网络能耗系统模型及能效算法-imdeanetworksrepository

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1、第３５卷第３期计算机学报Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．３２０１２年３月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＭａｒ．２０１２网络能耗系统模型及能效算法张法１）ＡｎｔｏｎｉｏＦｅｒｎａｎｄｅｚＡｎｔａ４）王林１），２）侯晨颖１），２）刘志勇１），３）１）（中国科学院计算技术研究所北京１００１９０）２）（中国科学院研究生院北京１００１９０）３）（中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京１００１９０）４）（马德里高等研究院网络所马德里２８９１８西班牙）摘要网络能耗问题是当前网络研究和发展的重要问题，影响着网络的设计、应用和发展．当前网络

2、能效算法的研究大多从网络局部角度关注于网络某一（些）设施的能耗问题，缺乏从网络全局的角度研究网络整体能耗的算法和策略．文中从网络全局角度研究网络的能耗模型和算法问题．文中基于３种基本网络数据传递模式和３种基本网络能耗机制，构建了网络能耗系统优化模型，对其中５种关键系统模型给出了详细的描述．针对几个关键系统模型，文中给出了形式化描述并且提出了相应的优化的节能路由算法．文中给出的网络系统能耗优化模型有助于对于网络能耗的理解和分析，所提出的能耗优化的网络数据包路由算法可以从网络路由的角度有效降低网络能耗．关键词能耗；系统模型；能效算法；最优化；网络延迟

3、；绿色计算中图法分类号ＴＰ３９３犇犗犐号：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１２．００６０３犖犲狋狑狅狉犽犈狀犲狉犵狔犆狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀犕狅犱犲犾狊犪狀犱犈狀犲狉犵狔犈犳犳犻犮犻犲狀狋犃犾犵狅狉犻狋犺犿狊ＺＨＡＮＧＦａ１）ＡｎｔｏｎｉｏＦｅｒｎａｎｄｅｚＡｎｔａ４）ＷＡＮＧＬｉｎ１），２）ＨＯＵＣｈｅｎＹｉｎｇ１），２）ＬＩＵＺｈｉＹｏｎｇ１），３）１）（犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犆狅犿狆狌狋犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）２）（犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋

4、狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）３）（犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犆狅犿狆狌狋犲狉犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲，犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犆狅犿狆狌狋犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）４）（犐狀狊狋犻狋狌狋犲犐犕犇犈犃犖犲狋狑狅狉犽，犕犪犱狉犻犱２８９１８，犛狆犪犻狀）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓａｍｏｍｅｎｔｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｓｅｖｅｒｅｌｙｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆｕｒｔｈｅｒｄｅｓｉｇｎ

5、ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｗｈｉｌｅｍｏｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｗｏｒｋｏｎａｌｏｃａｌｖｉｅｗｏｆｓｏｍｅａｓｐｅｃｔｓ（ｅ．ｇ．ｓｏｍｅｄｅｖｉｃｅｓｕｓｅｄｉｎｎｅｔｗｏｒｋｓ）ｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎｓｃａｒｃｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｇｌｏｂａｌｖｉｅｗｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｅｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋｌｅｖｅｌ（ｅ．ｇ．ｒｏｕｔｉｎｇ，ｎｅｔｗｏｒｋｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ）．Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍ

6、ｐｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｒｏｍｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇａｓｐｅｃｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇｏｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍｌｅｖｅｌ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｒｅｅｔｒａｆｆｉｃａｒｒｉｖａｌｍｏｄｅｓａｎｄｔｈｒｅｅｅｎｅｒｇｙａｄａｐｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｓ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｎｅｔｗｏｒｋｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｒｅｐｒｅｓｅ

7、ｎｔｅｄｆｉｒｓｔ．ＦｕｒｔｈｅｒｓｏｍｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｓｐｅｃｉｆｉｃｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｌｏｗｗｉｔｈＳｐｅｅｄＳｃａｌｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈｂａｎｄｗｉｄｔｈｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ，ａｎｄｔｈｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｌｏｗｗｉｔｈＲａｔｅＡｄａｐｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ａｍｏｄｅｌａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｂｉｃｒｉｔｅｒｉａｓｙｓｔｅｍａｒｅａｌｓｏｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｏｔｈａ

8、ｔａｔｒａｄｅｏｆｆｃａｎｂｅｍａｄｅｂｅｔｗｅｅｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｄｅｌａｙ．Ｗｈｉｌｅｔｈｅ