一種網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)的很多設(shè)備是為峰值運(yùn)行設(shè)計(jì)的，平時(shí)的設(shè)備利用率很低，最大平 均鏈路利用率不足30%，這使得網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)高能耗，低效率，多浪費(fèi)等問題，而休眠喚醒機(jī)制 也成為了網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)。NedeljkoVasic和DejanKostic在Energy-AwareTraffic Engineering中提出了一種基于分布式算法思想實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的算法，叫做EATe算法。 EATe算法是基于邊界路由器的分布式算法。邊界路由器定期收集最可能進(jìn)行休眠決策的鏈 路信息，然后進(jìn)行路徑反饋操作，如果能夠路徑反饋成功則可以進(jìn)行休眠決策。但是該算法 存在一定的缺陷，首先該算法只考慮當(dāng)前鏈路的流量情況，而沒有考慮以后一段時(shí)間的流 量情況。其次，算法只對最長休眠時(shí)間的鏈路進(jìn)行休眠判斷和決策，沒有考慮對多條鏈路和 路由器進(jìn)行休眠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)及方法，以達(dá)到節(jié) 能的目的。
[0004] 一種網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)，在邊界路由器中實(shí)現(xiàn)，包括鏈路信息收集模塊、流量 預(yù)測模塊、智能決策模塊、拓?fù)涓履K。
[0005] 鏈路信息收集模塊：定期收集鏈路休眠信息、鏈路負(fù)載過重信息、路由器休眠信息 和拓?fù)涓淖冃畔?。鏈路休眠信息和鏈路?fù)載過重信息發(fā)送至流量預(yù)測模塊，路由器休眠信 息和拓?fù)涓淖冃畔l(fā)送至智能決策模塊；
[0006] 流量預(yù)測模塊：根據(jù)鏈路休眠信息和鏈路負(fù)載過重信息，使用三次動態(tài)指數(shù)預(yù)測 算法進(jìn)行鏈路流量預(yù)測，得到鏈路流量預(yù)測值，使用馬爾科夫預(yù)測算法進(jìn)行休眠時(shí)間預(yù)測 或負(fù)載時(shí)間預(yù)測，得到休眠時(shí)間預(yù)測值或負(fù)載時(shí)間預(yù)測值、使用自回歸預(yù)測算法再次進(jìn)行 休眠時(shí)間預(yù)測或負(fù)載時(shí)間預(yù)測，得到休眠時(shí)間預(yù)測值或負(fù)載時(shí)間預(yù)測值，同時(shí)記下休眠鏈 路標(biāo)記或負(fù)載鏈路標(biāo)記，并將各預(yù)測值和各鏈路標(biāo)記發(fā)送至智能決策模塊；
[0007] 智能決策模塊：根據(jù)流量預(yù)測模塊返回的休眠時(shí)間預(yù)測值、休眠鏈路標(biāo)記、負(fù)載鏈 路標(biāo)記，鏈路信息收集模塊收集的拓?fù)涓淖冃畔?、路由器休眠信息，采用路徑反饋機(jī)制和混 合蛙跳算法進(jìn)行決策，并將決策結(jié)果發(fā)送至拓?fù)涓履K。
[0008] 拓?fù)涓履K：根據(jù)智能決策模塊發(fā)送的決策結(jié)果，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涓隆?br>[0009] -種利用上述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂频姆椒?，包括以下?驟：
[0010] 步驟1 :定期收集鏈路休眠信息、鏈路負(fù)載過重信息、路由器休眠信息和拓?fù)涓淖?信息，拓?fù)涓淖冃畔ü收湘溌窐?biāo)記和新加入鏈路標(biāo)記；
[0011] 步驟1. 1、收集鏈路流量信息，比較鏈路流量與休眠流量閾值，若鏈路流量低于休 眠流量閾值，則該鏈路流量作為鏈路休眠信息，執(zhí)行步驟2,否則執(zhí)行步驟1. 2,收集路由器 流量信息，比較路由器流量與路由器流量閾值，若路由器流量低于路由器流量閾值，執(zhí)行步 驟3,否則返回步驟1. 1，收集故障鏈路標(biāo)記，執(zhí)行步驟3,收集新加入鏈路標(biāo)記，執(zhí)行步驟 4 ；
[0012] 步驟1. 2、比較鏈路流量與負(fù)載流量閾值，若鏈路流量高于負(fù)載流量閾值，則執(zhí)行 步驟1.3,否則返回步驟1.1;
[0013] 步驟1. 3、比較路徑流量占鏈路流量的比重是否高于比重閾值，若路徑流量占鏈路 流量的比重高于比重閾值，則該鏈路流量作為鏈路負(fù)載過重信息，執(zhí)行步驟2,否則返回步 驟 1. 1 ;
[0014] 步驟2 :根據(jù)鏈路休眠信息、鏈路負(fù)載過重信息進(jìn)行鏈路流量預(yù)測、休眠時(shí)間預(yù) 測、負(fù)載時(shí)間預(yù)測，得到鏈路流量預(yù)測值、休眠時(shí)間預(yù)測值、負(fù)載時(shí)間預(yù)測值、休眠鏈路標(biāo) 記、負(fù)載鏈路標(biāo)記；
[0015] 步驟2. 1、對鏈路休眠信息，采用三次動態(tài)指數(shù)預(yù)測算法預(yù)測鏈路流量，并執(zhí)行步 驟2. 2 ;對于鏈路負(fù)載過重信息，采用三次動態(tài)指數(shù)預(yù)測算法預(yù)測鏈路流量，并執(zhí)行步驟 2. 3 ；
[0016] 步驟2. 2、若鏈路流量預(yù)測值低于休眠流量閾值，使用馬爾科夫預(yù)測算法預(yù)測鏈路 休眠時(shí)間，并執(zhí)行步驟2. 4,否則返回步驟1 ;
[0017] 步驟2. 3、若鏈路流量預(yù)測值高于負(fù)載流量閾值，則使用馬爾科夫預(yù)測算法對鏈路 進(jìn)行負(fù)載時(shí)間預(yù)測，并執(zhí)行步驟2. 5,否則返回步驟1 ;
[0018] 步驟2. 4、使用自回歸預(yù)測算法對鏈路進(jìn)行休眠時(shí)間預(yù)測，比較馬爾科夫預(yù)測算法 預(yù)測得到的鏈路休眠時(shí)間預(yù)測值和自回歸預(yù)測算法預(yù)測的休眠時(shí)間預(yù)測值，較小的值作為 休眠時(shí)間預(yù)測值，并執(zhí)行步驟2. 6 ;
[0019] 步驟2. 5、使用自回歸預(yù)測算法對鏈路進(jìn)行負(fù)載時(shí)間預(yù)測，比較馬爾科夫預(yù)測算法 預(yù)測得到的鏈路負(fù)載時(shí)間預(yù)測值和自回歸預(yù)測算法預(yù)測的負(fù)載時(shí)間預(yù)測值，較小的值作為 負(fù)載時(shí)間預(yù)測值，并執(zhí)行步驟2. 7 ;
[0020] 步驟2. 6、判斷休眠時(shí)間預(yù)測值是否滿足約束條件，是則執(zhí)行步驟3,否則返回步 驟1;約束條件（VTjXPWPf0XI\XP3，其中1\表示鏈路的休眠時(shí)間，1~2表示每條 鏈路蘇醒所需要的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間，Pi表示鏈路休眠時(shí)的待機(jī)功耗，P2表示鏈路蘇醒過程的 蘇醒功耗，0表示鏈路休眠時(shí)的節(jié)能效果，取值范圍為[0，1]，P3表示鏈路正常工作時(shí)的鏈 路功耗；
[0021] 步驟2. 7、若負(fù)載時(shí)間預(yù)測值大于鏈路負(fù)載時(shí)間閾值，則執(zhí)行步驟3,否則返回步 驟1。
[0022] 步驟3 :根據(jù)休眠時(shí)間預(yù)測值、休眠鏈路標(biāo)記、負(fù)載鏈路標(biāo)記、拓?fù)涓淖冃畔?、路?器休眠信息采用路徑反饋機(jī)制和混合蛙跳算法進(jìn)行決策，確定休眠鏈路、休眠路由器、負(fù)載 過重鏈路的流量轉(zhuǎn)移、故障鏈路的流量轉(zhuǎn)移；
[0023] 步驟3. 1、判斷是否存在鏈路故障鏈路標(biāo)記，若存在故障鏈路標(biāo)記，采用路徑反饋 機(jī)制確定流量迀移的路徑，如果選擇路徑成功，則進(jìn)行流量迀移，并執(zhí)行步驟4,否則需要進(jìn) 行鏈路喚醒操作，然后執(zhí)行步驟3. 2 ;
[0024] 步驟3. 2、判斷是否存在休眠鏈路標(biāo)記，若存在休眠鏈路標(biāo)記，采用路徑反饋機(jī)制 和混合蛙跳算法對鏈路和路由器進(jìn)行優(yōu)化，確定休眠路徑，開始休眠，并執(zhí)行步驟4,否則執(zhí) 行步驟3. 3,鏈路休眠時(shí)間為休眠時(shí)間預(yù)測值，路由器休眠時(shí)間為該路由器的所有成功進(jìn)行 休眠時(shí)間預(yù)測鏈路中最短的鏈路休眠時(shí)間預(yù)測值，休眠時(shí)間過后進(jìn)行喚醒操作；
[0025] 步驟3.2. 1、判斷是否存在路由器休眠信息，若存在路由器休眠信息，采用混合蛙 跳算法對鏈路和路由器進(jìn)行優(yōu)化，確定休眠路徑，否則執(zhí)行步驟3. 2. 2;
[0026] 步驟3. 2. 2、若不存在路由器休眠信息，采用路徑反饋機(jī)制確定休眠路徑。
[0027] 步驟3. 3、判斷是否存在負(fù)載鏈路標(biāo)記，采用路徑反饋機(jī)制在候選路徑中選擇路徑 進(jìn)行流量迀移，如果選擇路徑成功，則進(jìn)行流量迀移，并執(zhí)行步驟4,否則需要對鏈路或者路 由器進(jìn)行喚醒操作。
[0028] 步驟4 :根據(jù)決策結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涓拢?br>[0029] 步驟4. 1、根據(jù)休眠鏈路和路由器信息，查找候選路徑集合，把包含休眠鏈路的候 選路徑從候選路徑集合中刪除，添加到休眠候選路徑集合中，同時(shí)需要對候選路徑集合中 包括休眠鏈路的路徑進(jìn)行標(biāo)記；
[0030] 步驟4. 2、根據(jù)負(fù)載鏈路信息，在候選路徑集合中把包含負(fù)載過重的鏈路的路徑刪 除；
[0031] 步驟4. 3、根據(jù)故障鏈路和路由器信息，查找候選路徑集合，對包含故障鏈路的候 選路徑進(jìn)行刪除；
[0032] 步驟4. 4、根據(jù)新加入鏈路信息，將新加入鏈路添加到候選路徑集合中；
[0033] 步驟4. 5、根據(jù)喚醒鏈路信息，將喚醒鏈路從休眠候選路徑中刪除，將其增加到候 選路徑集合中，并進(jìn)行標(biāo)記。
[0034] 步驟5 :返回執(zhí)行步驟1，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。
[0035] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 本發(fā)明采用動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)變化進(jìn)行管理，采用的休眠 喚醒算法能取得良好的節(jié)能效果。動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)首先通過鏈路信息收集模塊收集鏈路 流量信息和拓?fù)涓淖冃畔?，然后進(jìn)行流量預(yù)測和時(shí)間預(yù)測，并將預(yù)測信息和拓?fù)涓淖冃畔?發(fā)送至智能決策模塊，結(jié)合路徑反饋機(jī)制和混合蛙跳算法來進(jìn)行休眠喚醒決策，選出最優(yōu) 休眠鏈路和路由器，并對拓?fù)涓淖冏鱿鄳?yīng)的處理，在整個(gè)過程中網(wǎng)路正常運(yùn)行。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的簡化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0038] 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)拓?fù)淇刂品椒鞒虉D；
[0040] 圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例的流量預(yù)測模塊流程圖；
[0041] 圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例的智能決策模塊流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
[0043] 本發(fā)明實(shí)施例基于簡化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其中1-5為邊界路 由器，6-14為