[发明专利]软件定义网络中的节能方法和节能控制设备

说明书

技术领域

本发明实施例涉及通讯技术，尤其涉及一种软件定义网络(Software Defined Network，简称SDN)中的节能方法和节能控制设备。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Network，简称SDN)是由美国斯坦福大学研究组提出的一种新型网络创新架构，其核心技术OpenFlow通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制。而且，SDN中引入了控制器(Controller)，通过控制器集中管理一定范围内的网络设备(也称SDN域)，使得网络的设计、部署、运维、管理集中在一个控制点完成。

SDN中存在大量的路由器，路由器的能耗越来越受到互联网服务提供商的关注。如何为路由器设计有效的能源管理方案有着重要的意义，现有的能源管理方案主要集中在两个层面的优化：局部优化和全局优化。局部优化又称部件层面的优化，即将每个路由器看作独立的设备，关注于减少硬件部件层面的能耗。如在链路没有流量时，将路由器上的相应单板进入睡眠模式或将路由器进入低能耗模式来实现节能。局部优化方案由于受数据包到达时间的限制，即数据包到达时间是不可控的，因此，优化空间相对较少。全局优化又称网络层面的优化，它通过对全网重路由，使得调整后全网流量相对集中，然后，将空闲的单板睡眠来达到节能，全局优化方案虽然计算复杂，但是优化空间较大，得到了广泛的应用。

现有技术中，一种常用的全局优化技术是GreenTE，GreenTE通过对SDN中已经建立的请求进行调整，将没有流量通过的链路和单板睡眠来最大化链路和单板的节省能耗。GreenTE建立了混合整数规划模型，并采用软件Cplex求解，整数规划一般来说是非确定多项式困难(non-deterministic polynomial-hard，简称NP-hard)问题，对于NP-hard问题很难在多项式时间内求出精确解。Cplex虽是求解整数规划的常用软件，但仍然无法保证在较短时间内求出较优解甚至可行解，GreenTE中采取的方法是将求解时间上限设置为300s，求解时间较长，且无法保证最优解。

发明内容

本发明实施例提供一种软件定义网络中的节能方法和节能控制设备，能够使得求解效率提高，并且能够进一步提升节能效果。

本发明第一方面提供一种软件定义网络中的节能方法，包括：

节能控制设备获取软件定义网络SDN的物理网络信息，所述SDN包括多个路由器，每个路由器包括多个单板，每个单板有多个接口，每个路由器上的接口分别与其他路由器上的任意接口连接形成一条链路；

所述节能控制设备根据所述物理网络信息建立以所述各路由器为节点，以所述各链路为边，以所述各链路的费用、实际时延、容量为权值的原始网络图G(N，A)，所述原始网络图G为赋权有向图，其中，N为所述原始网络图G的各节点的集合，A为所述原始网络图G的各边的集合，其中，所述各链路分别对应两条有向边；

所述节能控制设备根据所述各路由器、所述各路由器上的单板以及所述各链路的接口的连接关系，将所述原始网络图G中的每个节点拓展成以所述节点对应的路由器为中心，以所述节点对应的路由器上的各单板为叶节点的星型图，按照所述各链路的连接情况将所述各星型图连接得到拓展网络图G'＝(N',A')，所述各路由器和所述各路由器上的各单板均为所述拓展网络图G'的节点，所述拓展网络图G'为赋权有向图，N'为所述拓展网络图G'的各节点的集合，A'为所述拓展网络图G'的各边的集合，所述星型图的各边容量为∞，费用为0，实际时延为0；

所述节能控制设备根据所述拓展网络图G'和所述物理网络信息，构建满足请求约束条件和容量约束条件的整数规划模型，所述整数规划模型的目标优化函数为所述SDN中已建立的请求使用的单板总数；

所述节能控制设备采用启发式算法求解所述整数规划模型，获得所述SDN中各单板的使用状态；

所述节能控制设备根据所述SDN中各单板的使用状态，控制所述SDN中没有被使用的单板进入睡眠模式。

在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述物理网络信息包括：所述SDN中的所有路由器的总数、所述各链路的费用、所述各链路的实际时延、所述各链路的容量、所述各链路的连接情况、所述各链路的接口所属的路由器的信息、各请求的起点、所述各请求的终点、所述各请求的申请带宽、所述各请求的时延阈值、已分配路径信息。