IP over WDM网络绿色路由算法研究

摘要

IP over WDM网络充分利用了WDM的巨大带宽，是承载IP业务的有效解决方案。随着网络规模不断扩大，网络能耗急剧增加，导致大量排放二氧化碳等温室气体，给环境造成巨大压力。因此，如何设计有效的绿色路由算法，在保障网络性能的同时，减少网络能耗，降低碳排放是亟待解决的一个关键问题。本文针对IP over WDM网络绿色路由算法进行研究，综合考虑可再生能源利用和业务持续时间两个因素，提出两种绿色路由算法，并通过仿真验证了算法的有效性。
　　本文首先介绍了WDM技术、IP over WDM网络模型和业务疏导技术，分析了目前绿色光网络节能技术的研究现状，归纳和总结WDM光网络中基于可再生能源、业务持续时间感知和考虑生存性的路由算法。在此基础上，针对业务持续时间感知和利用可再生能源和传统能源混合供能的IP over WDM网络，给出了网络能耗模型，提出一种业务持续时间感知的绿色路由算法(Holding-Time-AwareGreen Routing，HTAGR)。该算法在选路时综合考虑业务持续时间和利用可再生能源供能两个因素，鼓励选择业务持续时间内需要额外消耗传统能源最少的路径建立连接，从而降低网络中传统能源消耗和二氧化碳的排放。其次，在光网络已有节能共享保护算法基础上，将业务持续时间感知和利用可再生能源供能两个因素引入IP over WDM网络的共享保护机制中，提出一种业务持续时间感知的绿色共享通路保护算法(Holding-Time-Aware Green Shared Segment Protection algorithm，HTAGSPP)。该算法综合考虑链路资源使用情况、链路所处状态、业务持续时间、节点处太阳能供给量等多种因素，在提高资源利用率的同时，鼓励选择在业务持续时间内需要额外消耗传统能源最少的路径建立连接。通过让工作路径和保护路径尽量聚合在不同光纤，同时鼓励使用已激活器件建立工作路径，而尽可能选择处于休眠状态的资源建立保护路径，从而让更多设备休眠以降低网络能耗。最后通过VC++6.0仿真工具搭建IP over WDM仿真平台，对所提的HTAGR和HTAGSPP两种算法进行仿真分析，并与文献中已有算法进行对比。仿真结果表明:所提算法在保持较低业务平均能耗和阻塞率的同时，能够充分利用可再生能源，有效降低传统能源消耗，减少网络中二氧化碳的排放，对实现网络低碳排放具有重要意义。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 IP over WDM网络概述

1．1．1 WDM系统

1．1．2 IP over WDM网络

1．1．3 业务疏导技术

1．2 论文研究背景及意义

1．3 论文主要工作与内容安排

第2章 IP over WDM网络路由机制综述

2．1 引言

2．2 利用可再生能源的路由机制

2．3 业务持续时间感知的路由机制

2．4 考虑生存性的路由机制

2．5 本章小结

第3章 业务持续时间感知的绿色路由算法

3．1 已有算法分析

3．2 网络模型

3．3 分层图模型

3．4 业务持续时间感知的绿色路由算法

3．4．1 网络能耗分析

3．4．2 链路权值确定

3．4．3 算法描述

3．5 算法仿真及结果分析

3．5．1 仿真参数设置

3．5．2 算法的评价指标

3．5．3 仿真结果分析

3．6 本章小结

第4章 业务持续时间感知的绿色共享通路保护算法

4．1 已有算法分析

4．2 业务持续时间感知的绿色共享通路保护算法

4．2．1 代价函数

4．2．2 HTAGSPP算法描述

4．3 算法仿真及结果分析

4．3．1 算法的评价标准

4．3．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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