送网节能路由协议的设计与实现

论文摘要

互联网的飞速发展给人们的生产生活带来了极大的便利,对整个社会产生了深刻的影响。随着网络服务种类日趋多样,各类网络应用的需求迅速增长,网络规模急剧扩大,网络设备的复杂性也在提高,由此导致的网络过度耗能问题日益严重。为此,人们提出了绿色网络的概念,研究高效节能的网络通信技术。研究多粒度传送网的节能路由协议,可以有效降低网络耗能,是实现绿色网络的重要途径。本文设计并实现了一种多粒度传送网节能路由协议,协议包括信息感知模块、休眠行为模块和节能路由模块。信息感知模块增强节点的感知能力,使节点更全面地感知链路信息、节点信息和流量信息,并对上述感知行为进行有效管理；该模块还负责扩展协议中用于信息扩散的相关报文,并将感知信息快速扩散到其他节点,更新协议数据库,同时自适应地调整休眠等级,进行跨层调节。休眠行为模块将暂时休眠策略引入多粒度传送网,使端口根据历史数据进行流量预测,经预测可以休眠的端口在迁移所有业务后协商休眠时间,并进行休眠行为,同时保证休眠设备可以适时苏醒,以更新链路信息或传送业务。节能路由模块加强协议的路由能力,为业务寻找满足其QoS需求的、耗能较低的路径,在相应路径上预留资源并建立业务连接,并在必要时使用博弈方法迁移已建立的业务连接,以保证业务路径的耗能最低,同时增加空闲链路并使之休眠,以达到节能降耗的目的。本文使用有色Petri网描述所设计的协议,总结和验证了协议的可达性、可控性、协调性、节能性和自适应性等性质。本文基于GMPLS实现了多粒度传送网节能路由协议,在原型系统上部署了本协议,并进行了性能评价。运行结果表明,多粒度传送网节能路由协议能够在满足业务QoS需求的前提下,有效地降低网络能耗,具有比较良好的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 多粒度传送网
• 1.1.1 多粒度传送网概述
• 1.1.2 多粒度传送网的研究现状
• 1.2 节能路由
• 1.2.1 绿色网络概述
• 1.2.2 节能路由的研究现状
• 1.3 课题来源
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 Petri网
• 2.1.1 Petri网的相关概念
• 2.1.2 Petri网的基本性质
• 2.1.3 有色Petri网
• 2.2 博弈论
• 2.3 GMPLS协议
• 2.4 本章小结
• 第3章 多粒度传送网节能路由协议的设计
• 3.1 网络模型
• 3.1.1 网络参数
• 3.1.2 耗能参数
• 3.1.3 业务QOS参数
• 3.2 协议总体设计
• 3.3 协议模块设计
• 3.3.1 信息感知模块设计
• 3.3.2 休眠行为模块设计
• 3.3.3 节能路由模块设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 多粒度传送网节能路由协议的性质与验证
• 4.1 协议描述
• 4.2 协议性质
• 4.3 本章小结
• 第5章 多粒度传送网节能路由协议的实现与性能评价
• 5.1 开发平台
• 5.1.1 路由器平台
• 5.1.2 网络平台
• 5.2 协议实现
• 5.2.1 主要数据结构
• 5.2.2 主要函数
• 5.2.3 运行实例
• 5.3 性能评价
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文