一體化標識網絡綠色節(jié)能關鍵技術研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網的發(fā)展，網絡的規(guī)模越來越大，網絡設備的能耗也在逐年增長。為了減少互聯(lián)網對環(huán)境的影響，降低網絡運營商的電能開銷，提高網絡設備的可擴展性，互聯(lián)網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)網研究的重點內容之一。
　　身份與位置分離的設計思想代表了一種未來網絡的發(fā)展方向。在這種設計思想下，一體化標識網絡采用了核心網與接入網分離的網絡架構，滿足未來網絡在路由可擴展性、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)有網絡的基礎上，研究了網絡能耗與服務質量的權衡關系，并對一體化標識網絡中核心網與接入網的節(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絡的理論體系，為一體化標識網絡的大規(guī)模部署提供理論依據和技術支持。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絡能耗非線性規(guī)劃模型。在規(guī)劃模型的目標函數中同時考慮了最小化網絡的能耗開銷和延時開銷。通過在實際網絡運營商拓撲以及合成拓撲環(huán)境

3、下進行數據仿真，定量地給出了節(jié)能策略對網絡節(jié)能效率和網絡延時的影響。性能分析結果表明在規(guī)劃模型中合理地設置網絡的鏈路使用率可以得到最小的網絡總開銷，在保證了網絡服務質量的同時，降低了網絡能耗，節(jié)能效率提升2～7％。
　　2.針對核心網內鏈路資源豐富的特點，在一體化標識網絡的核心網中以網絡連通性和鏈路使用率作為約束條件，建立了一種核心網環(huán)境下的網絡能耗優(yōu)化模型，定義了一種基于圖論中介值的網絡鏈路關鍵性，提出了基于鏈路關鍵性的啟發(fā)式算

4、法。通過在實際網絡運營商核心網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％，同時在網絡優(yōu)化過程中算法對網絡中流量分配的均衡性影響不大。
　　3.針對接入網中冗余鏈路少、設備數量多、總體能耗較高的特點，研究了在一體化標識網絡接入網中的節(jié)能策略。通過對接入網內用戶流量進行數據分析，得到用戶數據包的到達分布、數據包數量、用戶在線時間和用戶登錄次數等因素對節(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)能策略進行數學描述，并使用實際的校園網數據進行仿真，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。
　　4.為了更好地在一體化標識網絡中實現(xiàn)節(jié)能策略的部署，在一體化標識核心網中設計了一種基于集中控制的智慧協(xié)同

6、部署方案。通過網絡的雙反饋環(huán)控制模型，實現(xiàn)網絡的自我優(yōu)化、自我配置，使一體化標識網絡逐步向綠色網絡演進。同時，為了使傳統(tǒng)網絡向更加綠色節(jié)能的一體化標識網絡演進，提出了一種傳統(tǒng)網絡向一體化標識網絡的平滑過渡方案。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)網絡不需要更改就可以與一體化標識網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絡的終端帶來更大的端到端通信延時，同時減