用于降低分组处理线卡中的能量消耗的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于降低分组传输网络的分组处理线卡中的能量消耗的方法，所述分组处理线卡包括用于处理分组业务量的多个微处理器，其中根据业务量估计器基于至少两个统计参数的经常性估计进行的计算，动态地调整活动微处理器的数量，其中该至少两个统计参数包括该分组业务量的平均值和表示该分组业务量的统计分布的参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于分组的网络的领域，并且更精确而言涉及分组处理线卡。
技术介绍
分组处理线卡用于处理网络节点中在从因特网协议(IP)层向下直到物理层的不同网络层上发送的聚集数据。该过程占用了分组传输网络中的主要能量消耗，随着业务量趋势上升増加了操作 和冷却成本，并且还可能降低路由器的可靠性。此外，数据传输的与不同时间刻度的巨大波动相对应的突发使得所述分组处理线卡的规格界定变得困难，并且导致非高峰业务量期间的能量浪费。因此，开发一种使得能够降低分组处理线卡的能量消耗的技术方案变得必要。
技术实现思路
本专利技术的ー个目的在于克服现有技术的所述缺点并且提供对于现有技术的已有技术方案的替换以提供网络节点的分组处理线卡中的能量消耗的降低。这是通过ー种用于降低分组传输网络的分组处理线卡中的能量消耗的方法来实现的，所述分组处理线卡包括用于处理分组业务量的多个微处理器，其中根据业务量估计器基于至少两个统计參数的经常性估计(recurrent estimation)进行的计算,动态地调整活动微处理器的数量，其中该至少两个统计參数包括该分组业务量的平均值和表示该分组业务量的统计分布的參数。根据本专利技术的另ー个方面，表示该分组业务量的统计分布的參数包括该分组业务量的统计动差(statistical moment)。根据本专利技术的另ー个方面，该分组业务量的统计动差包括该分组业务量的标准差。根据本专利技术的一个附加方面，表示该分组业务量的统计分布的參数包括该分组业务量的分位数。根据本专利技术的另ー个方面，使用多个时间范围实现该经常性估计以用于该业务量估计器的计算。根据本专利技术的一个附加方面，将不活动的微处理器设置为处于低消耗模式中。根据本专利技术的另ー个方面，根据该业务量估计器的计算，动态地调整该活动微处理器的驱动电压。根据本专利技术的另ー个方面，根据该业务量估计器的计算，动态地调整该活动微处理器的时钟速率。根据本专利技术的一个附加方面，活动微处理器的数量的确定考虑微处理器的最大负载以便遵守预先确定的服务质量。根据本专利技术的另ー个方面，在去活微处理器之前引入延迟，以便減少微处理器的非常短的不活动时段。根据本专利技术的另ー个方面，分组业务量包括分组流并且根据所述分组流的服务质量(QoS)值来存储所述分组流，并且在拥塞的情况下，该微处理器优先处理最有价值的流。根据本专利技术的一个附加方面，微处理器被配置为处理特定类别的分组，使得激活或去活微处理器的决定考虑所述微处理器的特定于分组类别的配置。根据本专利技术的另ー个方面，该分组处理线卡被配置为使得按照接收的时间顺序处理属于相同端到端流的分组。根据本专利技术的另ー个方面，该分组处理线卡被配置为使得通过调节对共同资源的访问来保证数据同歩。本专利技术还涉及ー种分组处理线卡，其中该分组处理线卡包括 被配置为处理分组业务量的多个微处理器，用于监视分组业务量的装置，业务量估计器，其被配置为根据至少两个统计參数的经常性估计来计算业务量负载，其中该至少两个统计參数包括该分组业务量的平均值和表示该分组业务量的统计分布的參数，决定装置，其被配置为根据由该业务量估计器计算的业务量负载估计来确定所需要的活动微处理器的数量，激活装置，其被配置为根据该决定装置的确定来激活或去活微处理器。根据本专利技术的另ー个方面，分组处理线卡的微处理器的数量对应于如下计算的结果，其中该计算使用基于至少两个统计參数的先验业务量估计并且考虑将要由分组处理线卡(I)处理的最大业务量从而使得总能量效率保持最大，其中该至少两个统计參数包括该分组业务量的平均值和表示该分组业务量的统计分布的參数。附图说明图I是根据本专利技术的分组处理线卡的图；图2是用于显示微处理器的驱动电压以所述微处理器的时钟频率为函数的不同模型的图；图3是对于不同模型，以微处理器的数量为函数的消耗降低因子(除以功率消耗之后的归ー化比特处理速度)的图；图4是对于不同分组损失概率，以微处理器的数量为函数的能力损失因子(针对突发业务量的归ー化总分组处理速度)的图；图5是对于不同模型，以微处理器的数量为函数的増益因子(除以功率消耗之后的归ー化分组处理速度)的图；图6是用于根据统计參数确定活动微处理器的最佳数量的查找表的实例的图；图7是对应于两种不同业务量情况的两种线卡配置的图；图8是以要处理的业务量为函数的线卡功率消耗的图。具体实施例方式本专利技术的实施方式涉及在分组处理线卡中使用具有降低的处理时钟速率的多个微处理器或微处理器阵列，使得分组处理负载分配到该多个微处理器之间。该技术方案通过根据业务量改变活动微处理器的数量并且通过限制微处理器(由于它们的有限处理时钟速率)的功率耗散并且从而降低冷却开支，使得能够降低能量消耗。但是，为了获得能量消耗的显著降低，与在任意时间根据业务量确定微处理器阵列的配置相结合的、确定所需的微处理器数量是必须的。因此，本专利技术的实施方式涉及业务量估计器的使用，其中该业务量估计器使得能够动态地确定该阵列中需要被激活的微处理器的数量。图I表示分组处理线卡I的配置的ー个实例，其中在分组先入先出(FIFO)设备5中接收输入分组3并且向数据交换単元(管道或总线或交換机)7发送该输入分组3，其中输入分组3在数据交换単元7中经历由多个微处理器9实现的多个处理。所述处理读取并且可选择地更新包括关于通过该线卡转发的分组流的信息的专用查找表11。此外，关于在管道7中处理的分组的业务量的统计数据被作为输入发送给业务量估计器13。基于由所述估计器13进行的预测业务量的计算，微处理器调度器15通过任务逻辑工具17和交换机19控制微处理器9。此外，根据本专利技术的实施方式，业务量估计器13直接控制交換机19的时钟速率和微处理器9的驱动电压(由虚线箭头21和23所表示)。当完成全部处理时，通过分组FIFO设备5将分组作为数据交换单元7输出的输出分组转发到它们的目的地。必须注意，图I中所示的微处理器9的阵列包括四个微处理器9，但是取决于分组处理线卡I的规格界定，可以在阵列中聚集任意数量的微处理器9。此外，相对于微处理器9的能量消耗，调节单元(估计器13、调度器15、交換机19......)的能量消耗可忽略不计，因而线卡I的规格界定(确定先验最坏业务量条件情况下产生最小功率消耗的微处理器最佳数量)可以仅基于微处理器9的消耗。使用微处理器9的阵列的第一步骤是界定分组处理线卡I的规格，即确定微处理器9的数量和所述微处理器9的能力以达到最佳能量消耗。在本专利技术的实施方式中，该规格界定对应于线卡设计的一个步骤并且是使用业务量估计、基于文献中所述的功率消耗模型来先验统计地实现的可以由功率=k.V. V2来定义微处理器9的功率消耗，其中k是微处理器9的常数，V是时钟速率或时钟频率，V是微处理器9的驱动电压。此外，通过以下模型关系关联V和V :V = hv(v) = a · vY+b，其中 Vniin ^ v ^ Vmax 并且 Vniin < V < Vmax,其中，Y是取决于微处理器技术的參数，Vmin和Vmax分别是微处理器9的最小和最大驱动电压运行值，Vfflin和Vmax分别是与微处理器9的相应的电压Vmin和Vmax相对应的最大时钟速率运行值。在图2中针对Y參数的不同值表示了以上等式的h ( U)函数。所述h函数可用于在已确定活动处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·多里策，G·波斯特，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：
国别省市：