[发明专利]基于大规模SDN的最小化转发链路数的节能方法

说明书

本发明公开了基于大规模SDN的最小化转发链路数的节能方案，该方案为一种基于大规模软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的最小化活动链路数以实现网络资源的节能和优化方法。主要采用ILP数学模型架构大型网络拓扑，利用SDN控制层和数据层解耦的特点实现感知能量的功能并调整路由转发，在满足给定流量需求的基础上，考虑控制层流量的有界延迟及控制器之间的负载均衡最小化转发链路数，以实现能耗最小化。

技术领域

本发明涉及未来网络架构能源利用效率技术领域，尤其涉及一种基于大规模SDN的最小化转发链路数的节能方法。

背景技术

近十年来，信息通信技术(ICT，InformationCommunicationsTechnology)领域的能源消耗已成为社会关注的热点问题。全球接近4.7％的电能被ICT消耗，释放到大气中的二氧化碳排放量在1.7％左右。此外，有研究指出，ICT行业的能源需求增长速度高于全行业平均水平。而在ICT行业中，电信网络占ICT总能耗的三分之一以上。因此，对互联网服务提供商(ISP，Internet Service Provide)而言，降低骨干网络的功耗对该行业的节能至关重要，与此同时，提高数据网络的能源效率也可以大大降低其他行业对环境的影响。

在SDN网络中，控制功能在逻辑上集中于一个新实体中，并与转发设备分离，我们称之为控制器。SDN中的逻辑集中控制平面掌握着全网的网络状态信息，且无需额外的软件或硬件帮助其针对每个交换元件管理网络任务和下发设备配置。同时，网络设备也仅根据控制器设置的规则转发流量。该功能可以用于执行能量感知路由调度，以协调和集中的方式确定应该进入睡眠的交换机接口。因此，可以在控制平面中轻松实现能量感知解决方法。

于是控制带内流量转发以实现优化SDN网络功耗的方法是可行的。当物理设备和成本受限，当实现专用控制网络不可行时，这种基于能量感知的路由性能是值得考虑的。对于大型骨干网络而言，这是再现实不过的问题，专设链路在控制器和转发设备之间传输控制消息是不切实际并且成本效益极低的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的网络能源危机问题，提供一种基于大规模SDN的最小化转发链路数的节能方法，使得获取的最短活动链路路径显著降低网络能耗，提高网络节能效果，有效节约能源。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方法：

基于大规模SDN的最小化转发链路数的节能方法，包括如下步骤：

步骤1)：设SDN网络拓扑是一个有向图G＝(V,E,C)，其中V,E,C分别代表节点集合，链路集合，控制器节点集合，并且另外，表示网络中其余转发设备集合。D代表数据层任意节点间路由流量需求。P表示数据和控制路径，X表示活动链路，Y表示控制器-交换机之间的关联，U表示链路利用率。

步骤2)：对于网络中所有的控制节点对∈G，找到所有可能的控制路径并存储于P_c[pair]，即转发设备连接到网络中控制器的路径，这些路径受到有界延迟(L_b)的约束，且不经过除源节点或目的节点以外的其他控制器。

步骤3)：对于网络中所有数据对的流量需求∈D，找到所有可能的数据路径并存储于P_d[pair]，且这些路径不经过网络中的任意控制器节点。

步骤4)：对集合S中的转发设备按以下两个标准升序排列并存储于L中:

1)与其可能相关联的控制器的数量

2)可能的控制路径的数量

步骤5)：取L中的第一个节点n，对经过节点n的任意控制路径p∈P_c[n]执行以下循环：

步骤6)：初始化(P',X',Y',U')。