CN106487526A - 基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法 - Google Patents

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CN106487526A CN201611040868.XA CN201611040868A CN106487526A CN 106487526 A CN106487526 A CN 106487526A CN 201611040868 A CN201611040868 A CN 201611040868A CN 106487526 A CN106487526 A CN 106487526A
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Abstract

本发明公开了一种基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，包括：对SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络进行流量疏导，得到工作光通道和保护光通道；将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上，其中，流量疏导的算法包括：为IP层中的工作和保护虚拟链路分别创建空的虚拟拓扑Gw和Gp，再从需求列表中获取一个业务请求DR；在Gw中建立工作路径；在Gp中建立保护路径；直到保护通道满足所有的保护业务需求。将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上包括将每个工作光通道和保护光通道以混合模式和专用模式分配到路由器卡上。该方法实现了在光学层和IP层的联合备用资源共享，实现节能最大化。

Description

基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于路由器卡睡眠实现IP over WDM网络节能方法。
背景技术
在电子设备广泛部署的驱动下，信息与通信技术活动(ICT)消耗了全世界产出2％-10％的电力。通信网络产生的功耗不可忽略，因此强调节能对通信网络具有重要意义。
此外，由于骨干网络承载了巨大的流量，网络保护显得尤为重要。多种保护技术(例如，SBPP，1+1和p-cycles)已经被应用于波分复用(WDM)光网络中。其中，SBPP保护技术被认为是最有前景的技术之一，因为它的操作简单、快速的恢复速率以及高效的备用容量共享。在SBPP保护技术的背景下，路由器卡可以提供工作和保护能力，路由器卡的每个端口用于建立工作或保护路径。
现有技术中存在一些关于光学层上睡眠保护网络端口和在没有考虑网络保护下睡眠路由器卡的技术，然而这些技术方案产生的功耗仍然较大，没有实现有效的节能。因此需要一种低成本、易实现的基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，实现节能最大化。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明公开了一种基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，该方法包括：对SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络进行流量疏导，得到工作光通道和保护光通道；将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上。
其中，所述流量疏导的算法包括：
步骤1、为IP层中的工作和保护虚拟链路分别创建空的虚拟拓扑Gw和Gp，再从需求列表中获取一个业务请求DR；
步骤2、在Gw中建立工作路径：在Gw中排除所有剩余容量小于DR的虚拟链路，然后在Gw中利用Dijkstra算法找到一条最短路由；如果操作成功，建立工作路径并转到步骤3；否则，在光学层新建一条光信道，该光信道所形成的光通道的容量能够满足节点对R的所有通信需求；
步骤3、在Gp中建立保护路径：在Gp中排除所有基于SBPP保护下可共享容量与可用容量之和小于DR的虚拟链路，然后在Gp中利用一种新的Dijkstra算法找到一条最短路由；如果操作成功，建立保护路径并转到步骤4；否则，在光学层中建立新的保护光通道，同时在考虑光学层中SBPP保护技术的备用资源容量共享的情况下，使用新建的保护通道满足所有的保护业务需求；
步骤4、如果满足所有的业务需求，停止；否则，在需求列表中重新获取一个新的业务请求DR并且转向步骤2。
优选地，所述虚拟链路的资源容量通过光学层中建立的光信道或光路提供
优选地，将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上包括将每个工作光通道和保护光通道基于不同策略分配到路由器卡上，所述策略包括混合模式和专用模式。
优选地，所述混合模式是将工作光通道和保护光通道以交织方式组合在路由器卡端口上，每一对节点之间的工作光路和保护光路是由路由器卡上的一对相邻路由器卡端口建立。
优选地，所述专用模式是将工作光通道和保护光通道分别组合到不同路由器卡的端口上。
本发明公开的基于路由器卡睡眠实现IP over WDM网络节能方法，解决了以下技术问题：(1)在光学层和IP层的联合备用资源共享问题；(2)专用模式和混合模式路由器卡分配；(3)专用模式下的路由器卡睡眠问题。
本发明的优点具体还包括：(1)通过两层保护路径之间的联合备用容量共享，提出了一种专用卡分配策略，即：将相同类型的端口分配到路由器卡(例如工作或保护卡)上，实现了最大化的节能；(2)通过当前该路由器卡的所有端口都承载未被使用的保护光通道，从而实现将该路由器卡置于睡眠状态下，实现节能；(3)通过在毫秒时间内唤醒网络设备(例如光节点)，使保护路由器卡在正常状态下睡眠并且仅在网络故障发生时唤醒保护路由器卡，在节能的基础上保证了所需的网络恢复速度；(4)除了提供基于路由器卡的保护，本发明还可以显著降低能耗(超过30％)，在IP层和光学层中的共用备用容量共享技术是有效的，并且与1+1保护相比可以显著减少能量消耗。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例SBPP保护技术下的IP over WDM网络模型；
图2(a)为本发明实施例混合模式布置路由器卡；
图2(b)为本发明实施例专用模式布置路由器卡；
图3为USNET网络在每节点对X＝20Gb/s的业务量需求，并且在联合层备用容量共享下节点19的端口配置情况；
图4(a)为NSFNET网络，随着每节点对之间平均业务需求X增加引起的能耗情况；
图4(b)为USNET网络，随着每节点对之间平均业务需求X增加引起的能耗情况。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例公开了一种基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，该方法包括：对SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络进行流量疏导，得到工作光通道和保护光通道；将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上。
其中，所述流量疏导的算法包括：
步骤1、为IP层中的工作和保护虚拟链路分别创建空的虚拟拓扑Gw和Gp，再从需求列表中获取一个业务请求DR；
步骤2、在Gw中建立工作路径：在Gw中排除所有剩余容量小于DR的虚拟链路，然后在Gw中利用Dijkstra算法找到一条最短路由；如果操作成功，建立工作路径并转到步骤3；否则，在光学层新建一条光信道，该光信道所形成的光通道的容量能够满足节点对R的所有通信需求；
步骤3、在Gp中建立保护路径：在Gp中排除所有基于SBPP保护下可共享容量与可用容量之和小于DR的虚拟链路，然后在Gp中利用一种新的Dijkstra算法找到一条最短路由；如果操作成功，建立保护路径并转到步骤4；否则，在光学层中建立新的保护光通道，同时在考虑光学层中SBPP保护技术的备用资源容量共享的情况下，使用新建的保护通道满足所有的保护业务需求；
步骤4、如果满足所有的业务需求，停止；否则，在需求列表中重新获取一个新的业务请求DR并且转向步骤2。
在该方法中，将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上包括将每个工作光通道和保护光通道基于不同策略分配到路由器卡上，所述策略包括混合模式和专用模式。
如图1所示，本发明实施例提供基于SBPP保护技术下的IP over WDM网络的示例，其中在IP层中，在节点对(A-D)、(D-F)和(A-C)之间分别建立一对工作和保护虚拟链路，这些虚拟链路的资源容量由在光学层中建立的光信道或光路提供，这些虚拟链路分别用于服务这些节点对之间的业务需求。例如，节点对(D-F)之间的业务需求是75Gb/s。出于网络保护的目的，在一对节点之间总是建立工作和保护一对光路，并且在保护光路穿过的公共链路上允许备用资源容量共享。值得注意的是，在建立IP流时，这种备用资源容量共享也适用于IP层；只要满足备用容量共享条件，就可以共享保护虚拟链路上的备用资源容量。假设每个路由器卡端口提供40Gb/s的资源容量，并且每张路由器卡上有四个端口。图1示出了节点D处满足所有这些业务需求所需的路由器卡数目以及每个端口的使用情况。具体来说，节点D处总的业务需求量是175Gb/s，其是虚拟链路(A-D)和(D-F)的业务需求总和。为了满足所有这些需求，在虚拟链路(A-D)和(D-F)上分别需要三个和两个容量为40Gb/s的光信道。这相应地在节点D处需要配置两张路由器卡来提供五个路由端口，如图1所示。此外，当考虑网络保护时，还额外需要两个路由器卡来实现完全基于路由器卡的保护。
根据上述业务需求疏导算法得到了工作和保护光通道。入射到节点的每个光通道都连接到路由器卡端口，并且这些端口可以基于不同的策略被分组到路由器卡上。专用模式将所有工作光通道端口组合到工作卡上，将所有保护光通道端口组合到保护卡上。相反，混合模式以交织方式对路由器卡端口进行分组，即，工作端口后跟保护端口。这两种模式最终将决定所需的路由器卡的总数目。
在图1中，路由器卡端口被分组到专用工作和保护路由器卡上。然而，可以以不同的方式布置这些路由器端口。在图2(a)和图2(b)中分别示出一种混合模式和一种专用模式。在图2(a)混合模式中以交织方式布置工作和保护路由器卡端口，其中每一对节点之间的工作和保护光路总是由路由器卡上的一对相邻路由器卡端口建立。这可以是当光路需求以动态方式逐个到达时建立工作和保护光路的可能方式。相比之下，在图2(b)所示专用模式中，路由器卡专用于服务工作或保护光路。
图3显示了USNET网络在每节点对X＝20Gb/s的业务量需求，并且在联合层备用容量共享下节点19的端口配置情况。机架由两个交流型Delta(或交流型Wye)供电，并内含两个风扇托架。图中有8个路由器卡，其中5个用于工作，3个用于保护。每个端口的箭头指示此端口通过光路连接到的目标节点。
图4示出了NSFNET以及USNET网络，随着每节点对之间平均业务需求X增加引起的能耗情况。通过利用路由器卡睡眠策略，专用模式在节能方面的优势也是显而易见的，在SBPP保护技术下，和混合模式相比，专用模式的能耗节省高达31％和36％，而在1+1情形下，能耗节省也可以达到42％和45％。对于混合和专用卡分配模式，所需的路由器卡的总数是相当接近的，虽然前者稍小(最多高达8％)。这意味着专用模式即使在需要分离工作和保护端口的情况下，在路由器端口利用率方面仍非常有效。因此，即使专用模式需要更多的路由器卡，它依然可以节省更多的能量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，该方法包括：对SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络进行流量疏导，得到工作光通道和保护光通道；将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上。
2.根据权利要求1所述的基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，所述流量疏导的算法包括：
步骤1、为IP层中的工作和保护虚拟链路分别创建空的虚拟拓扑Gw和Gp，再从需求列表中获取一个业务请求DR；
步骤2、在Gw中建立工作路径：在Gw中排除所有剩余容量小于DR的虚拟链路，然后在Gw中利用Dijkstra算法找到一条最短路由；如果操作成功，建立工作路径并转到步骤3；否则，在光学层新建一条光信道，该光信道所形成的光通道的容量能够满足节点对R的所有通信需求；
步骤3、在Gp中建立保护路径：在Gp中排除所有基于SBPP保护下可共享容量与可用容量之和小于DR的虚拟链路，然后在Gp中利用一种新的Dijkstra算法找到一条最短路由；如果操作成功，建立保护路径并转到步骤4；否则，在光学层中建立新的保护光通道，同时在考虑光学层中SBPP保护技术的备用资源容量共享的情况下，使用新建的保护通道满足所有的保护业务需求；
步骤4、如果满足所有的业务需求，停止；否则，在需求列表中重新获取一个新的业务请求DR并且转向步骤2。
3.根据权利要求1或2所述的基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，所述虚拟链路的资源容量通过光学层中建立的光信道或光路提供。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，将每个工作光通道和保护光通道分配到路由器卡上包括将每个工作光通道和保护光通道基于不同策略分配到路由器卡上，所述策略包括混合模式和专用模式。
5.根据权利要求4所述的基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，所述混合模式是将工作光通道和保护光通道以交织方式组合在路由器卡端口上，每一对节点之间的工作光路和保护光路是由路由器卡上的一对相邻路由器端口建立。
6.根据权利要求5所述的基于SBPP保护下路由器卡的IP over WDM网络节能方法，其特征在于，所述专用模式是将工作光通道和保护光通道分别组合到不同路由器卡的端口上。
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