内容传播节能机制及随机Petri网评价

【摘要】：随着网络负载的急剧加大,网络内容传播过程变得更为复杂,传统上解决该问题的方法是增加网络设备数量和加大网络设备功率,这就使得内容传播过程中的能耗问题日益突出,所以,综合考虑网络内容传播中能耗和性能平衡是一个非常重要的研究主题。内容分发网络是一种主流的网络内容传播方式,能为用户提供较好的网络访问速度和稳定性,但其复杂和繁多的网络设备使得能耗相对较大,本文主要研究网络内容传播过程中加入节能机制的能耗分析和性能评价。 本文针对内容分发网络的内容传播过程不同部分会出现不同时间尺度的空余时间,提出了多级睡眠-唤醒机制,在低负载或者其他一些情况下,将设备的一些部件转变成睡眠状态以到达节能效果,并且使得节能最大化与睡眠状态相关数据损失最小化。对提出的多级睡眠-唤醒机制运用随机Petri网进行能耗分析,在随机Petri网建模的基础上应用模型化简和评价方法,通过分析随机Petri网模型各状态稳定概率得到系统平均能耗,并使用软件SPNP对加入节能机制前后的内容传播过程能耗进行对比分析。最后通过加入节能机制前后的内容分发网络SPN模型的性能分析,判断节能机制是否对内容传播过程中的性能产生影响。仿真实验结果表明多级睡眠-唤醒机制能很好地降低内容传播过程中的平均能耗,不过会对内容传播过程中的响应时问产生一定的影响。 本文针对内容分发网络的内容传播过程中,内容传播路由、分发内容过程中的链路负载情况时刻都在发生变化,通过结合考虑性能指标因素定义转变链路速率机制,提出了基于最大延迟阈值的速率调节机制的网络节能策略,该机制使得链路速率保持最长时间的最低速率。对提出的基于最大延迟阈值的速率调节机制运用随机Petri网进行能耗分析,通过加入节能机制前后的内容分发网络SPN模型进行性能评价,判断该机制是否对内容传播过程中的性能产生影响。使用软件SPNP进行仿真分析,仿真实验结果表明该机制使得CDN系统节能最大化而数据延迟没有明显的增加,但该节能机制对吞吐量有一定的影响。 本文提出的多级睡眠-唤醒机制和基于最大延迟阈值的速率调节机制都不仅仅只是考虑节能问题,而且将满足内容传播过程中的性能指标综合到节能问题一起考虑。因此,提出的节能机制有很好的实际意义。提出的节能机制对于内容传播方法具有普遍意义,这两个机制也能够应用于研究其他内容传播方法的节能问题上。 【关键词】：内容传播 随机Petri网 内容分发网络 节能策略 能效分析
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP301.1;TP393.02
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 内容传播方法的研究现状11-12
• 1.2.2 节能策略的研究现状12-13
• 1.2.3 能效评价方法的研究现状13
• 1.3 论文概述13-15
• 第二章 预备知识15-26
• 2.1 内容传播方法15-18
• 2.1.1 内容分发网络概念及原理15-17
• 2.1.2 内容分发网络模型17-18
• 2.2 随机Petri网概述18-23
• 2.2.1 Petri网的基本属性20-21
• 2.2.2 基于随机Petri网的评价方法21-23
• 2.3 基于随机Petri网的能效评价23-24
• 2.3.1 评价基础23-24
• 2.3.2 评价手段24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 多级睡眠-唤醒节能机制及随机Petri网分析26-41
• 3.1 睡眠-唤醒机制概述26-27
• 3.2 多级睡眠-唤醒机制节能策略27-29
• 3.2.1 睡眠模型和假设27-28
• 3.2.2 多级睡眠-唤醒机制28-29
• 3.3 多级睡眠-唤醒机制的能耗和性能分析29-37
• 3.3.1 多级睡眠-唤醒机制的随机Petri网建模29-30
• 3.3.2 多级睡眠-唤醒机制的能耗分析30-32
• 3.3.3 多级睡眠-唤醒机制在CDN中的应用性能分析32-37
• 3.4 SPNP仿真分析37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 基于最大延迟阈值的速率调节节能机制及随机Petri分析41-52
• 4.1 速率动态调节机制概述41-42
• 4.2 基于最大延迟阈值的速率调节机制节能策略42-44
• 4.2.1 ALR MAC层握手机制42-43
• 4.2.2 基于最大延迟阈值的速率调节机制43-44
• 4.3 基于最大延迟阈值的速率调节机制的能耗和性能分析44-48
• 4.3.1 基于最大延迟阈值的速率调节机制的随机Petri网建模44-45
• 4.3.2 基于最大延迟阈值的速率调节机制的能耗分析45-47
• 4.3.3 基于最大延迟阈值的速率调节机制在CDN中的应用性能分析47-48
• 4.4 SPNP仿真分析48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 总结与展望52-54
• 5.1 研究工作总结52-53
• 5.2 进一步研究工作53-54
• 参考文献54-57
• 附录157-60
• 附录260-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目63-64
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录64

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