绿色节能光网络的优化设计

【摘要】：随着因特网能源消耗的激增，其可持续性将面临巨大挑战。如何提升因特网的能效已成为一个面向未来迫切需要解决的科学问题。光网络作为因特网的重要组成部分，其能耗优化问题日益受到大家的关注。 本文主要关注光骨干传输网络的节能问题。首先，不同于传统的路由器端口睡眠策略，我们基于模块化路由接口卡的概念，联合使用全光绕过和路由接口卡睡眠策略设计出了能耗最小化的IP over WDM网络。与非睡眠的情况相比较，可以降低高达40％以上的网络能耗。另一方面，为了减少由于网络能耗产生的温室气体的排放，我们提出要在网络中用可再生能源来替代化石能源。具体的操作策略如下，IP over WDM网络定期进行光路虚拟拓扑重配置，使得尽量多的光路通过新能源丰富的网络节点从而减少不可再生能源的消耗。仿真结果表明，与传统能耗最小化设计相比较，我们的操作策略可以减少高达75%的化石能源消耗。最后，减少网络能耗最直接的一种方式是有选择性地关闭（或睡眠）网络设备或模块。然而，这一策略可能给网络的生存性和安全性带来重大挑战。我们提出在各个网络节点中按需混合配置带有睡眠功能和非睡眠功能的路由器接口卡。仿真结果表明，采用这种策略设计的网络可以有效地减少网络能耗，同时保证通信网络满足一定的生存性和安全性。 【关键词】：绿色节能 IP over WDM网络 路由接口卡 可再生能源 网络生存性与安全性
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 研究现状与主要存在的问题11-15
• 1.2.1 国内外研究现状11-14
• 1.2.2 主要存在的问题14-15
• 1.3 论文结构15-17
• 参考文献17-19
• 第二章 联合全光绕过和路由接口卡睡眠策略的 IP over WDM 网络能耗最小化设计19-50
• 2.1 全光绕过和路由接口卡睡眠策略19-22
• 2.1.1 网络模型及全光绕过策略19-20
• 2.1.2 路由接口卡睡眠策略20-22
• 2.2 IP over WDM 网络能耗最小化设计方案22-34
• 2.2.1 混合整数线性优化（MILP）设计22-30
• 2.2.2 启发式算法30-34
• 2.3 测试条件和网络34-38
• 2.4 仿真结果及分析38-46
• 2.4.1 一天内网络能耗38-43
• 2.4.2 全光绕过和无全光绕过43-45
• 2.4.3 路由器端口分配中间插比的影响45-46
• 2.5 小结46-48
• 参考文献48-50
• 第三章 可再生能源在 IP over WDM 网络中的应用50-77
• 3.1 引言50-51
• 3.2 网络模型和“Follow the Sun, Follow the Wind”操作策略51-54
• 3.2.1 IP over WDM 网络模型51-52
• 3.2.2 “Follow the Sun, Follow the Wind”策略原理52-54
• 3.3 IP over WDM 网络化石能源消耗最小化设计方案54-59
• 3.3.1 混合整数线性优化模型54-56
• 3.3.2 启发式算法56-59
• 3.4 新能源计算模型和测试条件59-63
• 3.5 仿真结果及分析63-74
• 3.5.1 网络化石能源消耗63-67
• 3.5.2 各网络节点能耗分布67-69
• 3.5.3 汇聚节点数量的影响69-73
• 3.5.4 节点对次序打乱次数对结果的影响73-74
• 3.6 小结74-75
• 参考文献75-77
• 第四章 IP over WDM 网络能耗最小化设计中的生存性和安全性问题77-90
• 4.1 引言77-79
• 4.2 网络模型79
• 4.3 绿色节能网络的设计策略79-81
• 4.3.1 网络投资成本及能耗80-81
• 4.3.2 网络生存性和安全性81
• 4.4 绿色节能网络设计方案81-84
• 4.4.1 混合整数线性优化模型81-84
• 4.5 测试条件与结果分析84-87
• 4.6 小结87-89
• 参考文献89-90
• 结束语90-91
• 攻读硕士期间的学术成果91-92
• 致谢92-93

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