一种确定节能路由的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种确定节能路由的方法，涉及通信领域，包括获取网络的拓扑结构，起始节点，目标节点和流量数据，流量数据包括网络内的所有节点之间的流量记录；根据网络拓扑结构和流量数据，利用整数线性规划算法计算起始节点和目标节点之间的节能路由和节能路由对应的预留带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种确定节能路由的方法和装置
本专利技术涉及通信领域，特别涉及一种确定节能路由的方法和装置。
技术介绍
互联网的运行需要消耗大量的电能。2007年互联网消耗的电能占当年全球消耗电能的5.3％，而同年美国互联网消耗的总电能占其总耗电量的9.4％。与此同时，所消耗的大量电能中，有大量的电能被浪费掉了。随着网络规模不断扩大和业务量的飞速增长，网络对电能的需求和消耗不断增长，对网络的运行成本以及生态环境都产生了巨大压力。因而网络节能技术得到越来越多的重视。冗余链路和带宽的部署极大地提高了网络的可靠性。但是，经验表明骨干网的平均链路带宽占用率不足40％。然而，链路在带宽占用率很低时也必须保持开启，这就意味着大量的电能被浪费了。现有技术中确定路由的方法存在节能效果差和节能路由计算时间过长的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种确定节能路由的方法和装置，可用于确定网络内起始节点和目标节点之间的节能路由。一方面，本专利技术实施例提供一种确定节能路由的方法，包括：获取网络的拓扑结构，起始节点，目标节点和流量数据，流量数据包括网络内的所有节点之间的流量记录；根据网络拓扑结构和流量数据，利用整数线性规划算法计算起始节点和目标节点之间的节能路由和节能路由对应的预留带宽；整数线性规划算法的目标函数为网络内的闲置链路的数量最大化，整数线性规划算法的约束条件包括流量约束条件，流量约束条件使用起始节点和目标节点之间的流量流经任意链路的流量值。另一方面，本专利技术实施例提供一种确定节能路由的装置，包括网络数据获取单元，用于获取网络的拓扑结构、起始节点和流量数据，所述流量数据包括所述网络内的所有节点之间的流量；节能路由计算单元，用于根据网络拓扑结构和流量数据，利用整数线性规划算法计算所述起始节点和目标节点之间的节能路由和所述节能路由对应的预留带宽；所述整数线性规划算法的目标函数为所述网络内的闲置链路的数量最大化，所述整数线性规划算法的约束条件包括流量约束条件，所述流量约束条件使用所述起始节点和目标节点之间的流量流经任意链路的流量值。采用本专利技术实施例的技术方案，尽可能保证网络中闲置链路数量最大化。节能路由通过路由器之间的协同工作，将网络流量汇聚到网络中的部分链路上进行传输，使得网络中有的链路不承载流量，可以将这些链路关闭或置于休眠状态，从而节省能耗。附图说明图1为本专利技术实施例提供的确定节能路由的方法对应的流程图；图2为本专利技术实施例提供的确定节能路由的方法和装置所确定的网络拓扑示意图；图3为本专利技术实施例提供的确定节能路由的装置的示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的具体实施方式包括控制网络设备的方法和装置。本专利技术的实施方式所包括的方法可由通用计算机或网络服务器等硬件设备实现。根据本专利技术的一个实施例，如图1所示，确定节能路由的方法包括：100，获取网络的拓扑结构、起始节点和流量数据，所述流量数据包括所述网络内的所有节点之间的流量。举例来说，上述的网络拓扑结构至少包括：所述网络中链路的带宽，所述网络中的节点之间的连接关系以及链路的网络性能，所述网络性能参数具体可以为链路的时延、丢包率或时延抖动等参数，也可以是将上述多个单一的性能参数作为输入通过特定算法得到综合性能参数。举例来说，所述性能路由中的网络性能参数值的值越小，表示性能越好，也就是路由越越优。值得说明的是，如何判定路由优越性基于选取参数以及参数对应的特定算法，上述定义只是可能的一种判定路由优越性的方式。本专利技术实施例中以开放式最短路径优先(OpenShortestPathFirst，OPSF)协议为例来衡量网络中各条链路的网络性能。本专利技术的一个应用场景如图2所示，网络中共有1、2、3、4和5共5个节点(Node)，1-2、2-1、2-5、5-2、1-3、3-1、3-5、5-3、1-4、4-1、4-5、5-4共12条链路(因为链路是双向的)，每条链路的带宽为1Gbps。其中节点1和5例如可以为运营商边缘设备PE(ProviderEdge)；节点2、3和4例如可以为运营商路由器P(ProviderEdge)。节点1和5通过2、3和4分别与节点5相连。在本专利技术实施例中，可以用流量矩阵表示各个节点之间的流量。对应的流量矩阵表如表1所示，各个节点之间的流量单位为Gbps。该表表示从Nodel到Node5有恒定的1Gbps的流量，即D1，5＝1。其他节点之间流量为0，例如D1，2＝0。表1102，根据网络拓扑结构和流量数据，利用整数线性规划算法计算节能路由和节能路由对应的预留带宽。xl＝xr(l)，l∈E(3).xl+ul≤1，l∈Eul≤uT线性规划中，要求所有的未知量都为整数的线性规划问题叫做整数规划(integerprogramming，IP)或整数线性规划(integerlinearprogramming，ILP)问题。本专利技术实施例以整数线性规划作为优化模型为例对本专利技术实施例确定优化路由的方法进行描述，确定优化路由的算法如公式(1)、(2)和(3)组成。在本专利技术的实施例中，优化模型中的流量约束是一个必备条件，在本专利技术实施例中以公式(3)表示。本专利技术实施例利用流量约束中的f变量来确定节能路由。在公式(3)表示的流量约束条件中，ul表示链路l的利用率，Cl表示链路l的容量；xl为整数变量，当链路l在空闲状态时(也就是关闭时)为1，当链路l开启时为0。约束条件中所有变量在其值域内可以取任意值，例如ul为[0，1]内的所有实数。xl为整数变量，取值为0或1。公式(2)中参数表示链路l是否是i节点的入链路；参数表示链路l是否是i节点的出链路。参数表示从s到t的通信流量。而是优化模型求解需要得到的变量，表示从s到t的流量流经链路l的值。根据f取值确定从s到t的路由，并确定每条链路l之上，为从s到t的流量所预留的带宽。取值为[0，Ds，t]内的所有实数。所有可能的变量取值构成了一个优化模型的求解空间。优化模型在这个求解空间内不断的尝试，每次尝试都会记录下公式(1)表示的目标函数的值，其中的xl和约束条件中的定义相同，当链路l在空闲状态时(也就是关闭时)为1，当链路l开启时为0；Pl表示链路l的功耗。在所有的这些尝试中，使得目标函数最大的尝试对应的所有变量的取值既为该优化模型的最优解，也就是可以达到最优节能效果的变量取值。在本专利技术实施例中，搜索空间是一个包含每对节点之间k(k为大于等于1的自然数)条路由的集合。根据以上实例，该搜索空间限定了的取值：如果链路l不出现在从s到t的k条路由上，则的取值必然为0。而这种限定减少了优化过程中的无效尝试，提高了优化的求解速度。对于图2所示的网络拓扑，假设约束条件UT取值为0.5，则表示所有链路的链路利用率不能大于50％。假设Pl取值为10瓦(W)，表示每条链路的功耗为10W。上述网络拓扑中有12条链路，全部开启时总体能耗为120W。在本专利技术实施例中，可以使用优化工具缩小尝试范围，减少明显不能取得最优解的尝试，从而加快求解速度。例如，可以使用单纯性算法优化求解速度。本专利技术实施例对优化工具不做具体限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定节能路由的方法，其特征在于，包括：获取网络的拓扑结构，起始节点，目标节点和流量数据，所述流量数据包括所述网络内的所有节点之间的流量记录；根据所述的网络拓扑结构和流量数据，利用整数线性规划算法计算所述起始节点和目标节点之间的节能路由和所述节能路由对应的预留带宽；所述整数线性规划算法的目标函数为所述网络内的闲置链路的数量最大化，所述整数线性规划算法的约束条件包括流量约束条件，所述流量约束条件使用所述起始节点和目标节点之间的流量流经任意链路的流量值。

【技术特征摘要】
1.一种确定节能路由的方法，其特征在于，包括：获取网络的拓扑结构，起始节点，目标节点和流量数据，所述流量数据包括所述网络内的所有节点之间的流量记录；根据所述的网络拓扑结构和流量数据，利用整数线性规划算法计算所述起始节点和目标节点之间的节能路由和所述节能路由对应的预留带宽；所述整数线性规划算法的目标函数为所述网络内的闲置链路的数量最大化，所述整数线性规划算法的约束条件包括流量约束条件，所述流量约束条件使用所述起始节点和目标节点之间的流量流经任意链路的流量值；所述约束条件由公式表示如下：xl＝xr(l),l∈Exl+ul≤1,l∈Eul≤UT其中，ul表示链路l的利用率，Cl表示链路l的容量，s表示所述起始节点，t表示所述目标节点，fls,t表示从所述起始节点s到所述目标节点t的流量流经链路l的值；xl当链路l在空闲状态时为1，否则为0；满足目标函数Maximize的fls,t和xl的取值对应的路由为确定的节能路由，其中Pl表示链路l的功耗。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络拓扑结构至少包括：所述网络中的链路的带宽，所述网络中的链路的权值和所述网络中的节点之间的连接关系。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述整数线性规划算法由公式表示如下：其中参数E表示所述网络的链路集合，参数V表示所述网络的节点集合；参数表示链路l是否为i节点的入链路；参数表示链路l是否为i节点的出链路；参数Ds,t表示所述流量数据中从所述起始节点s到所述目标节点t的流量；以及fls,t是需要求解的变量，表示从所述起始节点s到目标节点t的流量流经链路l的值，根据f的取值确定所述节能路由。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：在计算节能路由之前确定路由搜索空间时，对节能路由的节能效果进行排序，优先将将节能效果最优的路由包含在路由搜索空间内。5.一种确定节能路由的装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张民贵，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44