网络能耗系统模型及能效算法

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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）４）１），２）１），２）１），３）ＡｎｔｏｎｉｏＦｅｒｎａｎｄｅｚＡｎｔａ王林侯晨颖刘志勇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．

2、当前网络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；

3、最优化；网络延迟；绿色计算中图法分类号ＴＰ３９３ＤＯＩ号：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１２．００６０３ＮｅｔｗｏｒｋＥｎｅｒｇｙＣｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎＭｏｄｅｌｓａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｆｆｉｃｉｅｎｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓ１）４）１），２）１），２）１），３）ＺＨＡＮＧＦａＡｎｔｏｎｉｏＦｅｒｎａｎｄｅｚＡｎｔａＷＡＮＧＬｉｎＨＯＵＣｈｅｎ－ＹｉｎｇＬＩＵＺｈｉ－Ｙｏｎｇ１）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０）２）（Ｇｒａｄｕ

4、ａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０）３）（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０）４）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅＩＭＤＥＡＮｅｔｗｏｒｋ，Ｍａｄｒｉｄ２８９１８，Ｓｐａｉｎ）ＡｂｓｔｒａｃｔＥｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓａｍｏｍｅｎｔｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｓｅｖｅｒｅｌｙｃｈａｌｌｅｎ

5、ｇｅｓｆｕｒｔｈｅｒｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｗｈｉｌｅｍｏｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｗｏｒｋｏｎａｌｏｃａｌｖｉｅｗｏｆｓｏｍｅａｓｐｅｃｔｓ（ｅ．ｇ．ｓｏｍｅｄｅｖｉｃｅｓｕｓｅｄｉｎｎｅｔｗｏｒｋｓ）ｏｆｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎｓｃａｒｃｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｇｌｏｂａｌｖｉｅｗｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｅｄａｔａｎｅｔｗｏｒｋｌｅｖｅｌ（ｅ．ｇ．ｒｏｕｔｉｎｇ，ｎｅｔｗｏｒｋｄｅｐｌ

6、ｏｙｍｅｎｔ）．Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｒｏｍｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇａｓｐｅｃｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｎｅｔｗｏｒｋｒｏｕｔｉｎｇｏｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍｌｅｖｅｌ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｒｅｅｔｒａｆｆｉｃａｒｒｉｖａｌｍｏｄｅｓａｎｄｔｈｒｅｅｅｎｅｒｇｙａｄａｐｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｓ，ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｎｅｔｗｏｒｋｅｎｅｒｇｙｃ

7、ｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｆｉｒｓｔ．ＦｕｒｔｈｅｒｓｏｍｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｓｐｅｃｉｆｉｃｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｌｏｗｗｉｔｈＳｐｅｅｄＳｃａｌｉｎｇｍｏｄｅｌｗｉｔｈｂａｎｄｗｉｄｔｈｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ，ａｎｄｔｈｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＦｌｏｗｗｉｔｈＲａｔｅＡｄａｐｔａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ．Ａｍｏｄｅｌａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｂｉ－ｃｒｉｔｅ－ｒｉ

8、ａｓｙｓｔｅｍａｒｅａｌｓｏｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｏｔｈａｔａｔｒａｄｅ－ｏｆｆｃａｎｂｅｍａｄｅｂｅｔｗｅｅｎｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｄｅｌａｙ．Ｗｈｉｌｅｔｈｅ