一种互联网的能效路由器数据包发送速率控制方法

摘要

一种互联网的能效路由器数据包发送速率控制方法，属于互联网技术领域，通过以下步骤完成，测量数据包到达路由器端口的速率；建立能效路由器数据包发送速率控制模型；利用遗传搜索方法获得数据包发送速率；将数据包注入链路中。本发明通过控制路由器发送数据包的速率，达到提高链路能效的目的；同时，利用遗传搜索方法求解能效优化模型能够获得全局最优的控制速率，避免局部最优解的出现。

主权项

一种互联网的能效路由器数据包发送速率控制方法，其特征在于包括如下步骤：(1)测量数据包到达路由器端口的速率接收N种服务请求的数据包，分配每一种数据包一个相应的缓存，并将数据包放入缓存中；(2)建立能效路由器数据包发送速率控制模型步骤A：计算链路能耗，利用公式(1)描述链路能耗$f_e\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x=0\\ {\mathrm{\theta L}}_c+(1-\theta )x& 0<x<c_e\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，x为该链路数据传输速率，L_c为链路容量，θ描述能耗与链路容量间的线性独立关系，C_e为服务器容量，即服务器处理事务的能力；步骤B：计算链路能效，利用公式(2)描述链路能效$\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_i}{{\mathrm{\theta L}}_c+(1-\theta )\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_i}---\left(2\right)$其中，x_i表示路由器发送第i种数据包的速率，即为路由器向链路注入数据包的总量；步骤C：利用最优化方法描述能效路由器数据包发送速率控制模型，如下式：$\begin{array}{c}\begin{array}{cc}\max & \frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_i}{{\mathrm{\theta L}}_c+(1-\theta )\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_i}+\lambda \left|\right|Tx-\tilde{x}|{|}_2\\ s.t.& \end{array}\\ \left(1-\gamma \right){\tilde{x}}_i\le x_i\le {\tilde{x}}_i,\gamma \in \left(0,1\right)\\ T\ge 0\end{array}---\left(3\right)$其中，为第i种数据包的到达速率，x＝[x₁,x₂,..,x_N]，此外，γ为优化因子，其权衡了能效优化程度与链路传输速率，T为在控制速率下发送数据包需要的时间，λ为拉格朗日系数，符号||·||₂表示2‑范数；(3)根据步骤(2)模型获得数据包发送速率步骤A：随机生成M组初始解，每一组初始解称为一个种群，将M组初始解表示为{x_p,i(t)}，其中p＝1,2,...,M；步骤B：计算种群的亲和力并排序，取出M/2个优秀种群，迭代次数q＝1，亲和力指一个种群满足最优化目标的程度，有亲和力$F^q\left(p\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_{p,i}^q}{{\mathrm{\theta L}}_c+(1-\theta )\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{x}_{p,i}^q}+\lambda \left|\right|Tx-\tilde{x}|{|}_2={\mathrm{EE}}^q\left(p\right)+\lambda ||Tx-\tilde{x}|{|}_2---\left(4\right)$其中，EE^q(p)表示第q次迭代后获得的链路能效，此时，能效越高的种群其亲和力越大，取出M/2个优秀抗体后满足p＝1,2,...,M/2；步骤C：交叉，首先将M/2个优秀种群表示成二进制格雷码形式，对所选择的M/2对母体，依概率P_c执行交叉，生成M个中间个体；步骤D：变异，对M个中间个体分别独立依概率P_m执行变异，形成M个候选个体；步骤E：判断是否满足终止条件，如果满足执行步骤F，否则执行步骤(3)中的步骤B，并设置q＝q+1，当q＝Q时，搜索结束；步骤F：结束迭代；(4)根据步骤(3)得到的数据包发送速率将数据包注入链路中。