IP业务的爆炸性增长给传输网络提出了挑战,一方面光转发器的容量和频谱效率需要不断提升来应付日益增长的业务流量,另一方面在全球节能减排大背景下需要探索网络的节能方法。近来,光交叉连接器(OXC)的商用为网络节能提供了新的机会。光交叉连接器通过光反射的原理一次可以交换一个或多个波长的光信道,从而为非邻居节点提供端到端的光路连接。通过这种技术,可以极大地减少路由器对路过业务不必要的转发从而显著地降低了能耗。为提高光交叉连接器的这种节能效用,需要统筹网络中的IP连接业务,将尽可能多的业务汇聚在一个光信道中通过光交叉连接器进行转发,该技术被称为流量疏导技术。本研究针对阻塞IP over WDM网络,采用整数线性规划方法,研究流量疏导在网络节能中的作用机制。首先,阻塞IP over WDM网络中的流量疏导是一个多目标优化问题。网络容量和网络能耗需要同时被考虑。如果仅优化网络能耗,会造成全部网络业务的阻塞,导致网络能耗为零的无效结果。在本研究中,我们假设路由IP业务是首要的优化目标,所以采用主目标法来优化该问题。先优化网络容量,然后在最大网络容量的约束下,优化网络能耗。其次,本研究针对两种IP over WDM网络的模型进行优化,分别是透明IP over WDM网络和半透明IP over WDM网络。针对阻塞的透明IP over WDM网络模型,我们对比了基于路径的整数线性规划方法和基于连接的整数线性规划方法。在路径长度受限的透明光网络中,相对基于连接的整数线性规划方法,基于路径的整数线性规划方法可以在光层提供更多的路径选择组合。仿真结果显示,基于路径的整数线性规划方法能够通过选择更优的光路组合进一步降低网络的能耗,特别是对于COST239这种相对稠密的网络,尤为明显。在仿真中,我们还发现随着网络中波长资源的增加,网络容量超过网络负载后,网络可以有更多的路径选择以建立合适的光路从而降低网络能耗。最后,本研究采用基于路径的整数线性规划方法比较了透明光网络和半透明光网络的能耗。仿真结果表明,由于半透明光网络可以采用3R再生器来延长光路的有效传输距离,相比透明光网络更加节能。同样,随着网络容量超过网络负载,网络可以有更加充分的路径选择,两种网络的能耗都有所降低降低。在COST239网络中,当波长数量充分多的时候,透明光网络的能耗甚至可以接近半透明光网络。而对于较为稀疏的随机网络来说,3R再生对网络能耗的节约显得更加重要,即便当波长数增加导致网络容量远大于负载的时候,半透明光网络仍然比透明光网络有显著的优势。通过对IP over WDM网络的流量疏导研究我们发现,光路的选择对于网络能耗的节约非常重要,网络能够提供越多的路径选择节能效果越好,这方面稠密网络拓扑有更大的优势;另一种增加路径选择的方法是提供超量的波长资源。采用3R再生器的半透明光网络比透明光网络节能,特别对于网络的路径选择少的稀疏拓扑,3R再生器对于网络节能的效果明显。
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