一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法技术

本发明专利技术公开了一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法。针对SDN网络的特点和目前节能路由算法存在的缺陷，本发明专利技术方法将实时变化的链路利用率作为链路cost，在进行路由选择前首先获取网络拓扑结构和流量矩阵的信息。然后对网络拓扑做优化剪枝，减轻路由算法的计算时间。本路由方案在节能的同时保证QoS需求，经过运行一段时间后，输入流自动地聚集在特定的重负载链路上。最终在保证网络连通性的前提下将无负载的链路关闭。该方法在仿真网络中具有较好的节能效果和相对较低的时间复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于网络节能
，具体涉及在SDN网络中通过利用实时变化的流量矩阵选择路径的节能路由协议。本专利技术涉及基于链路利用率计算最优路径将流量集中到重负载链路，并关闭不使用的链路的方法。
技术介绍
当前节能减排逐渐成为互联网的一个关键问题，因为随着互联网的高速发展带来了能耗高、利用率低、浪费巨大等诸多问题。而同时能耗成本的增加也限制了互联网的进一步发展。传统的网络系统设计有两个原则，一是超额资源供给，即供给大于需求，这能使网络承受突发的峰值负载；另一个是设计了一些复杂的、备用链路和设备，即冗余设计，这可以应对突发的故障失效。但这两个原则带来的能耗问题也不容忽视。以提高能源利用率，简化网络为目标，提出了一种新型网络创新架构SDN，用户可以自定义任何想实现的网络路由和传输策略。目前在有线网络方向系统级和网络级两种类型的节能策略已经被提出。系统级的方法在于如果网络元件可以预测其链路的空闲周期，可以通过该关闭其相关的接口来降低能耗在预测出的空闲周期内。但这需要重新设计或升级现有的网络元素，这大大提高了实现的复杂度和难度。网络级的方法则使用一个不同的方法，研究人员尝试减少活动的网络元件，如节点或链路，同时仍保证网络的连通性。然而，这些解决方法存在这许多缺陷，不能兼顾网络拓扑信息的变化和QoS需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对SDN网络的特点和目前节能路由技术存在的缺陷，提出一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法，利用SDN网络的特性并通过节能路由算法实现链路流量自适应的功能，大大降低了协议的复杂度，具有较好的节能效果和相对较低的时间复杂度。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法，包括以下步骤：步骤(1)将路由器收集的网络拓扑和带宽利用率情况传递给SDN控制器，根据网络信息计算节点间的最优路径放入候选路径表中以备用；步骤(2)对全局网络拓扑信息进行分析，对不经过流量的链路进行剪枝优化；步骤(3)执行节能路由算法，如果最优路径长度大于阀值D或者不满足QoS需求，则启用候选路径。反之，则选择由改进的DFS算法计算所得的最优路径；具体过程如下：3-1.将源节点v加入栈，设节点v的标识为1(表示已被访问)，将v加入路径数组。3-2.如果路径长度小于阀值D，则继续；否则将此路径剪枝，并启用候选路径。3-3.当栈不为空，遍历所有节点。如果存在邻居节点未被访问过，并且是与源节点相连的已用带宽最多的那条链路的节点n，则跳出遍历循环。判断如果此链路的带宽利用率超过最大链路利用率LtU，则选用不超过LtU的次最大带宽利用率的链路的节点n。3-4.如果此邻居节点n为目的节点，则表示找到一条路径。如果已遍历完所有节点并未找到符合条件的节点，则将v的标识设为1并弹栈，此时将栈顶元素赋给节点v。否则，将n赋值给节点v并将v入栈，将其标识设为1，最后将其加入路径数组。3-5.如果不存在与邻居节点相连的最大带宽利用率的链路，则弹栈并将栈顶元素赋值给节点v。步骤(4)SDN网络将本节能路由方法运行某段时间后，流量自动地聚集到重负载路径上，最终在保证连通性的前提下将产生的再无流量经过的链路关闭。本专利技术的有益效果是：针对SDN网络的特点和目前节能路由算法存在的缺陷，本专利技术方法将实时变化的链路利用率作为链路cost，在进行路由选择前首先获取网络拓扑结构和流量矩阵的信息。然后对网络拓扑做优化剪枝，减轻路由算法的计算时间。本路由方案在节能的同时保证QoS需求，经过运行一段时间后，输入流自动地聚集在特定的重负载链路上。最终在保证网络连通性的前提下将无负载的链路关闭。该方法在仿真网络中具有较好的节能效果和相对较低的时间复杂度。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，本专利技术提供的一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法，包括以下步骤：步骤(1)将路由器收集的网络拓扑和带宽利用率情况传递给SDN控制器，根据网络信息计算节点间的最优路径放入候选路径表中以备用；步骤(2)对全局网络拓扑信息进行分析，按照链路没有流量经过且保证连通性的标准将可关闭的链路剪枝；步骤(3)执行节能路由算法，如果最优路径长度大于阀值D或者不满足QoS需求，则启用候选路径。反之，则选择由改进的DFS算法计算所得的最优路径；具体过程如下：3-1.将源节点v加入栈，设节点v的标识为1(表示已被访问)，将v加入路径数组。3-2.如果路径长度小于阀值D，则继续；否则将此路径剪枝，并启用候选路径。3-3.当栈不为空，遍历所有节点。如果存在邻居节点未被访问过，并且是与源节点相连的已用带宽最多的那条链路的节点n，则跳出遍历循环。判断如果此链路的带宽利用率超过最大链路利用率LtU，则选用不超过LtU的次最大带宽利用率的链路的节点n。3-4.如果此邻居节点n为目的节点，则表示找到一条路径。如果已遍历完所有节点并未找到符合条件的节点，则将v的标识设为1并弹栈，此时将栈顶元素赋给节点v。否则，将n赋值给节点v并将v入栈，将其标识设为1，最后将其加入路径数组。3-5.如果不存在与邻居节点相连的最大带宽利用率的链路，则弹栈并将栈顶元素赋值给节点v。步骤(4)SDN网络将本节能路由方法运行某段时间(此时间值只是一种粗略估计，在实际网络中将被各种因素影响而不能获得确切的时刻)，最终流量自动地聚集到重负载路径上，最终在保证连通性的前提下将产生的再无流量经过的链路关闭。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)将路由器收集的网络拓扑和带宽利用率情况传递给SDN控制器，根据网络信息计算节点间的最优路径放入候选路径表中以备用；步骤(2)对全局网络拓扑信息进行分析，对不经过流量的链路进行剪枝优化；步骤(3)执行节能路由算法，如果最优路径长度大于阀值D或者不满足QoS需求，则启用候选路径。反之，则选择由改进的DFS算法计算所得的最优路径；具体过程如下：3‑1.将源节点v加入栈，设节点v的标识为1(表示已被访问)，将v加入路径数组。3‑2.如果路径长度小于阀值D，则继续；否则将此路径剪枝，并启用候选路径。3‑3.当栈不为空，遍历所有节点。如果存在邻居节点未被访问过，并且是与源节点相连的已用带宽最多的那条链路的节点n，则跳出遍历循环。判断如果此链路的带宽利用率超过最大链路利用率LtU，则选用不超过LtU的次最大带宽利用率的链路的节点n。3‑4.如果此邻居节点n为目的节点，则表示找到一条路径。如果已遍历完所有节点并未找到符合条件的节点，则将v的标识设为1并弹栈，此时将栈顶元素赋给节点v。否则，将n赋值给节点v并将v入栈，将其标识设为1，最后将其加入路径数组。3‑5.如果不存在与邻居节点相连的最大带宽利用率的链路，则弹栈并将栈顶元素赋值给节点v。步骤(4)SDN网络将本节能路由方法运行某段时间后，流量自动地聚集到重负载路径上，最终在保证连通性的前提下将产生的再无流量经过的链路关闭。...

【技术特征摘要】
1.一种面向SDN网络的基于链路利用率的自适应节能路由方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)将路由器收集的网络拓扑和带宽利用率情况传递给SDN控制器，根据网络信息计算节点间的最优路径放入候选路径表中以备用；步骤(2)对全局网络拓扑信息进行分析，对不经过流量的链路进行剪枝优化；步骤(3)执行节能路由算法，如果最优路径长度大于阀值D或者不满足QoS需求，则启用候选路径。反之，则选择由改进的DFS算法计算所得的最优路径；具体过程如下：3-1.将源节点v加入栈，设节点v的标识为1(表示已被访问)，将v加入路径数组。3-2.如果路径长度小于阀值D，则继续；否则将此路径剪枝，并启用候选路径。3-3.当栈不为空，遍历所有节点。如果存在邻居...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明，汤景凡，张旻，费唯，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33