CN105553842A - 一种基于网络休眠的用户自主路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于网络休眠的用户自主路由方法，步骤如下：S1、网络控制器周期性公布网络的拓扑信息以及定价规则；S2、用户获取信息；S3、用户计算各条业务源端到目的端可达路径的价格，独立地选择路径，并将选择结果提交给网络控制器；S4、网络控制器调控处于稳定且空闲状态的网络节点和网络链路进入休眠；S5、网络控制器更新网络拓扑信息；S6、判断用户是否已经结束网络服务，若是，通知网络控制器或直接退出网络；若否，重复步骤S1-S5。本发明使得用户集中选择一部分网络设备，通过调控空闲的网络设备进入休眠而达到提高网络设备能源利用率的目的，有效节省网络维护成本和用户使用网络服务的成本。

Description

一种基于网络休眠的用户自主路由方法
技术领域
本发明涉及网络的控制和管理、网络设备休眠调度以及网络路径计算领域，特别涉及一种基于网络休眠的用户自主路由方法。
背景技术
研究表明，网络通信设备的能源消耗占全世界能源消耗的10％，而且80％的二氧化碳排放是由网络设备产生的，降低网络设备的能源消耗，提高网络设备能源利用率成为当务之急。然而，当前网络环境在设计之初，为了应对网络高峰流量负载，采用了冗余部署的策略，甚至是过度部署，事实表明在网络高峰时期网络设备的使用率只有30％，在闲时低至5％；而且，网络流量是动态变化的，在热点地区可能会导致网络设备拥塞而在偏远地区网络设备没有被充分利用。
网络设备的休眠可以有效降低网络的能耗。网络休眠调度方法通过控制网络，将流量调度在一部分网络设备中，并调控其他的空闲的网络设备进入休眠。然而网络集中式的休眠调度属于NP问题，其调度计算的复杂度较高，可能会导致休眠调度的速度跟不上流量变化的速度，甚至可能导致丢包和网络链路中断。另外，如何及时准确地获取网络流量需求也是亟需解决的问题。
发明内容
虽然网络流量需求难以获得，但是用户却能够准确地知道自己的需求，本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于网络休眠的用户自主路由方法，是一种用户和网络的协作机制，具体为用户参与网络路径选择的机制。
本发明的目的通过如下技术方案实现：一种基于网络休眠的用户自主路由方法，包括以下步骤：
S1、网络控制器向有业务请求的用户周期性公布网络的拓扑，包括网络节点和网络链路信息，现有的每条网络链路已用带宽和总带宽，每个网络节点的已用带宽和总带宽，网络链路的使用价格，网络节点的使用价格以及定价规则；
S2、用户获取到网络控制器公布的信息；
S3、每个用户根据网络控制器公布的定价规则计算各条业务源端到目的端能够达到路径的价格，然后独立地选择其中价格适当便宜的路径，并将选择结果提交给网络控制器；
S4、网络控制器调控处于稳定且空闲状态的网络节点和网络链路进入休眠；
S5、网络控制器根据所收到的用户路径选择结果转发用户业务，更新网络拓扑，以及网络链路和网络节点的已用带宽；
S6、已结束网络服务的用户通知网络控制器或直接退出网络，继续使用网络服务的用户重复步骤S2、S3；
S7、网络控制器在收到用户服务结束通知后，周期性回收未有业务转发的空闲用户路径带宽，并重新计算路径和网络节点的已用带宽，然后重复步骤S1、S4、S5。
优选的，步骤S1中，所述的定价规则是一种促进用户共享网络链路与网络节点以节约能源的协同机制，即同一网络链路承载的用户业务量越大，单位业务量的价格越低，具体为：使用同一网络链路的用户，单位业务量的价格为该网络链路的使用价格除以该网络链路的已用带宽。
优选的，步骤S1中，所述的定价规则是一种促进用户共享网络链路与网络节点以节约能源的协同机制，即同一网络节点承载的用户业务量越大，单位业务量的价格越低，具体为：使用同一网络节点的用户，单位业务量的价格为该网络节点的使用价格除以该网络节点的已用带宽。
优选的，所述单位业务量的计量单位是比特位/秒。
优选的，步骤S3中，所述路径的价格计算过程如下：将一个用户所选择的路径中涉及的网络链路和网络节点的价格加起来就是该用户选择该路径的价格。
优选的，步骤S3中，所述的价格适当便宜的路径是指用户选择路径时，如果重选的路径的价格低于原有路径价格才重新选择路径；否则，不更改原路径。
优选的，所述重选的路径的价格比原有路径价格低10％。
优选的，所述的步骤S1、S4、S5、S7中，网络控制器周期性地发布网络信息并更新信息；用户收到网络控制器发布的信息，则重复步骤S2、S3、S6。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明提出一种用户与网络的协作机制以促进用户和网络共同节约能源，采取这种机制，能有效准确地获取用户对网络的需求，有效地降低了网络维护成本和用户使用网络服务的成本，提高了网络设备的能源利用率，巧妙地解决了现有技术中难以获取网络流量需求的问题。
2、本发明提出用户选路达到均衡稳定后，网络控制器调控空闲的网络设备进入休眠，而不是根据流量的变化进行休眠调度，解决了现有技术中休眠调度速度跟不上流量变化速度的问题。
3、本发明提出用户参与网络选路的过程，将计算分散到客户端，减少了网络控制器端的计算量，有效提高网络的运行效率。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于网络休眠的用户自主路由方法的流程图。
图2为图1所述方法在网络控制器控制下的网络结构图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种基于网络休眠的用户自主路由方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、网络控制器向有业务请求的用户周期性公布网络的拓扑，包括网络节点和网络链路信息，现有的每条网络链路已用带宽和总带宽，每个网络节点的已用带宽和总带宽，所述网络链路的使用价格，所述网络节点的使用价格以及定价规则；
S2、用户获取到网络控制器公布的信息；
S3、每个用户根据网络控制器公布的定价规则计算各条业务源端到目的端能够达到路径的价格，然后独立地选择其中价格适当便宜的路径，并将选择结果提交给网络控制器；
S4、网络控制器调控处于稳定且空闲状态的网络节点和网络链路进入休眠；
S5、网络控制器根据所收到的用户路径选择结果转发用户业务，更新网络拓扑，以及网络链路和网络节点的已用带宽；
S6、已结束网络服务的用户通知网络控制器或直接退出网络，继续使用网络服务的用户重复步骤S2、S3；
S7、网络控制器在收到用户服务结束通知后，周期性回收未有业务转发的空闲用户路径带宽，并重新计算路径和网络节点的已用带宽，然后重复步骤S1、S4、S5。
进一步的，步骤S1中，所述的定价规则是一种促进用户共享网络链路与网络节点以节约能源的协同机制，即同一网络链路承载的用户业务量越大，单位业务量的价格越低，具体为：使用同一网络链路的用户，单位业务量的价格为该网络链路的使用价格除以该网络链路的已用带宽。
进一步的，步骤S1中，所述的定价规则是一种促进用户共享网络链路与网络节点以节约能源的协同机制，即同一网络节点承载的用户业务量越大，单位业务量的价格越低，具体为：使用同一网络节点的用户，单位业务量的价格为该网络节点的使用价格除以该网络节点的已用带宽。
更进一步的，所述单位业务量的计量单位是比特位/秒。
进一步的，步骤S3中，所述路径的价格计算过程如下：将一个用户所选择的路径中涉及的网络链路和网络节点的价格加起来就是该用户选择该路径的价格。
进一步的，步骤S3中，所述的价格适当便宜的路径是指用户选择路径时，如果重选的路径的价格低于原有路径价格才重新选择路径；否则，不更改原路径。
更进一步的，所述重选的路径的价格比原有路径价格低10％。
进一步的，所述的步骤S1、S4、S5、S7中，网络控制器周期性地发布网络信息并更新信息；用户收到网络控制器发布的信息，则重复步骤S2、S3、S6。
下面以一具体实例操作上述步骤。
S1、网络控制器向有业务请求的用户周期性公布网络的拓扑(如图2，包括网络节点和网络链路信息)，每条网络链路已用带宽we(假设L1、L2、L3已用带宽为5M，L4、L5未被使用)和总带宽We(假设为10M)，每个网络节点的已用带宽we(假设交换机Switch1、交换机Switch2、交换机Switch3、交换机Switch5已用带宽为5M，交换机Switch4未被使用)和总带宽We(假设为10M)，网络链路的使用价格ce(假设为10元)，网络节点的使用价格cv(假设为10元)，以及定价规则
C p = Σ i ∈ p l c e w i w e + w i + Σ i ∈ p n c v w i w e + w i ;
S2、用户获取到网络控制器公布的信息；
S3、主机Host1和主机Host2根据网络控制器公布的定价规则计算各条业务源端到目的端可达路径的价格。对于主机Host1访问服务器Server，假设所需带宽是1M，而且一开始选择了路径交换机Switch1-L4-交换机Switch4-L5-交换机Switch5，则根据定价规则进行计算可得选择该路径需要承担约33.3元的价格；若选择路径交换机Switch1-L1-交换机Switch2-L2-交换机Switch3-L3-交换机Switch5，则计算可得选择该路径需要承担约11.7元。通过比较可知重新选择路径能够减少费用多于10％，则主机Host1会选择路径交换机Switch1-L1-交换机Switch2-L2-交换机Switch3-L3-交换机Switch5(若减少的费用小于10％，则选择原来的路径交换机Switch1-L4-交换机Switch4-L5-交换机Switch5)，并将选择结果提交给网络控制器；
S4、网络控制器调控处于稳定且空闲状态的网络节点和网络链路进入休眠；
S5、网络控制器根据所收到的用户路径选择结果转发用户业务，更新网络拓扑，其中交换机Switch1、L1、交换机Switch2、L2、交换机Switch3、L3、交换机Switch5的已用带宽更新为6M；
S6、已结束网络服务的用户通知网络控制器或直接退出网络，继续使用网络服务的用户重复步骤S2、S3；
S7、网络控制器在收到用户服务结束通知后，周期性回收未有业务转发的空闲用户路径带宽，并重新计算网络链路和网络节点的已用带宽，然后重复步骤S1、S4、S5。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、网络控制器向有业务请求的用户周期性公布网络的拓扑，包括网络节点和网络链路信息，现有的每条网络链路已用带宽和总带宽，每个网络节点的已用带宽和总带宽，网络链路的使用价格，网络节点的使用价格以及定价规则；
S2、用户获取到网络控制器公布的信息；
S3、每个用户根据网络控制器公布的定价规则计算各条业务源端到目的端能够达到路径的价格，然后独立地选择其中价格便宜的路径，并将选择结果提交给网络控制器；
S4、网络控制器调控处于稳定且空闲状态的网络节点和网络链路进入休眠；
S5、网络控制器根据所收到的用户路径选择结果转发用户业务，更新网络拓扑，以及网络链路和网络节点的已用带宽；
S6、已结束网络服务的用户通知网络控制器或直接退出网络，继续使用网络服务的用户重复步骤S2、S3；
S7、网络控制器在收到用户服务结束通知后，周期性回收未有业务转发的空闲用户路径带宽，并重新计算路径和网络节点的已用带宽，然后重复步骤S1、S4、S5。
2.根据权利要求1所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：步骤S1中，所述的定价规则是一种促进用户共享网络链路与网络节点以节约能源的协同机制，即同一网络链路承载的用户业务量越大，单位业务量的价格越低，具体为：使用同一网络链路的用户，单位业务量的价格为该网络链路的使用价格除以该网络链路的已用带宽。
3.根据权利要求1所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：步骤S1中，所述的定价规则是一种促进用户共享网络链路与网络节点以节约能源的协同机制，即同一网络节点承载的用户业务量越大，单位业务量的价格越低，具体为：使用同一网络节点的用户，单位业务量的价格为该网络节点的使用价格除以该网络节点的已用带宽。
4.根据权利要求2或3所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：所述单位业务量的计量单位是比特位/秒。
5.根据权利要求1所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：步骤S3中，所述路径的价格计算过程如下：将一个用户所选择的路径中涉及的网络链路和网络节点的价格加起来就是该用户选择该路径的价格。
6.根据权利要求1所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：步骤S3中，所述的价格便宜的路径是指用户选择路径时，如果重选的路径的价格低于原有路径价格才重新选择路径；否则，不更改原路径。
7.根据权利要求6所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：所述重选的路径的价格比原有路径价格低10％。
8.根据权利要求1所述的基于网络休眠的用户自主路由方法，其特征在于：所述的步骤S1、S4、S5、S7中，网络控制器周期性地发布网络信息并更新信息；用户收到网络控制器发布的信息，则重复步骤S2、S3、S6。
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