基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)感知的多維協(xié)同能效優(yōu)化.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過過去20多年的飛速發(fā)展，特別是移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量快速增長，帶來了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能耗的與日俱增。美國環(huán)保署(EPA)公布的一項數(shù)據(jù)表明:目前美國數(shù)據(jù)中心消耗的電力已經(jīng)占到美國全部電力使用量的2％，并且仍以12％的速度遞增。2008年服務(wù)域互聯(lián)網(wǎng)的路由器、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等設(shè)備共消耗8680億度電，占全球總耗電量的5.3％，按照目前增長趨勢，2025年信息通信行業(yè)的平均能耗將是2006年的5倍。網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)⒏?/p>

2、，達(dá)到13倍。網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中一半以上的能耗是無線網(wǎng)絡(luò)的能源消耗。因此研究能夠大幅度提高移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)能效的傳輸機(jī)制已經(jīng)成為當(dāng)前無線通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。
　　移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)的流量與有線網(wǎng)絡(luò)流量相似[61,64-66]，具有動態(tài)性，隨機(jī)性等流量特點(diǎn)，這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存在能耗過高和能效較低等問題，另外網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)和鏈路的利用率過低，流量負(fù)載分配不均衡都是引起網(wǎng)絡(luò)能效低的因素。本課題針對這些問題，根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)提出了不同的優(yōu)化模型，以此來提

3、高網(wǎng)絡(luò)的能效。
　　首先，根據(jù)鏈路參數(shù)感知進(jìn)行多維協(xié)同能效優(yōu)化。本文以最大化鏈路利用率為目標(biāo)，進(jìn)行優(yōu)化建模，提出了貪婪算法與Dijkstra算法相結(jié)合的路由算法(GreDRA)，該算法模型主要包括貪婪算法選路和Dijkstra算法選路兩部分。設(shè)置鏈路剩余帶寬為路由權(quán)重，以通過最大化鏈路利用率來提高網(wǎng)絡(luò)能效，并通過重路由策略保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
　　其次，考慮到移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓?，本文提出了基于場的路由算?FBR

4、A)，通過對源節(jié)點(diǎn)劃分不同能量場，以減少計算量，尤其是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時。其中每個能量場內(nèi)的節(jié)點(diǎn)都是下一跳節(jié)點(diǎn)的備選集，并通過控制節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率選擇能效最大的路徑。
　　最后，針對移動多跳無線網(wǎng)絡(luò)的特性，聯(lián)合鏈路參數(shù)和節(jié)點(diǎn)參數(shù)感知，進(jìn)行能效優(yōu)化?？紤]鏈路的實時帶寬變化和節(jié)點(diǎn)移動帶來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵崟r變化對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提出了基于鏈路空閑度的能效優(yōu)先路由算法(LLEEF)。該算法不僅提高了網(wǎng)絡(luò)能效，同時讓更多的流量選擇已經(jīng)開辟的鏈路，也保