一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能路由方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能路由方法。包括以下步驟：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的空閑可用資源建立一個疏導(dǎo)輔助圖；劃分調(diào)度時隙；為待傳輸業(yè)務(wù)選擇傳輸路徑、傳輸時隙和分配網(wǎng)絡(luò)帶寬資源；調(diào)整業(yè)務(wù)傳輸帶寬。本方法通過劃分時隙，在不同時隙內(nèi)計算網(wǎng)絡(luò)路徑可能作為業(yè)務(wù)備選傳輸路徑的次數(shù)作為路徑的調(diào)度權(quán)值，待傳輸業(yè)務(wù)選擇調(diào)度權(quán)值最大的路徑作為傳輸路徑，為業(yè)務(wù)建立最小能耗光旁路，并通過調(diào)整業(yè)務(wù)傳輸帶寬在保證業(yè)務(wù)成功傳輸?shù)那疤嵯聹p小網(wǎng)絡(luò)的傳輸能耗和阻塞率。
【專利說明】-種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能路由方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能 路由方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 面對資源減少和全球氣候變化的壓力，節(jié)能減排成為全世界的關(guān)注焦點。信息通 信技術(shù)（ICT)行業(yè)是全球第五大耗能行業(yè)，在未來幾年ICT能耗將以每年5%的幅度遞增。 倡導(dǎo)高效、節(jié)能、環(huán)保的通信服務(wù)，推動ICT產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展已刻不容緩。
[0003] 為了減少網(wǎng)絡(luò)的傳輸能耗，研究人員基于IP over WDM網(wǎng)絡(luò)提出了光旁路和業(yè)務(wù) 疏導(dǎo)技術(shù)方法。光旁路的思想是被轉(zhuǎn)換成光信號的業(yè)務(wù)全部在光域中進行傳輸，旁路所有 中間節(jié)點的電層路由器，從而減少對電層路由器的使用以達到節(jié)能的效果。業(yè)務(wù)疏導(dǎo)則是 在一個網(wǎng)絡(luò)，將多個低速業(yè)務(wù)通過建立一條光路進行復(fù)用傳輸，提高光路的帶寬利用率。
[0004] 光旁路能有效節(jié)省路由器的端口占用數(shù)量，但會導(dǎo)致波長通道的帶寬利用率降 低，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞的增加；業(yè)務(wù)疏導(dǎo)解決了光旁路的帶寬碎片問題，但由于業(yè)務(wù)疏導(dǎo)需要利 用中間節(jié)點的電層路由器，所以勢必會增加網(wǎng)絡(luò)端口占用數(shù)目和網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗。隨著電子 商務(wù)、云計算的興起，如何通過通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)量眾多的服務(wù)器和存儲中心進行互聯(lián)，在實現(xiàn) 海量信息數(shù)據(jù)的存儲和高效處理的同時對不同粒度的用戶帶寬需求和時隙分配進行靈活 調(diào)度，成為數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)光互聯(lián)的主要挑戰(zhàn)。與立即分配（Immediate Reservation)業(yè)務(wù) 相比，帶寬預(yù)留型業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)需求會在業(yè)務(wù)開始之前預(yù)約，即業(yè)務(wù)到達時間先于業(yè)務(wù)開始 時間，且業(yè)務(wù)的持續(xù)時間已知，服務(wù)提供商可以提前為業(yè)務(wù)預(yù)留足夠的資源。如何合理利用 光旁路與業(yè)務(wù)疏導(dǎo)技術(shù)在保證網(wǎng)絡(luò)阻塞率足夠低的前提下，基于帶寬預(yù)留型業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)持 續(xù)時間對業(yè)務(wù)帶寬和時隙分配進行靈活調(diào)度，從而降低網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗是十分重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種降低網(wǎng)絡(luò)的阻塞率、降 低網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗的節(jié)能路由方法，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：1、一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù) 時間調(diào)度的節(jié)能路由方法，其包括以下步驟：
[0006] 101、根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的空閑可用資源建立一個疏導(dǎo)輔助圖，所述疏導(dǎo)輔助圖包括 底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D及W層獨立的波長分層圖，所述底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D中包括有若干個 待傳輸業(yè)務(wù)的路徑，所述疏導(dǎo)輔助圖建立完成以后，光網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度器設(shè)置固定的單位時 隙T，并根據(jù)待傳輸業(yè)務(wù)的傳輸開始時刻t s及結(jié)束時刻k，根據(jù)計算式m = (k - ts)/T計算 出每個待傳輸業(yè)務(wù)傳輸所需的單位時隙數(shù)m，并對時隙進行順序編號1、2、3…v，所述v為 正整數(shù)；
[0007] 102、采用最短路徑算法為步驟101中所述底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D中的待傳輸業(yè)務(wù) 計算出K條鏈路分離的備選傳輸路徑，所述每條備選傳輸路徑具有調(diào)度權(quán)值S，并根據(jù)待傳 輸業(yè)務(wù)的開始時隙編號v從小到大順序排列為鏈表Q ;
[0008] 103、判斷鏈表Q是否為空，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟108,否則，轉(zhuǎn)步驟104 ;
[0009] 104、光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器依次從鏈表Q中取出待傳輸業(yè)務(wù)I，光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器選擇調(diào) 度權(quán)值S最大的備選傳輸路徑作為待傳輸業(yè)務(wù)I的傳輸路徑，調(diào)度權(quán)值S對應(yīng)的時隙t即 為業(yè)務(wù)傳輸時隙；
[0010] 105、在步驟101中建立的疏導(dǎo)輔助圖中的W層獨立的波長分層圖中逐層查找是否 存在與步驟104中已選擇的調(diào)度權(quán)值S最大的備選傳輸路徑及時隙相同的已建光路，如果 不存在這樣的光路或者光路無可用帶寬，則在帶寬足夠的波長分層圖中新建一條光路并標(biāo) 記該光路的傳輸時隙為業(yè)務(wù)傳輸時隙，如果該光路存在且可用帶寬資源足夠，則此該光路 的傳輸時隙稱為帶寬充足傳輸時隙；如果光路存在但可用帶寬資源不足，則記錄下此光路 的可用帶寬資源信息，且此時隙為業(yè)務(wù)帶寬不足時隙；
[0011] 106、計算步驟105中帶寬充足時隙與帶寬不足時隙可傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)量是否不小于 待傳輸業(yè)務(wù)量，若是，則光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器為業(yè)務(wù)已經(jīng)找到足夠的傳輸時隙和傳輸路徑，轉(zhuǎn)步 驟107,否則，跳轉(zhuǎn)步驟104繼續(xù)為此業(yè)務(wù)選擇傳輸時隙和路徑；
[0012] 107、更新步驟101中的疏導(dǎo)輔助圖：即在各個傳輸時隙t內(nèi)的業(yè)務(wù)傳輸路徑對應(yīng) 光路上減去光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器為業(yè)務(wù)所分配的傳輸帶寬，并從鏈表Q中刪去該待傳輸業(yè)務(wù)；
[0013] 108、當(dāng)鏈表Q為空時，光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器在步驟101中建立的疏導(dǎo)輔助圖中查找只 傳輸一個待傳輸業(yè)務(wù)的光路，并確定該光路所待傳輸業(yè)務(wù)II的傳輸時隙編號v，按照傳輸開 始時隙編號從小到大順序排列為鏈表L ;
[0014] 109、判斷鏈表L是否為空，若是，算法結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)步驟110;
[0015] 110、光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器依次從鏈表L中取出存儲的業(yè)務(wù)II，并確定業(yè)務(wù)II的帶寬充 足時隙，計算帶寬充足時隙光路可用帶寬總和是否不小于業(yè)務(wù)II的傳輸帶寬，若是，則增大 此時隙的傳輸帶寬，拆除此只傳輸一個業(yè)務(wù)的光路，并在疏導(dǎo)輔助圖的帶寬充足時隙對應(yīng) 光路上減去上面增大的傳輸帶寬，在鏈表L中刪除此業(yè)務(wù)II，轉(zhuǎn)步驟109,否則，直接在鏈表 L中刪除此業(yè)務(wù)II，轉(zhuǎn)步驟109。
[0016] 進一步的，步驟101中所述疏導(dǎo)輔助圖建立的步驟為：根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)中每根光纖中 復(fù)用的波長數(shù)W將網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)溆成錇橛蒞個波長分層圖和底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D組成的疏 導(dǎo)輔助圖，整個疏導(dǎo)輔助圖共有W+1層，底層為網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D，上W層對應(yīng)于W個獨立的 波長分層圖。
[0017] 進一步的，步驟102中所述若干個備選傳輸路徑調(diào)度權(quán)值S構(gòu)成待傳輸業(yè)務(wù)的調(diào) 度權(quán)值矩陣即為

【權(quán)利要求】
1. 一種光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能路由方法，其特征在于包括以下步驟： 101、 根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的空閑可用資源建立一個疏導(dǎo)輔助圖，所述疏導(dǎo)輔助圖包括底層 網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D及W層獨立的波長分層圖，所述底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D中包括有若干個待傳 輸業(yè)務(wù)的路徑，所述疏導(dǎo)輔助圖建立完成以后，光網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度器設(shè)置固定的單位時隙T， 并根據(jù)待傳輸業(yè)務(wù)的傳輸開始時刻t s及結(jié)束時刻te，根據(jù)計算式m = (te - ts) /T計算出每 個待傳輸業(yè)務(wù)傳輸所需的單位時隙數(shù)m，并對時隙進行順序編號1、2、3…v，所述v為正整 數(shù)； 102、 采用最短路徑算法為步驟101中所述底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D中的待傳輸業(yè)務(wù)計算 出K條鏈路分離的備選傳輸路徑，所述每條備選傳輸路徑具有調(diào)度權(quán)值S，并根據(jù)待傳輸業(yè) 務(wù)的開始時隙編號v從小到大順序排列為鏈表Q ; 103、 判斷鏈表Q是否為空，若是，則跳轉(zhuǎn)至步驟108,否則，轉(zhuǎn)步驟104 ; 104、 光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器依次從鏈表Q中取出待傳輸業(yè)務(wù)I，光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器選擇調(diào)度權(quán) 值S最大的備選傳輸路徑作為待傳輸業(yè)務(wù)I的傳輸路徑，調(diào)度權(quán)值S對應(yīng)的時隙t即為業(yè) 務(wù)傳輸時隙； 105、 在步驟101中建立的疏導(dǎo)輔助圖中的W層獨立的波長分層圖中逐層查找是否存在 與步驟104中已選擇的調(diào)度權(quán)值S最大的備選傳輸路徑及時隙相同的已建光路，如果不存 在這樣的光路或者光路無可用帶寬，則在帶寬足夠的波長分層圖中新建一條光路并標(biāo)記該 光路的傳輸時隙為業(yè)務(wù)傳輸時隙，如果該光路存在且可用帶寬資源足夠，則此該光路的傳 輸時隙稱為帶寬充足傳輸時隙；如果光路存在但可用帶寬資源不足，則記錄下此光路的可 用帶寬資源信息，且此時隙為業(yè)務(wù)帶寬不足時隙； 106、 計算步驟105中帶寬充足時隙與帶寬不足時隙可傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)量是否不小于待傳 輸業(yè)務(wù)量，若是，則光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器為業(yè)務(wù)已經(jīng)找到足夠的傳輸時隙和傳輸路徑，轉(zhuǎn)步驟 107,否則，跳轉(zhuǎn)步驟104繼續(xù)為此業(yè)務(wù)選擇傳輸時隙和路徑； 107、 更新步驟101中的疏導(dǎo)輔助圖：即在各個傳輸時隙t內(nèi)的業(yè)務(wù)傳輸路徑對應(yīng)光路 上減去光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器為業(yè)務(wù)所分配的傳輸帶寬，并從鏈表Q中刪去該待傳輸業(yè)務(wù)； 108、 當(dāng)鏈表Q為空時，光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器在步驟101中建立的疏導(dǎo)輔助圖中查找只傳輸 一個待傳輸業(yè)務(wù)的光路，并確定該光路所傳輸業(yè)務(wù)II的傳輸時隙編號v，按照傳輸開始時隙 編號從小到大順序排列為鏈表L ; 109、 判斷鏈表L是否為空，若是，算法結(jié)束，否則，轉(zhuǎn)步驟110 ; 110、 光網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度器依次從鏈表L中取出存儲的業(yè)務(wù)II，并確定業(yè)務(wù)II的帶寬充足時 隙，計算帶寬充足時隙光路可用帶寬總和是否玉小于業(yè)務(wù)II的傳輸帶寬，若是，則增大此時 隙的傳輸帶寬，拆除此只傳輸一個業(yè)務(wù)的光路，并在疏導(dǎo)輔助圖的帶寬充足時隙對應(yīng)光路 上減去上面增大的傳輸帶寬，在鏈表L中刪除此業(yè)務(wù)II，轉(zhuǎn)步驟109,否則，直接在鏈表L中 刪除此業(yè)務(wù)II，轉(zhuǎn)步驟109。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能路由方法，其特征在 于：步驟101中所述疏導(dǎo)輔助圖建立的步驟為：根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)中每根光纖中復(fù)用的波長數(shù)W 將網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)溆成錇橛蒞個波長分層圖和底層網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D組成的疏導(dǎo)輔助圖，整個 疏導(dǎo)輔助圖共有W+1層，底層為網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)鋱D，上W層對應(yīng)于W個獨立的波長分層圖。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光網(wǎng)絡(luò)中基于業(yè)務(wù)持續(xù)時間調(diào)度的節(jié)能路由方法，其特征 在于：步驟102中所述若干個備選傳輸路徑調(diào)度權(quán)值S構(gòu)成業(yè)務(wù)的調(diào)度權(quán)值矩陣即為：
表示了業(yè)務(wù)的第i條備選傳輸路徑在時隙 (v+j)被待傳輸業(yè)務(wù)選作業(yè)務(wù)傳輸路徑的次數(shù)，Si; (v+j)初始值為0,當(dāng)有業(yè)務(wù)在時隙（v+j)選 擇此路徑為備選傳輸路徑，那么SUv+f的值加1。
【文檔編號】H04L12/729GK104092606SQ201410288798
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】劉煥淋, 劉洋, 周邦陶, 陳勇, 沈欽仁, 李瑞艷 申請人:重慶郵電大學(xué)