一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法【專利摘要】本發(fā)明涉及一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法，屬于云計算數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡節(jié)能
技術領域：
。該方法通過混合單路由/多路由的傳輸方案為任播屬性業(yè)務進行優(yōu)化選路；在多路由傳輸中，通過構建適用于云計算數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡基于最大流最小費用節(jié)能路由方法，為任播屬性業(yè)務選出最佳的傳輸方案；在權衡網(wǎng)絡能耗和阻塞率時，綜合考慮頻譜資源的利用率以及節(jié)點和鏈路的工作狀態(tài)因素，并且考慮了業(yè)務疏導技術來提高光收發(fā)器和頻譜資源的利用率。本方法能夠有效降低光收發(fā)器和保護帶寬的開銷，從而減少網(wǎng)絡能耗并提高頻譜資源利用率?！緦＠f明】-種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法
技術領域：
[0001]本發(fā)明屬于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡節(jié)能
技術領域：
，設及一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法?！?br>背景技術：
】[0002]云計算數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡中的IP業(yè)務與日俱增。運帶來了業(yè)務的多樣性W及端到內容特性，從而迫切要求作為基礎傳輸設施的光網(wǎng)絡能夠靈活、快速、可靠地執(zhí)行業(yè)務傳輸。近年基于正交頻分復用技術提出的彈性光網(wǎng)絡巧IasticOpticalNetwork,EON)由于具有帶寬高、資源按需分配W及調度靈活的優(yōu)點，因此非常適用于數(shù)據(jù)中屯、網(wǎng)絡場景。任播是指源節(jié)點固定，目的節(jié)點不固定的業(yè)務。運類業(yè)務包括云計算服務、內容分發(fā)網(wǎng)路服務、網(wǎng)格計算、分布式存儲W及視頻點播等。隨著內容分發(fā)網(wǎng)絡中內容復制和云計算中機器虛擬化等調度技術的發(fā)展，單個業(yè)務可W由不同的數(shù)據(jù)中屯、服務。近幾年任播屬性業(yè)務越來越受到人們的歡迎，因此任播屬性業(yè)務在當前核屯、網(wǎng)中占據(jù)著很高的比例。并且運類業(yè)務的比例會隨著云計算數(shù)據(jù)中屯、的發(fā)展而進一步提高。如果不能針對任播屬性業(yè)務進行有效的節(jié)能路由設計，那么將會嚴重限制云計算數(shù)據(jù)中屯、的可持續(xù)發(fā)展。目前對于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能算法研究還不夠深入，因此針對任播屬性業(yè)務的屬性進行節(jié)能路由分析。[0003]文南犬[SheQin邑ya,Huan邑Xiaodon邑，Zhan邑Qion邑，etal.SurvivabletrafficgroomingforanycastinginWDMmeshnetworks[C]InProceedingsofIEEEconferenceofGlobalTelecommunications(GLOBECOM).Washington:IEEEPress,2007:2253-2257.]針對業(yè)務生存性方面對任播業(yè)務疏導進行了研究，作者通過構造輔助圖為任播屬性業(yè)務選擇合適的工作路由，并通過尋找備用的目的節(jié)點為業(yè)務提供=種不同的保護方法，從而有效防止因目的節(jié)點毀壞和鏈路毀壞帶來的信息傳輸失敗。文獻[Wa化OWiakK，RakJ.Sharedbackuppathprotectionforanycastandunicastflowsusingthenode-1inknot曰tion[C]InProceedingsofIEEEInternstionslConferenceofCommunications(ICC).Kyoto:I邸EPress,2011:1-6.]分析了任播和單播業(yè)務的共享路由保護問題，提出了一種整形線性規(guī)劃模型來優(yōu)化任播和單播業(yè)務的工作和保護路由選擇問題。文南犬['Go'邑cienR,WalkowiakK,KlinkowskiM.Tabusearchalgorithmforrouting,modulationandspectrumallocationinelasticopticalnetworkwithanycastandunicasttraffic[J].Computer化tworks,2015,79:148-165.]使用禁忌捜索算法解決彈性光網(wǎng)絡面向任播屬性業(yè)務的路由和頻譜分配問題，并基于不同的優(yōu)化目標進行了建模分析。文獻[GharbaouiM,M曰rtiniB,C曰stoldiP.Anyc曰st-b曰sedoptimiz曰tionsforinter-data-centerinterconnections[invited][J].JournalofOpticalCommunicationsandNetworking,2012,4(11):B168-B178.]研究了數(shù)據(jù)中屯、虛擬遷移對任播屬性業(yè)務傳輸?shù)挠绊懀髡咴诖嘶A上設計了一種集中管理平臺W實現(xiàn)連接的動態(tài)建立和釋放，同時，通過分配數(shù)據(jù)中屯、之間的傳輸路由，為數(shù)據(jù)中屯、之間的虛擬機遷移奠定了基礎。文獻[莫偉，桂志波.Anycast通信機制及其研究現(xiàn)狀[J].計算機技術與發(fā)展，2007,17(8):180-182.]對兩種任播屬性業(yè)務進行了比較分析，在網(wǎng)絡層實現(xiàn)任播服務是由路由器來決定最近的目的主機，路由選擇功能自動完成，不需要用戶干預，網(wǎng)絡層任播屬性業(yè)務判斷最近的服務器的標準依賴于網(wǎng)絡的拓樸，例如路由器的最小跳數(shù)等;但是應用層任播屬性業(yè)務不僅考慮網(wǎng)絡拓樸，還綜合了目標服務器當前的負載、響應時間^及鏈路可預留帶寬等服務質量標準。文獻[DalvandiA，GurusamyM，ChuaKC.Power-efficientandpredictabledatacenterswithslidingscheduledtenantrequests[C]InternationalConferenceonCloudComputingTechnologyandScience(CloudCom).IEEEpress，2014:547-554.]提出了一種多路由路由算法^降化任播屬性業(yè)務的阻塞率，但是多路由會增加保護帶寬和光收發(fā)器的開銷。文獻[BuysseJ，CavdarC，DeLeenheerM，etal.Improvingenergyefficiencyinopticalcloudnetworksbyexploitinganycastrouting[C]AsiaCommunicationsandPhotonicsConferenceandExMbition.OpticalSocietyofAmerica,2011:1-6.]針對傳統(tǒng)光網(wǎng)絡面向任播屬性業(yè)務提出一種節(jié)能路由算法，該算法通過關閉網(wǎng)絡中空閑的能耗元件已達到節(jié)能的目的。[0004]目前，彈性光網(wǎng)絡的節(jié)能設計主要針對單播業(yè)務，往往采用單路由方式進行節(jié)能傳輸。文南犬[KhodakaramiH,PillaiBSG,SedighiB，etal.Flexibleopticalnetworks:Anenergyefficiencyperspective[J].JournalofLightwaveTechnology,2014,32(21):3356-3367.]提出了一種考慮自適應調制編碼的節(jié)能路由算法，該算法在大型光網(wǎng)絡中有很好的節(jié)能表現(xiàn)，但是光收發(fā)器的使用效率偏化。為此，文獻[ZhangJ，ZhaoY，YuX，etaI.Energy-efficienttrafficgroominginsiiceabIe-transponder-equippedIP-over-elasticopticalnetworks[invited][J].JournalofOpticalCommunicationsandNetworking，2015,7(1):A142-A152.]使用可切割的光收發(fā)器將多個子業(yè)務疏導在一個光收發(fā)器中傳輸。仿真表明，使用可切割的光收發(fā)器可^減少網(wǎng)絡能耗，但是文中所提出的算法未考慮其它能耗元件和鏈路的狀態(tài)，因此資源利用率較化。文獻[FallahpourA,BeyranvandH,NezamalhosseiniSA，etal.Energyefficientroutingandspectrumassignmentwithregeneratorplacementinelasticopticalnetworks[J]JournalofLi組twaveTechnology,2014,32(10):2019-2027.]提出了考慮再生器布置的節(jié)能路由與頻譜分配算法，其能耗模型考慮了能耗元件和鏈路的狀態(tài)，有效減少工作元件和新建光路的數(shù)量。但是彈性光網(wǎng)絡的頻譜分配要遵循連續(xù)性和鄰接性的限制，因此會導致較大的業(yè)務阻塞率。文獻[ZhuZ，LuW，ZhangL，etal.Dynamicserviceprovisioninginelasticopticalnetworkswithhybridsingle-/multi-pathrouting[J].JournalofLi組twaveTechnology,2013,31(1):15-22.]提出了纔合路由算法，該算法有效地降化了業(yè)務阻塞率，增加了網(wǎng)絡的吞吐量。但是采用多路由傳輸增加了保護帶寬和光收發(fā)器的開銷。為此文獻[ZhangJ，JiY，SongM，etal.Dynamictrafficgroominginsliceablebandwidth-variabletransponder-enabledelasticopticalnetworks[J].JournalofLightwaveTechnology,2015,33(1):183-191]提出了動態(tài)多路由業(yè)務疏導算法，解決了保護帶寬和光收發(fā)器過度開銷的問題。但是該算法沒有考慮鏈路上業(yè)務持續(xù)時間，導致網(wǎng)絡資源開銷較高。【
發(fā)明內容】[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法，該方法在權衡網(wǎng)絡能耗和阻塞率時，綜合考慮頻譜資源的利用率W及節(jié)點和鏈路的工作狀態(tài)等因素，并設計啟發(fā)式算法對任播屬性業(yè)務進行優(yōu)化選路。[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：[0007]-種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法，該方法通過混合單路由/多路由的傳輸方案為任播屬性業(yè)務進行優(yōu)化選路;在多路由傳輸中，通過構建適用于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡基于最大流最小費用節(jié)能路由方法，為任播屬性業(yè)務選出最佳的傳輸方案;在權衡網(wǎng)絡能耗和阻塞率時，綜合考慮頻譜資源的利用率W及節(jié)點和鏈路的工作狀態(tài)因素，并且考慮了業(yè)務疏導技術來提高光收發(fā)器和頻譜資源的利用率。[0008]進一步，所述混合單路由/多路由傳輸為:優(yōu)先采用單路由傳輸，如果任何單路由都無法為業(yè)務分配足夠數(shù)量的頻隙，就采用多路由傳輸;具體包括W下步驟：[0009]步驟1:對于到來的任播屬性業(yè)務，按照預先設定的選路方法計算出k條備選路徑；[0010]步驟2:定義b為新到達業(yè)務請求所需要的帶寬;假設在所有單路由備選方案中，可提供的最大帶寬為bmax，如果不滿足bmax>b，那么就采用多路由傳輸方式；[00川步驟3:從小到大遍歷每條路由，當滿足別冷b，iE[l，k]時，該業(yè)務可W通過k條路由進行多路傳輸，否則將該業(yè)務阻塞。[0012]進一步，所述適用于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡基于最大流最小費用節(jié)能路由方法為:預先計算出每個客戶節(jié)點到各個數(shù)據(jù)中屯、節(jié)點的最短k條路徑，假設數(shù)據(jù)中屯、有m個，那么就計算出mk條路徑;然后根據(jù)特定的選路方法在mk條路徑中再計算出k條權重最小的路徑，如果k條路徑中的任意一條都無法為業(yè)務分配足夠多的頻隙，那么就采用多路由傳輸；將k條路由構成一個網(wǎng)絡拓撲，根據(jù)鏈路上傳輸容量和傳輸費用信息構建適用于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡的最大流最小費用模型;具體包括W下步驟：[0013]步驟1:預先計算所有客戶節(jié)點與云數(shù)據(jù)中屯、節(jié)點之間最短k條路由，并根據(jù)路由的長度選擇最高調制格式；[0014]步驟2:判斷是否有到達時間或者是離開時間需要處理，如果有，轉步驟4,否則，轉步驟3;[0015]步驟3:算法結束，統(tǒng)計仿真數(shù)據(jù)；[0016]步驟4:判斷需要處理的事件是到達事件還是離去事件，如果是離開事件，轉步驟5,如果是到達事件，轉步驟6;[0017]步驟5:釋放業(yè)務傳輸占用的網(wǎng)絡資源，并更新網(wǎng)絡的資源情況，轉步驟1;[0018]步驟6:根據(jù)業(yè)務所需的計算資源，判斷是否存在滿足條件的云數(shù)據(jù)中屯、，如果存在，轉步驟7,否則，轉步驟15;[0019]步驟7:根據(jù)特定的選路方法計算出客戶節(jié)點與各個云數(shù)據(jù)中屯、之間最短k條路由，轉步驟8;[0020]步驟8:從小到大遍歷k條路由，如果存在ti，轉步驟9,否則，轉步驟10;[0021]步驟9:采用單路由傳輸任播屬性業(yè)務，檢查路由i是否存在工作的光收發(fā)器，如果存在轉步驟11，否則，轉步驟12;[0022]步驟10:如果ti，轉步驟13，否則，轉步驟15;[0023]步驟11:如果該光收發(fā)器的剩余傳輸容量t3,并且該任播屬性業(yè)務與已存在的業(yè)務擁有一段共享的傳輸鏈路，就將該任播業(yè)務疏導在運個光收發(fā)器中進行傳輸，否則轉步驟12;[0024]步驟12:重新激活一個光收發(fā)器；[0025]步驟13:利用最短k條路由構建最大流最小費用模型，其中鏈路的傳輸容量作為該鏈路的流量，鏈路的傳輸代價作為該鏈路的費用。轉步驟14;[0026]步驟14:利用最小費用路算法為該任播屬性業(yè)務找出傳輸代價最小的多路由傳輸方案；[0027]步驟15:沒有找到滿足任播屬性業(yè)務計算資源需求的云數(shù)據(jù)中屯、，或者沒有找到云數(shù)據(jù)中屯、和任播屬性業(yè)務請求節(jié)點至今的傳輸路由，阻塞此業(yè)務請求，轉步驟1。[0028]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述方法對云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡面向任播屬性業(yè)務進行混合單路由/多路由傳輸;混合單路由/多路由傳輸可W降低業(yè)務阻塞率，增加網(wǎng)絡吞吐量;通過構建最大流最小費用模型來優(yōu)化任播屬性業(yè)務多路由傳輸;通過任播業(yè)務疏導，可W有效降低光收發(fā)器和保護帶寬的開銷，從而減少網(wǎng)絡能耗并提高頻譜資源利用率?！靖綀D說明】[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明：[0030]圖1為任播業(yè)務疏導示意圖；[0031]圖2為云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡示意圖；[0032]圖3為任播單路由/多路由傳輸示意圖；[0033]圖4為最大流最小費用傳輸示意圖；[0034]圖5為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。【具體實施方式】[0035]下面將結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。[0036]圖5為本發(fā)明所述方法的流程示意圖，在該方法中，通過混合單路由/多路由的傳輸方案為任播屬性業(yè)務進行優(yōu)化選路。在多路由傳輸中，通過構建適用于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡的最大流最小費用模型為任播屬性業(yè)務選出最佳的傳輸方案。在權衡網(wǎng)絡能耗和阻塞率時，綜合考慮頻譜資源的利用率W及節(jié)點和鏈路的工作狀態(tài)等因素，并且考慮了業(yè)務疏導技術來提高光收發(fā)器和頻譜資源的利用率。[0037]具體來說：[0038]由于本發(fā)明旨在降低云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡任播屬性業(yè)務的傳輸能耗W及業(yè)務阻塞率。相關概念及衡量手段如下：[0039]-、能耗模型[0040]定義云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡為G(V，E)，其中V代表該網(wǎng)絡中節(jié)點的集合，E代表該網(wǎng)絡中鏈路的集合。網(wǎng)絡能耗由光收發(fā)器（TransmitterandReceiver,TRAN)、光放大器(OpticalAmplifie;r,OA)、光交叉連接器（OpticalCrossConnect)、IP路由器（InternetProtocolRouter)組成。[0041]為了降低網(wǎng)絡的能耗，將能耗元件設為休眠和工作兩種模式。假設在休眠模式下，元件的能耗可W忽略不計，且元件可W迅速被激活到工作狀態(tài)。在工作模式下，其能耗分為固定能耗和動態(tài)能耗。在光纖鏈路上每隔80km安裝一個滲巧光纖放大器。各個元件的能耗值如表1所示。[0042]表1元件能耗參數(shù)[0043][0044][0045](1)[0046]其中，PCoa表示光放大器的能耗，PCoxc表示光交叉連接器的能耗。表示鏈路(m,n)上光放大器的個數(shù)。IWmn表示鏈路(m，n)的工作狀態(tài)，IWm,IWn分別表示節(jié)點m，n處的工作狀態(tài)。[0047]下式表示網(wǎng)絡總能耗[00481抑[0049]其中，PCip_D(i)表示路由器在節(jié)點i處的固定能耗，PCip_t(i)表示路由器在節(jié)點i處的動態(tài)能耗，？〔。*9_。(〇表示光收發(fā)器在節(jié)點：[處的固定能耗，？(：。*。_地)表示光收發(fā)器在節(jié)點：[處的動態(tài)能耗。Ci表示節(jié)點i處的業(yè)務速率，單位是化/s。I化pW和IUotpW是二進制變量，表示節(jié)點i處的路由器和光收發(fā)器的工作狀態(tài)。如果元件處于工作狀態(tài)，值為0,否則為1。[0050]因為目前主流的光收發(fā)器只能建立一條光路，因此當?shù)絹硇氯尾傩詷I(yè)務時，如果不采用業(yè)務疏導技術，就要另外激活一個光收發(fā)器，而且還要在兩個業(yè)務之間加入保護帶寬來防止信號之間的相互干擾。為了減少光收發(fā)器和保護帶寬的開銷，采用業(yè)務疏導技術。[0化1]二、任播業(yè)務疏導[0052]對于到來的任播屬性業(yè)務，優(yōu)先采用單路由傳輸。當單路由無法為業(yè)務分配足夠多的可用頻隙時，采用多路由傳輸方式。定義b為新到達業(yè)務請求所需要的帶寬。假設在所有單路由備選方案中，可提供的最大帶寬為bmax。如果不滿足bmax>b，那么就采用多路由傳輸方式。按照預先設定的選路原則，計算出k條權值最小的傳輸路由。從小到大遍歷每條路由，當滿足Ebi^b,iG[l，k]時，該業(yè)務可W通過k條路由進行多路傳輸，否則將該業(yè)務阻塞O[0053]傳統(tǒng)的多路由傳輸中，不但要為每個子業(yè)務額外開銷一個光收發(fā)器，并且還要分配保護帶寬與分支路由中已存在的業(yè)務請求進行區(qū)分。從而造成網(wǎng)絡中平均業(yè)務請求較大時，光收發(fā)器和保護帶寬的過多開銷。在分支路由中對不同的業(yè)務進行業(yè)務疏導能夠很好的解決該問題。假設一個光收發(fā)器的最大容量為bbv-t_max，在分支路由上已存在的業(yè)務大小為bexist,那么光收發(fā)器的剩余谷重bremain=bbv-t_max-bexist。假設在分支路由上為業(yè)務分配的容量為bi，那么當滿足bi《bremain條件時，就將子業(yè)務疏導到該光收發(fā)器中進行傳輸。否則就激活一個新的光收發(fā)器傳輸運個子業(yè)務。[0054]下面舉例說明通過進行任播業(yè)務疏導如何降低光收發(fā)器和保護帶寬的開銷。[0055]在圖1(a)中，當?shù)絹硪粋€新業(yè)務請求2,由于要與鏈路上已存在的業(yè)務請求1進行區(qū)分，需要在兩個業(yè)務之間加入保護帶寬G。而目前主流的光收發(fā)器只能建立一條光路，因此需要為業(yè)務請求2激活一個新的光收發(fā)器。[0056]在圖1(b)中，考慮使用業(yè)務疏導技術，所W兩個業(yè)務之間不需要加入保護帶寬。并且當兩個業(yè)務帶寬之和不大于單個光收發(fā)器的傳輸容量時，可W使用一個光收發(fā)器傳輸運兩個業(yè)務。運樣通過業(yè)務疏導就減少了一個光收發(fā)器和保護帶寬的開銷。當網(wǎng)絡負載比較大時，會有更多的業(yè)務請求采用多路由傳輸，運時在分支路由上進行業(yè)務疏導就會顯著的降低光收發(fā)器和保護帶寬的開銷。[0化7]=、任播單路由傳輸[005引在云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡中，任播屬性業(yè)務是從一個源節(jié)點出發(fā)，發(fā)送到合適的數(shù)據(jù)中屯、。云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡架構如圖2所示。[0059]G(V，E)代表云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡拓撲。V是節(jié)點集合，E是鏈路集合。將連接數(shù)據(jù)中屯、的節(jié)點表示為Vdc,則VdcGV。假設每一個數(shù)據(jù)中屯、的總計算資源(服務器)是Ctotai。將一個任播屬性業(yè)務表示為r(s，b，c)，s代表業(yè)務的源節(jié)點，SGVWDCDb代表業(yè)務所需帶寬的大小，單位為化/sdC代表業(yè)務所需計算資源的大小。目的節(jié)點是數(shù)據(jù)中屯、Vdc。首先計算出源節(jié)點與數(shù)據(jù)中屯、節(jié)點之間的最短k條路由，記為巧^A。每條路由上可用的帶寬頻隙大小記為S巧。[0060]當有任播屬性業(yè)務到來時，根據(jù)不同的選路目標選擇合適的數(shù)據(jù)中屯、作為目的節(jié)點。首先確定業(yè)務所需要的計算資源和帶寬資源;然后檢查云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡中鏈路上的頻隙和數(shù)據(jù)中屯、中計算資源的當前狀態(tài);最后找到一個或多個匹配的數(shù)據(jù)中屯、并進行路由和頻譜分配來建立光路。該算法優(yōu)先采用單路傳輸。圖3(a)為傳統(tǒng)單路傳輸鏈路頻隙使用情況。[0061]在傳統(tǒng)的單路由傳輸方式中，由于彈性光網(wǎng)絡頻譜分配要受到連續(xù)性和鄰接性限制造成較高的業(yè)務阻塞率。[0062]由圖3(a)可知網(wǎng)絡中存在5個業(yè)務。鏈路A-B-C上最大的傳輸容量為1個頻隙，鏈路A-D-C上最大的傳輸容量為2個頻隙。當采用單路傳輸時，對于一個從A到C，需要3個頻隙的新業(yè)務6。當采用單路傳輸時，無論是鏈路A-B-C還是鏈路A-D-C都無法為業(yè)務分配足夠的頻隙，因此該業(yè)務被阻塞。[0063]四、任播多路由傳輸[0064]當單路由無法傳輸時，再采用多路由傳輸。式（1)表示當對業(yè)務進行多路由傳輸時，業(yè)務的帶寬等于各分支路由分配的帶寬之和。[00化]b=Ebi(3)[0066]其中bi表示在第i條路由上為業(yè)務分配的帶寬大小。[0067]式(2)表示在每條分支路由上，需要分配連續(xù)的頻隙數(shù)目為：[006引[0069]在確定最高調制格式時遵循距離減半法則立、表示采用Mi調制的最大傳輸距離。對于一條光路Ps,d，式(3)表示最大傳輸距離為：[0070]P)[0071]在進行路由和頻譜分配時，除了要滿足頻譜分配的連續(xù)性和鄰接性限制，還需要受到W下條件的約束。式(4)保證在每條路由上分配的帶寬資源不超過運條路由上可用的帶寬資源。[0072]巧）[0073]為了避免業(yè)務被劃分成過多的子業(yè)務，式（5)保證每條路由分配的最小帶寬為fminO[0074](7)[0075]式(6)保證分配在每個數(shù)據(jù)中屯、的計算資源不超過該數(shù)據(jù)中屯、最大可用資源。[0076]Cv^Ciotai(8)[0077]云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡中任播屬性業(yè)務的傳輸同時受到帶寬資源和計算資源兩個因素的限制，所W只有當兩種資源都成功分配時，該業(yè)務才能夠成功傳輸。[0078]相對于單路由傳輸，多路由傳輸方式可W有效減少業(yè)務阻塞率，但也造成保護帶寬和光收發(fā)器的大量開銷。尤其當網(wǎng)絡處于重負載的條件下，運種高開銷換來的低阻塞率是得不償失的。因此在采用混合單路由/多路由傳輸方式時來降低阻塞率的同時，考慮使用業(yè)務疏導技術來降低保護帶寬和光收發(fā)器的開銷。圖3(b)為多路由傳輸鏈路頻隙使用情況。[0079]當采用多路由傳輸時，對于新業(yè)務6，鏈路A-B-C和鏈路A-D-C的可用傳輸容量之和為4個頻隙。因此可W將新業(yè)務6拆成兩個大小為1個頻隙和2個頻隙的子業(yè)務，分別在鏈路A-B-C和鏈路A-D-C上進行傳輸，從而成功傳輸新業(yè)務6。[0080]為了降低光收發(fā)器和保護帶寬的開銷，無論對于單路由傳輸還是多路由傳輸都考慮業(yè)務疏導技術。當傳輸一個業(yè)務時，首先檢查網(wǎng)絡中處于工作狀態(tài)的光收發(fā)器的容量是否不小于該業(yè)務或子業(yè)務。如果滿足條件就將新業(yè)務與原業(yè)務疏導在一個光收發(fā)器中進行傳輸，從而減少一個光收發(fā)器和一個保護帶寬的開銷。如果該源節(jié)點處沒有工作的光收發(fā)器或工作的光收發(fā)器的剩余容量小于該業(yè)務或子業(yè)務，那么就需要重新激活一個光收發(fā)器。[0081]在進行多路由傳輸時，業(yè)務被劃分為多個子業(yè)務分別在不同路由中傳輸。運樣就會增加業(yè)務的傳輸能耗。為此引入最大流最小費用模型對多路由傳輸?shù)哪芎倪M行優(yōu)化。再構建適用于云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡的最大流最小費用模型時，需要為每條鏈路上分配權重W及確定相應的傳輸容量。[0082]最小能耗/最大可用帶寬和計算資源優(yōu)先化eastPoweroverMostSlotsandcomputingresourcefirst,LPoMSCF)[0083]巧）[0084]在運種疏導策略下，對于k條最短路由，計算每條路由上的傳輸能耗W及可用的最大連續(xù)頻系數(shù)目。然后按照最小能耗/最大可用帶寬從小到大的順序將k條路由進行排序。[0085]由最小費用路定理可知，如果F是流值為V的最小費用流，P是關于F的從發(fā)點S到收點d的最小費用增廣路，且沿P所能增廣的流量為a,則增廣后得到的流值為v+a的最小費用流。在云計算數(shù)據(jù)中屯、光網(wǎng)絡中，最小費用流指的是傳輸代價值最小的路由，即在不同的選路策略下，綜合評價最優(yōu)的那條傳輸路由。在一個具體業(yè)務場景下，已知的信息包含鏈路傳輸容量和每條鏈路上的傳輸費用，通過使用最小費用路定理，可W得到在當前選路策略下的一個最優(yōu)的傳輸方案。[0086]在圖4中對一個帶寬大小為6頻隙的任播屬性業(yè)務進行節(jié)能路由分析，鏈路上的數(shù)字分別代表鏈路傳輸容量和傳輸費用：[0087]首先從流值為0的可行流Fo開始，此時的輔助網(wǎng)絡為N(Fo)就是原網(wǎng)絡;從發(fā)點S到收點t的最小費用路為1-4-3(其能耗為2+1=3)，沿1-4-3可W增1~4個單位流量Fi,如圖4(b)所示，其輔助網(wǎng)絡為N(Fi),如圖4(c)所示。[008引在輔助網(wǎng)絡N(Fi)中找到最小費用增廣路1-2-4-3(其能耗為1+化1=4)，增廣一個流量得F2,如圖4(d)所示，其輔助網(wǎng)絡為N(F2)，如圖4(e)所示。[0089]在輔助網(wǎng)絡N(F2)中找到最小費用增廣路1-2-3(其能耗為1巧=6)，增廣一個單位的流量為F3,如圖4(f)所示。此時，已找到流值為6的可行流，所WF3是流值為6的最小費用流。[0090]最后說明的是，W上優(yōu)選實施例僅用W說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可W在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權利要求書所限定的范圍?！局鳈囗棥?.一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法，其特征在于:該方法通過混合單路由/多路由的傳輸方案為任播屬性業(yè)務進行優(yōu)化選路;在多路由傳輸中，通過構建適用于云計算數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡基于最大流最小費用節(jié)能路由方法，為任播屬性業(yè)務選出最佳的傳輸方案；在權衡網(wǎng)絡能耗和阻塞率時，綜合考慮頻譜資源的利用率以及節(jié)點和鏈路的工作狀態(tài)因素，并且考慮了業(yè)務疏導技術來提高光收發(fā)器和頻譜資源的利用率。2.根據(jù)權利要求1所述的一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法，其特征在于:所述混合單路由/多路由傳輸為:優(yōu)先采用單路由傳輸，如果任何單路由都無法為業(yè)務分配足夠數(shù)量的頻隙，就采用多路由傳輸;具體包括以下步驟：步驟1:對于到來的任播屬性業(yè)務，按照預先設定的選路方法計算出k條備選路徑；步驟2:定義b為新到達業(yè)務請求所需要的帶寬;假設在所有單路由備選方案中，可提供的最大帶寬為bmax，如果不滿足bmax>b，那么就采用多路由傳輸方式；步驟3:從小到大遍歷每條路由，當滿足Σbi多b，ie[1，k]時，該業(yè)務可以通過k條路由進行多路傳輸，否則將該業(yè)務阻塞。3.根據(jù)權利要求1所述的一種面向任播屬性業(yè)務的節(jié)能路由方法，其特征在于:所述適用于云計算數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡基于最大流最小費用節(jié)能路由方法為:預先計算出每個客戶節(jié)點到各個數(shù)據(jù)中心節(jié)點的最短k條路徑，假設數(shù)據(jù)中心有m個，那么就計算出mk條路徑;然后根據(jù)特定的選路方法在mk條路徑中再計算出k條權重最小的路徑，如果k條路徑中的任意一條都無法為業(yè)務分配足夠多的頻隙，那么就采用多路由傳輸;將k條路由構成一個網(wǎng)絡拓撲，根據(jù)鏈路上傳輸容量和傳輸費用信息構建適用于云計算數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡的最大流最小費用模型;具體包括以下步驟：步驟1:預先計算所有客戶節(jié)點與云數(shù)據(jù)中心節(jié)點之間最短k條路由，并根據(jù)路由的長度選擇最尚調制格式；步驟2:判斷是否有到達時間或者是離開時間需要處理，如果有，轉步驟4,否則，轉步驟3；步驟3:算法結束，統(tǒng)計仿真數(shù)據(jù)；步驟4:判斷需要處理的事件是到達事件還是離去事件，如果是離開事件，轉步驟5，如果是到達事件，轉步驟6;步驟5:釋放業(yè)務傳輸占用的網(wǎng)絡資源，并更新網(wǎng)絡的資源情況，轉步驟1;步驟6:根據(jù)業(yè)務所需的計算資源，判斷是否存在滿足條件的云數(shù)據(jù)中心，如果存在，轉步驟7,否則，轉步驟15;步驟7:根據(jù)特定的選路方法計算出客戶節(jié)點與各個云數(shù)據(jù)中心之間最短k條路由，轉步驟8;步驟8:從小到大遍歷k條路由，如果存在t，轉步驟9，否則，轉步驟10;步驟9:采用單路由傳輸任播屬性業(yè)務，檢查路由i是否存在工作的光收發(fā)器，如果存在轉步驟11，否則，轉步驟12;步驟10:如果t，轉步驟13，否則，轉步驟15;步驟11:如果該光收發(fā)器的剩余傳輸容量t3,并且該任播屬性業(yè)務與已存在的業(yè)務擁有一段共享的傳輸鏈路，就將該任播業(yè)務疏導在這個光收發(fā)器中進行傳輸，否則轉步驟12;步驟12:重新激活一個光收發(fā)器；步驟13:利用最短k條路由構建最大流最小費用模型，其中鏈路的傳輸容量作為該鏈路的流量，鏈路的傳輸代價作為該鏈路的費用。轉步驟14;步驟14:利用最小費用路算法為該任播屬性業(yè)務找出傳輸代價最小的多路由傳輸方案；步驟15:沒有找到滿足任播屬性業(yè)務計算資源需求的云數(shù)據(jù)中心，或者沒有找到云數(shù)據(jù)中心和任播屬性業(yè)務請求節(jié)點至今的傳輸路由，阻塞此業(yè)務請求，轉步驟1。【文檔編號】H04L12/725GK105978805SQ201610546639【公開日】2016年9月28日【申請日】2016年7月12日【發(fā)明人】王汝言,劉書鳴,熊余,師勁,呂翊【申請人】重慶郵電大學