本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于路由器卡睡眠實現(xiàn)IP over WDM網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法。

背景技術(shù)：

在電子設(shè)備廣泛部署的驅(qū)動下，信息與通信技術(shù)活動(ICT)消耗了全世界產(chǎn)出2％-10％的電力。通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的功耗不可忽略，因此強(qiáng)調(diào)節(jié)能對通信網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。

此外，由于骨干網(wǎng)絡(luò)承載了巨大的流量，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)顯得尤為重要。多種保護(hù)技術(shù)(例如，SBPP，1+1和p-cycles)已經(jīng)被應(yīng)用于波分復(fù)用(WDM)光網(wǎng)絡(luò)中。其中，SBPP保護(hù)技術(shù)被認(rèn)為是最有前景的技術(shù)之一，因為它的操作簡單、快速的恢復(fù)速率以及高效的備用容量共享。在SBPP保護(hù)技術(shù)的背景下，路由器卡可以提供工作和保護(hù)能力，路由器卡的每個端口用于建立工作或保護(hù)路徑。

現(xiàn)有技術(shù)中存在一些關(guān)于光學(xué)層上睡眠保護(hù)網(wǎng)絡(luò)端口和在沒有考慮網(wǎng)絡(luò)保護(hù)下睡眠路由器卡的技術(shù)，然而這些技術(shù)方案產(chǎn)生的功耗仍然較大，沒有實現(xiàn)有效的節(jié)能。因此需要一種低成本、易實現(xiàn)的基于SBPP保護(hù)下路由器卡的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，實現(xiàn)節(jié)能最大化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明公開了一種基于SBPP保護(hù)下路由器卡的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于，該方法包括：對SBPP保護(hù)下路由器卡的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流量疏導(dǎo)，得到工作光通道和保護(hù)光通道；將每個工作光通道和保護(hù)光通道分配到路由器卡上。

其中，所述流量疏導(dǎo)的算法包括：

步驟1、為IP層中的工作和保護(hù)虛擬鏈路分別創(chuàng)建空的虛擬拓?fù)銰_w和G_p，再從需求列表中獲取一個業(yè)務(wù)請求D_R；

步驟2、在G_w中建立工作路徑：在G_w中排除所有剩余容量小于D_R的虛擬鏈路，然后在G_w中利用Dijkstra算法找到一條最短路由；如果操作成功，建立工作路徑并轉(zhuǎn)到步驟3；否則，在光學(xué)層新建一條光信道，該光信道所形成的光通道的容量能夠滿足節(jié)點對R的所有通信需求；

步驟3、在G_p中建立保護(hù)路徑：在G_p中排除所有基于SBPP保護(hù)下可共享容量與可用容量之和小于D_R的虛擬鏈路，然后在G_p中利用一種新的Dijkstra算法找到一條最短路由；如果操作成功，建立保護(hù)路徑并轉(zhuǎn)到步驟4；否則，在光學(xué)層中建立新的保護(hù)光通道，同時在考慮光學(xué)層中SBPP保護(hù)技術(shù)的備用資源容量共享的情況下，使用新建的保護(hù)通道滿足所有的保護(hù)業(yè)務(wù)需求；

步驟4、如果滿足所有的業(yè)務(wù)需求，停止；否則，在需求列表中重新獲取一個新的業(yè)務(wù)請求D_R并且轉(zhuǎn)向步驟2。

優(yōu)選地，所述虛擬鏈路的資源容量通過光學(xué)層中建立的光信道或光路提供

優(yōu)選地，將每個工作光通道和保護(hù)光通道分配到路由器卡上包括將每個工作光通道和保護(hù)光通道基于不同策略分配到路由器卡上，所述策略包括混合模式和專用模式。

優(yōu)選地，所述混合模式是將工作光通道和保護(hù)光通道以交織方式組合在路由器卡端口上，每一對節(jié)點之間的工作光路和保護(hù)光路是由路由器卡上的一對相鄰路由器卡端口建立。

優(yōu)選地，所述專用模式是將工作光通道和保護(hù)光通道分別組合到不同路由器卡的端口上。

本發(fā)明公開的基于路由器卡睡眠實現(xiàn)IP over WDM網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，解決了以下技術(shù)問題：(1)在光學(xué)層和IP層的聯(lián)合備用資源共享問題；(2)專用模式和混合模式路由器卡分配；(3)專用模式下的路由器卡睡眠問題。

本發(fā)明的優(yōu)點具體還包括：(1)通過兩層保護(hù)路徑之間的聯(lián)合備用容量共享，提出了一種專用卡分配策略，即：將相同類型的端口分配到路由器卡(例如工作或保護(hù)卡)上，實現(xiàn)了最大化的節(jié)能；(2)通過當(dāng)前該路由器卡的所有端口都承載未被使用的保護(hù)光通道，從而實現(xiàn)將該路由器卡置于睡眠狀態(tài)下，實現(xiàn)節(jié)能；(3)通過在毫秒時間內(nèi)喚醒網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(例如光節(jié)點)，使保護(hù)路由器卡在正常狀態(tài)下睡眠并且僅在網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生時喚醒保護(hù)路由器卡，在節(jié)能的基礎(chǔ)上保證了所需的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)速度；(4)除了提供基于路由器卡的保護(hù)，本發(fā)明還可以顯著降低能耗(超過30％)，在IP層和光學(xué)層中的共用備用容量共享技術(shù)是有效的，并且與1+1保護(hù)相比可以顯著減少能量消耗。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例SBPP保護(hù)技術(shù)下的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)模型；

圖2(a)為本發(fā)明實施例混合模式布置路由器卡；

圖2(b)為本發(fā)明實施例專用模式布置路由器卡；

圖3為USNET網(wǎng)絡(luò)在每節(jié)點對X＝20Gb/s的業(yè)務(wù)量需求，并且在聯(lián)合層備用容量共享下節(jié)點19的端口配置情況；

圖4(a)為NSFNET網(wǎng)絡(luò)，隨著每節(jié)點對之間平均業(yè)務(wù)需求X增加引起的能耗情況；

圖4(b)為USNET網(wǎng)絡(luò)，隨著每節(jié)點對之間平均業(yè)務(wù)需求X增加引起的能耗情況。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本發(fā)明實施例公開了一種基于SBPP保護(hù)下路由器卡的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法，其特征在于，該方法包括：對SBPP保護(hù)下路由器卡的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行流量疏導(dǎo)，得到工作光通道和保護(hù)光通道；將每個工作光通道和保護(hù)光通道分配到路由器卡上。

其中，所述流量疏導(dǎo)的算法包括：

步驟1、為IP層中的工作和保護(hù)虛擬鏈路分別創(chuàng)建空的虛擬拓?fù)銰_w和G_p，再從需求列表中獲取一個業(yè)務(wù)請求D_R；

步驟2、在G_w中建立工作路徑：在G_w中排除所有剩余容量小于D_R的虛擬鏈路，然后在G_w中利用Dijkstra算法找到一條最短路由；如果操作成功，建立工作路徑并轉(zhuǎn)到步驟3；否則，在光學(xué)層新建一條光信道，該光信道所形成的光通道的容量能夠滿足節(jié)點對R的所有通信需求；

步驟3、在G_p中建立保護(hù)路徑：在G_p中排除所有基于SBPP保護(hù)下可共享容量與可用容量之和小于D_R的虛擬鏈路，然后在G_p中利用一種新的Dijkstra算法找到一條最短路由；如果操作成功，建立保護(hù)路徑并轉(zhuǎn)到步驟4；否則，在光學(xué)層中建立新的保護(hù)光通道，同時在考慮光學(xué)層中SBPP保護(hù)技術(shù)的備用資源容量共享的情況下，使用新建的保護(hù)通道滿足所有的保護(hù)業(yè)務(wù)需求；

步驟4、如果滿足所有的業(yè)務(wù)需求，停止；否則，在需求列表中重新獲取一個新的業(yè)務(wù)請求D_R并且轉(zhuǎn)向步驟2。

在該方法中，將每個工作光通道和保護(hù)光通道分配到路由器卡上包括將每個工作光通道和保護(hù)光通道基于不同策略分配到路由器卡上，所述策略包括混合模式和專用模式。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供基于SBPP保護(hù)技術(shù)下的IP over WDM網(wǎng)絡(luò)的示例，其中在IP層中，在節(jié)點對(A-D)、(D-F)和(A-C)之間分別建立一對工作和保護(hù)虛擬鏈路，這些虛擬鏈路的資源容量由在光學(xué)層中建立的光信道或光路提供，這些虛擬鏈路分別用于服務(wù)這些節(jié)點對之間的業(yè)務(wù)需求。例如，節(jié)點對(D-F)之間的業(yè)務(wù)需求是75Gb/s。出于網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的目的，在一對節(jié)點之間總是建立工作和保護(hù)一對光路，并且在保護(hù)光路穿過的公共鏈路上允許備用資源容量共享。值得注意的是，在建立IP流時，這種備用資源容量共享也適用于IP層；只要滿足備用容量共享條件，就可以共享保護(hù)虛擬鏈路上的備用資源容量。假設(shè)每個路由器卡端口提供40Gb/s的資源容量，并且每張路由器卡上有四個端口。圖1示出了節(jié)點D處滿足所有這些業(yè)務(wù)需求所需的路由器卡數(shù)目以及每個端口的使用情況。具體來說，節(jié)點D處總的業(yè)務(wù)需求量是175Gb/s，其是虛擬鏈路(A-D)和(D-F)的業(yè)務(wù)需求總和。為了滿足所有這些需求，在虛擬鏈路(A-D)和(D-F)上分別需要三個和兩個容量為40Gb/s的光信道。這相應(yīng)地在節(jié)點D處需要配置兩張路由器卡來提供五個路由端口，如圖1所示。此外，當(dāng)考慮網(wǎng)絡(luò)保護(hù)時，還額外需要兩個路由器卡來實現(xiàn)完全基于路由器卡的保護(hù)。

根據(jù)上述業(yè)務(wù)需求疏導(dǎo)算法得到了工作和保護(hù)光通道。入射到節(jié)點的每個光通道都連接到路由器卡端口，并且這些端口可以基于不同的策略被分組到路由器卡上。專用模式將所有工作光通道端口組合到工作卡上，將所有保護(hù)光通道端口組合到保護(hù)卡上。相反，混合模式以交織方式對路由器卡端口進(jìn)行分組，即，工作端口后跟保護(hù)端口。這兩種模式最終將決定所需的路由器卡的總數(shù)目。

在圖1中，路由器卡端口被分組到專用工作和保護(hù)路由器卡上。然而，可以以不同的方式布置這些路由器端口。在圖2(a)和圖2(b)中分別示出一種混合模式和一種專用模式。在圖2(a)混合模式中以交織方式布置工作和保護(hù)路由器卡端口，其中每一對節(jié)點之間的工作和保護(hù)光路總是由路由器卡上的一對相鄰路由器卡端口建立。這可以是當(dāng)光路需求以動態(tài)方式逐個到達(dá)時建立工作和保護(hù)光路的可能方式。相比之下，在圖2(b)所示專用模式中，路由器卡專用于服務(wù)工作或保護(hù)光路。

圖3顯示了USNET網(wǎng)絡(luò)在每節(jié)點對X＝20Gb/s的業(yè)務(wù)量需求，并且在聯(lián)合層備用容量共享下節(jié)點19的端口配置情況。機(jī)架由兩個交流型Delta(或交流型Wye)供電，并內(nèi)含兩個風(fēng)扇托架。圖中有8個路由器卡，其中5個用于工作，3個用于保護(hù)。每個端口的箭頭指示此端口通過光路連接到的目標(biāo)節(jié)點。

圖4示出了NSFNET以及USNET網(wǎng)絡(luò)，隨著每節(jié)點對之間平均業(yè)務(wù)需求X增加引起的能耗情況。通過利用路由器卡睡眠策略，專用模式在節(jié)能方面的優(yōu)勢也是顯而易見的，在SBPP保護(hù)技術(shù)下，和混合模式相比，專用模式的能耗節(jié)省高達(dá)31％和36％，而在1+1情形下，能耗節(jié)省也可以達(dá)到42％和45％。對于混合和專用卡分配模式，所需的路由器卡的總數(shù)是相當(dāng)接近的，雖然前者稍小(最多高達(dá)8％)。這意味著專用模式即使在需要分離工作和保護(hù)端口的情況下，在路由器端口利用率方面仍非常有效。因此，即使專用模式需要更多的路由器卡，它依然可以節(jié)省更多的能量。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。