[发明专利]一种面向云计算的基于网络能效优先的路由方法

权利要求书

1.一种面向云计算的基于网络能效优先的路由方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：确定网络能效优化目标，建立网络能效优化目标函数及其应服从的约束条件；

步骤1.1：网络能效优化目标为：最小化网络比特能耗BE和网络开启链路数NA；

根据网络能效优化目标建立由式(1)所示的网络能效优化目标函数；

所述网络能效优化目标函数为：

Minimize f(x)＝[f1(x)，f2(x)] (1)

其中

f 1 ( x ) = B E = Σ ( i , j ) ∈ E F ( x i j ) / Σ ( i , j ) ∈ E x i j - - - ( 2 ) ]]>

f 2 ( x ) = N A = L - Σ ( i , j ) ∈ E η - - - ( 3 ) ]]>

其中E为拓扑中所有链路的集合；L为链路集合中链路的个数；xij表示链路(i，j)的流量负载，为所有源节点s到目的节点d经过该链路的业务量请求之和；表示网络总能耗；表示网络总流量；F(xij)为链路(i，j)的能耗函数，由式(4)表示；η为二进制变量，由式(5)表示：

F ( x i j ) = 0 i f x i j = 0 β · [ δ · C i j + ( 1 - δ ) · x i j 2 C i j ] i f 0 < x i j ≤ C i j - - - ( 4 ) ]]>

η = 0 o t h e r w i s e 1 x i j = 0 - - - ( 5 ) ]]>

其中，β为能耗与流量的线性比值；δ为基本能耗的比例系数；β·δ·Cij为链路(i，j)的基本能耗；

步骤1.2：建立网络能效优化目标函数应服从的约束条件；

1)路由约束，由式(6)表示，保证路由中的流量守恒：

即源节点s通过一条出链路发送流量，并且不接受任何流量；目的节点d只从其他节点接收流量，而不能往邻近节点发送流量；而中间节点的流量进出守恒；

Σ j ∈ N , i ≠ j y i j s d - Σ j ∈ N , i ≠ j y j i s d = 1 , ∀ s , d ; i = s - 1 , ∀ s , d ; i = d 0 , ∀ s , d ; i ≠ s , d - - - ( 6 ) ]]>

其中，和分别表示从源节点s到目的节点d的路径包含链路(i，j)和(j，i)，均为二进制0-1变量；当源节点s到目的节点d的路径包含链路(i，j)时，取1，否则取0，如式(9-1)所示；当源节点s到目的节点d的路径包含链路(j，i)时，取1，否则取0，如式(9-2)所示；

y i j s d = 0 o t h e r w i s e 1 i f ( i , j ) ∈ p s d - - - ( 9 - 1 ) ]]>

y j i s d = 0 o t h e r w i s e 1 i f ( j , i ) ∈ p s d - - - ( 9 - 2 ) ]]>

其中psd表示源节点s到目的节点d的路径上的链路集合；

2)链路的最高利用率不得超过门限值α：

xij≤αCij，0＜α＜1，(i，j)∈E (7)

其中α为链路利用率的最高门限值，Cij表示链路(i，j)的链路容量；

3)路由的最大延迟约束，即路由占用的链路数目不得超过门限值maxhop，即单次路由的最大跳数；假设流量经过一条链路的延迟为一固定值，那么，对于路由的最大延迟限制可以转换为一个源节点s到目的节点d的请求路径所占用的链路个数的门限值，因此有约束条件：

Σ ( i , j ) ∈ E y i j s d ≤ max h o p - - - ( 8 ) ]]>

前述xij计算方法由式(10)表示：

x i j = Σ s , d ∈ V ; s ≠ d y i j s d × S D - - - ( 10 ) ]]>

其中SD表示源s到目的d的请求业务量；

步骤2：根据网络能效优化目标，首先为路由请求安排初始路径；然后在初始路径的基础上，先将链路利用率为零的链路进行休眠，接下来再逐个对剩余链路尝试进行休眠，最终得到符合网络能效优化目标的路由；

步骤2.1：采用NSGA-II算法进行初始路由，为所有OD对间的请求业务量产生初始路径安排；

步骤2.2：在步骤2.1安排的初始路径的基础上，先将链路利用率为零的链路进行休眠，然后再根据链路利用率从小到大依次对剩余链路尝试进行休眠，并在休眠链路后随即进行基于流重定向的重新路由，得到符合网络能效优化目标的路由。