基于工作速率自適應(yīng)調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)交換機節(jié)能策略.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)交換機是互聯(lián)網(wǎng)的重要結(jié)構(gòu)組成，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大、網(wǎng)絡(luò)流量的迅速增長，都需要對網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備進(jìn)行投資擴容。數(shù)量不斷增多、功能不斷增強的交換機的部署增加了運營成本，并帶來了顯著的能量消耗。對網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備能耗的研究目的在于降低單個及整個網(wǎng)絡(luò)中部署的所有交換機的能量消耗。
　　 現(xiàn)有因特網(wǎng)的設(shè)備部署、處理能力都有充足冗余，以滿足網(wǎng)絡(luò)健壯性的要求，現(xiàn)有交換機一直工作在與利用率無關(guān)的最大工作速率上，設(shè)備利用率較低，即使在低負(fù)載的情況下也維

2、持著高能耗，造成了極大的能量浪費。交換機的能量消耗由交換機底盤能耗、線卡能耗、端口能耗組成，其中端口能耗控制是最具有挑戰(zhàn)性的，讓端口根據(jù)流量需求及隊列狀態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)其工作速率具有一定難度。
　　 本文研究交換機端口工作速率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略。文章首先詳細(xì)分析了交換機端口流量規(guī)律，對流經(jīng)端口的流量建立時間序列模型，討論了端口流量的模擬方案。其次，本文使用此流量模型進(jìn)行流量需求預(yù)測，建立了端口流量預(yù)測模型，研究了基于流量需求預(yù)測讓端口

3、始終工作在滿足需求的最低速率上這一方案。
　　 在前面工作的基礎(chǔ)上，本文對交換機緩沖區(qū)隊列特性進(jìn)行了分析，制定了基于隊列長度監(jiān)控的交換機工作速率自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略?？刂撇呗缘膶崿F(xiàn)模塊包括速率控制器和到達(dá)速率預(yù)測器。到達(dá)速率預(yù)測器用于監(jiān)測端口流量并預(yù)測到達(dá)率，速率控制器計算出符合下一時刻流量需求的端口工作速率，并調(diào)節(jié)端口速率至符合流量需求的水平。該策略實現(xiàn)了端口速率的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，降低了交換機端口的平均工作速率。
　　 本文對n

4、s2實驗仿真平臺進(jìn)行了改進(jìn)，在改進(jìn)后的實驗平臺上進(jìn)行了端口速率自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略的仿真。仿真實驗證明基于隊列長度監(jiān)控和流量預(yù)測的端口速率自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下，降低了端口的平均工作速率和端口能量消耗。由于其對于單個交換機的所有端口都適用，其節(jié)能效果是明顯的。
　　 節(jié)能作為網(wǎng)絡(luò)研究的一個新興方向，在能源逐漸緊張的現(xiàn)在愈發(fā)重要。本文基于對網(wǎng)絡(luò)流量特性和交換機硬件設(shè)備工作原理的分析，提出了基于工作速率自適應(yīng)調(diào)節(jié)的交換機節(jié)