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基于SDN架构的未来网络节能方案研究

孙冬冬  
【摘要】:随着用户的快速增长和网络规模的不断扩大,网络能耗随之呈现快速增长。传统网络架构由于缺少集中控制和管理机制,导致网络能耗问题无法有效解决。基于软件定义网络(SDN)的未来网络架构是解决网络能耗问题的有效方案之一。SDN的主要思想是控制和数据分离,其控制层能够收集整个网络的拓扑和每个设备的实时流量信息,从而找到能量消耗最少的网络拓扑,降低网络能耗。针对基于SDN的未来网络,如何实现在不超过链路容量的条件下实现网络节能,即不考虑负载均衡的目标,只实现最大化的节能目标?针对此问题我们提出了基于0-1整数线性规划的节能算法。由于在大规模网络中,该模型会变成NP-hard问题,导致算法复杂度过高,因此本文又提出了一种启发式贪婪算法,该算法关掉不必要的网络节点和链路,从而近似得到能耗最优的网络拓扑。最后将提出的两种算法和传统的局部算法在节能效率上进行仿真比较,仿真结果表明本文提出的算法在节能效率上优于传统算法。在上述研究基础上本文进一步研究了网络流量聚集问题,即在优化节能目标的同时实现负载均衡目标的优化。针对此问题我们提出了一种基于多目标优化的粒子群负载均衡节能算法。分析和仿真结果表明,该算法可以同时实现节能和负载均衡的优化目标,并且计算复杂度和网络延时较低。


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