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核心网多层推进 核心网是电信网络的主要部分,具有覆盖范围广、传输距离长、数据量大、传输速率高的特点。骨干网耗能大约占总网络耗能的12%,预计2020年将达到20%。 首先,核心网的业务量在一天中不同时刻大小不同。当业务负载较低时,存在的暂停使用或利用率低的节点和链路,造成了能源的浪费。如何达到能效最大化,即如何尽可能多地关掉空闲节点和链路,是关键所在。这个问题即为NP难问题,通常采用MILP(Mixed Integer Linear Program)进行解决,但随着网络节点数的增加,MILP计算量会急剧增大,因此MILP只适应于小型网络。 针对大型网络,可以采用启发算法完成路由和波长分配,实现网络有效组件最小化。目前通常采用局部搜索、多空间搜索和全局搜索来处理NP难度问题。局部搜索算法是一类近似算法的通称,它从一个初始解开始,每一步在当前领域内找到一个更好的解,使目标函数逐步优化.直到不能进一步改进为止;多空间搜索算法采用搜索空间平滑技术来减小局部极小点数量;全局搜索算法,是指在全局搜索或全局优化中,采用特殊的变换模型将离散的布尔空间上的SAT问题转换成实空间上的“连续量SAT问题”,已知的全局优化方法有最速下降法、牛顿法、准牛顿法、割平面法、椭球体法、同伦法、布尔差分法等。 其次,核心网中的IP路由是主要耗能设备,其能耗约占全网能耗的90%,如何减小路由耗能也是核心网络节能要考虑的一个重要方面。 核心路由的线卡和机箱耗能是不可忽视的,线卡和机箱的配置不同导致能耗不同。一般机箱填充级别越高,节能越明显,也就是,高填充率的机箱比低填充率机箱每比特消耗能量少。 第三,核心网中呈现出多层网络结构,故其节能应考虑多层网络的综合耗能情况。由于大部分交换和传送设备的耗能在一定程度上取决于业务负载,因此涉及到多层流量疏导,以实现网络业务的最优化处理,以减小使用波长和ADM用量。目前流量疏导主要集中于静态业务方案下的WDM环形网络,通过建立普遍的流量疏导模型,利用启发算法来解决流量疏导以达到网络最优化。另外,经路由传输的IP包大小对其耗能也存在影响。即恒定比特业务传输时,IP包越大,耗能越小。 第四,传统的最佳路径选择依据为最小跳数,但最小跳数路径的节点被过度使用可能性大,因而造成网络耗能增加并影响网络寿命。因此,人们提出了能量感知路由,它将路径剩余能量也作为最佳路径选择的指标,以此降低网络耗能并延长网络寿命。能量感知路由有两种设计:一种是功率效率设计,即整合路由ASICs/FPGAs并提出一种可升级中心结构,使得路由耗能减小50%。另一种为功率节约设计,即减小额外的能耗,包含静态性能控制和动态性能控制两方面。静态性能控制可实现10%~20%的节能,动态性能控制可以根据到达业务量动态改变路由性能,是下一代路由发展的趋势。 城域网因地制宜 城域网界于局域网与广域网之间,它覆盖一个城市的地理范围,连接用户的业务聚合设备并和核心网直接相连。不同城域网所采用的网络技术也不同。在城域网的主要技术有SONET、WDM环、以太网等。其中城域WDM环形结构应用广泛。 针对单向WDM环形网络考虑3种结构:FG(First-Generaion)光网络,SH(single-hop)网络,MH(multi-hop)网络。在FG光网络中,每个节点流入流出业务都是电处理,包括中继业务;在SH网络中,当节点为源节点或是目的节点的时候才进行电处理;MH网络介于两者之间。当单向WDM环形网有着均匀的业务时,且连接速率接近波长容量,MH网络耗能比FG低 。当连接速率较低时,MH网络比SH网络更好,因为MH网络在业务复用方面更为灵活。 以太网节能问题的研究重点,主要在于降低以太网接口的能耗问题。在IEEE 802.3az工作组的工作中,为减小以太网能耗,工作组对高效以太网各种电子接口,包括1000BASE-T和10GBASE-T,进行了标准化处理。这方面研究的主要思路是:在负载较小时,通过降低端口速率甚至关闭端口来降低能耗。关于以太网能耗问题的研究将进一步削减以太网的运营成本,使得以太网逐步成为一项绿色技术。 |
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