高效能互聯(lián)傳輸技術(shù)及其具體應用

　　在網(wǎng)絡(luò )存在性代理方面，網(wǎng)絡(luò )邊緣節點(diǎn)禁用電源管理的核心是保持網(wǎng)絡(luò )的的時(shí)刻存在性，以下是小編搜集整理的一篇探究高效能互聯(lián)傳輸技術(shù)的論文范文，歡迎閱讀借鑒。

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信系統迅速發(fā)展，人們可利用無(wú)線(xiàn)通信下系統進(jìn)行移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，為移動(dòng)用戶(hù)提供高速寬帶無(wú)線(xiàn)傳輸、無(wú)線(xiàn)接入可能，為用戶(hù)生活、工作提供方便。但是，在網(wǎng)絡(luò )規模不斷擴大、用戶(hù)數量陡增情況下，無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )能耗劇增，造成大量的溫室氣體、能耗排放，污染環(huán)境。目前，運營(yíng)商、全社會(huì )高度關(guān)注網(wǎng)絡(luò )能耗污染問(wèn)題，對綠色互聯(lián)網(wǎng)提出需求，明確能耗組成，優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)傳輸，全面應用高能效互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)，實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)的綠色、可持續發(fā)展。

　　1、目前我國互聯(lián)網(wǎng)傳輸能耗問(wèn)題

　　1.1 網(wǎng)絡(luò )能耗大

　　在全球能源消耗中，通信、信息產(chǎn)業(yè)每天產(chǎn)生占全球溫室氣體排放量3%的CO2等溫室氣體，對環(huán)境、氣候造成嚴重影響。在電能消耗方面，每年全球蜂窩移動(dòng)通信系統消耗約600億度電，且每年我國移動(dòng)運營(yíng)商消耗約200億度電，無(wú)線(xiàn)通信能源消耗嚴重[1].同時(shí)，以太網(wǎng)接入點(diǎn)劇增，并有大量與之相連的路由器、交換機等設備，整個(gè)信息系統耗能量大。隨著(zhù)能耗的持續增長(cháng)，全球碳排放隨之增加，節能減排成為關(guān)注的重點(diǎn)。

　　各國積極開(kāi)展有關(guān)環(huán)境、氣候保護會(huì )議，共同商討如何節能減排，確保全球的可持續發(fā)展。例如，在2009年哥本哈根氣候峰會(huì )上，我國在“十二五”發(fā)展規劃中納入節能減排內容，并承諾與2005年相比，2020年CO2排放量降低4%.

　　1.2 系統設計不足

　　在我國創(chuàng )建節能型社會(huì )背景下，降低計算機設備、網(wǎng)絡(luò )設備能源消耗成為社會(huì )建設重點(diǎn)，需要運行商加強網(wǎng)絡(luò )系統設計，提高通信傳輸能力。然而在目前網(wǎng)絡(luò )系統設計中，存在冗余設計、超額資源供給問(wèn)題，設計目標為保障通信暢通，忽視能耗問(wèn)題，能源效率低。例如，在網(wǎng)絡(luò )空閑情況下，系統鏈路利用率低于5%,而在繁忙時(shí)間，利用率不足30%[2].但峰值帶寬是決定網(wǎng)絡(luò )設備能耗的核心因素，在設備全天全速工作狀態(tài)中，用戶(hù)真正需要最高寬帶的時(shí)間較少，但設備能量消耗仍以峰值寬帶進(jìn)行，造成大量能源浪費。因此，在網(wǎng)絡(luò )運行中，提出綠色無(wú)線(xiàn)通信概念，提高蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )能量效率，注重資源使用效率，降低網(wǎng)路運營(yíng)成本，降低寬帶通信系統能耗。

　　2、高效能互聯(lián)傳輸技術(shù)

　　2.1 邊緣網(wǎng)絡(luò )節能技術(shù)

　　邊緣網(wǎng)絡(luò )節能技術(shù)主要包括以太網(wǎng)節能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )存在性代理兩方面。其中，以太網(wǎng)是局域網(wǎng)組網(wǎng)的核心技術(shù)，傳統高能效互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)的應用分析文/何峽峰利用率低，能源消耗大。為了實(shí)現高能效互聯(lián)網(wǎng)，以以太網(wǎng)休眠技術(shù)、變頻技術(shù)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )節能。例如，在2010年9月，IEEE802.3az EEE相關(guān)標準被制定，在無(wú)數據傳輸時(shí)，休眠模式開(kāi)啟，鏈路進(jìn)入低能耗狀態(tài)，而當數據傳輸時(shí)，鏈路開(kāi)啟，迅速傳輸新數據，工作示意圖如圖1.其中，在圖1中，Ts表示進(jìn)入休眠所需時(shí)間，Tq為低能耗模式時(shí)間，Tr為刷新時(shí)間，而換新醒鏈路時(shí)間為T(mén)w.在具體工作中，空閑時(shí)，以太網(wǎng)處于低能耗模式，能源消耗僅為正常模式的10%.在物理成的IPI協(xié)議下，EEE得以實(shí)現，且鏈路兩端設備在IPI模式下利用率低，低能耗模式切換靈活，保持鏈路狀態(tài)不變。

　　在網(wǎng)絡(luò )存在性代理方面，網(wǎng)絡(luò )邊緣節點(diǎn)禁用電源管理的核心是保持網(wǎng)絡(luò )的的時(shí)刻存在性，共享應用遠程管理、遠程登錄、P2P等資源。在具體工作中，網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始工作時(shí)，節點(diǎn)處活躍狀態(tài)，傳輸數據，而當節點(diǎn)空閑時(shí)，節點(diǎn)、代理之間進(jìn)行狀態(tài)傳輸，之后節點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)，且在休眠期間，發(fā)往被代理節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )報文被網(wǎng)絡(luò )存在代理截獲處理，清理被代理節點(diǎn)狀態(tài)，實(shí)現直接通信[3].同時(shí)，在不同網(wǎng)絡(luò )層，網(wǎng)絡(luò )存在性代理處理路基不同。例如，在網(wǎng)絡(luò )層，支持IPv6、IPv4、ARP協(xié)議，并在一定情況下支持DHCP、IGMP.

　　2.2 核心網(wǎng)節能路由技術(shù)

　　對于鏈路及節點(diǎn)而言，其在核心網(wǎng)中利用頻率并不高，且在傳統網(wǎng)絡(luò )設計中，對峰值時(shí)間段出現的負載具有較多考慮，將網(wǎng)絡(luò )設備位置在峰值狀態(tài)。而由于網(wǎng)絡(luò )流量具有自身周期性，以天數自身表現計算，這樣，在低負載情況下，可讓一些不重要鏈路、節點(diǎn)處于低能耗模式，節約能耗，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的可持續發(fā)展。在具體核心網(wǎng)節能路由技術(shù)設計、應用中，節能路由器需要滿(mǎn)足電源模式、鏈路利用率、能源優(yōu)化器等問(wèn)題。例如，需要鏈路、路由器逐漸形成低能耗電源模式，合理處理不同電源的能耗開(kāi)銷(xiāo)及轉換問(wèn)題，降低電源使用率、浪費率。同時(shí)，全面結合網(wǎng)絡(luò )吞吐能力、鏈路利用率、組丟失率等建設評價(jià)模型、約束模型[4].此外，建模能源優(yōu)化器，確定鏈路頻率，關(guān)閉節點(diǎn)。如改變互聯(lián)網(wǎng)的拓撲結構，依據網(wǎng)絡(luò )負載、變化狀態(tài)，選擇具有能源面感性效果的網(wǎng)絡(luò )拓撲，確保網(wǎng)絡(luò )設備活躍數量聯(lián)系網(wǎng)絡(luò )負載，從而在負載下降時(shí)，使網(wǎng)絡(luò )設備處于休眠狀態(tài)，而負載提升使，加速設備工作運行。

　　3、高效能互聯(lián)傳輸技術(shù)的具體應用

　　3.1 依據能效比例計算理念，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )能耗組成

　　實(shí)現綠色無(wú)線(xiàn)通信互聯(lián)網(wǎng)的核心理念是能效比例計算。

　　該理念為互聯(lián)網(wǎng)設計提供新的方向，指的是系統能耗正比于工作負載，即在理想狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò )工作無(wú)負載時(shí)，能耗也幾乎不存在。在實(shí)際工作中，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò )看做一個(gè)系統，網(wǎng)絡(luò )能耗相比于網(wǎng)絡(luò )負載，以整個(gè)系統為基礎進(jìn)行能耗計算。同時(shí)，電源模型、能源優(yōu)化器為實(shí)現高效計算的必要條件，以此為基礎組成、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )能耗。例如，首先，利于變頻支持，優(yōu)化設備、硬件層面，并自動(dòng)實(shí)現鏈路變頻、流量聚合，感知流感，優(yōu)化傳輸協(xié)議層面。其次，利用重尾分布規律，結合人們顯式、隱式訪(fǎng)問(wèn)現象，將數據重復傳輸降低，節約流量，或用用廣播代替單播，進(jìn)而將流量降低，降低能耗。最后，利用控制流量、數據通訊量特點(diǎn)，提高應用位置的感知能力，將網(wǎng)絡(luò )存在代理發(fā)放應用在網(wǎng)絡(luò )系統中，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化[5].此外，對無(wú)線(xiàn)通信天線(xiàn)、功放等耗能器件效率進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化基站偏置功率。

　　3.2 優(yōu)化鏈路級能量

　　各類(lèi)無(wú)線(xiàn)接入節點(diǎn)組成無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的能耗幾乎均來(lái)自于基站系統功耗，因此在高能效互聯(lián)網(wǎng)設計中，應準確分析基站功耗結構、網(wǎng)絡(luò )能量效率、建�；�站功率，確定傳輸相關(guān)功率。在此基礎上，優(yōu)化鏈路級能量，由于天線(xiàn)效率、功放效率、饋線(xiàn)損耗等因素影響，基站射頻部分消耗較大功率，且其功率配置影響無(wú)線(xiàn)通信系統能力。因此，需要利用高能效傳輸技術(shù)，優(yōu)化鏈路，優(yōu)化整個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統，其具體應用依賴(lài)業(yè)務(wù)傳輸性能與功耗折中、無(wú)線(xiàn)資源與傳輸功耗折中。

　　例如，為滿(mǎn)足用戶(hù)業(yè)務(wù)需求，提高無(wú)線(xiàn)通信系統服務(wù)能力，需要對系統中各指標進(jìn)行優(yōu)化。在傳統蜂窩網(wǎng)絡(luò )中，功率分配根據設備處理能力、網(wǎng)絡(luò )最大負載量所達到的最大傳輸速度確定，以此確保業(yè)務(wù)傳輸暢通，但是，低負載階段仍消耗大量功率，資源浪費。這樣，利用最小功耗代價(jià)、放松各性能苛刻要求，折中功率、業(yè)務(wù)，可有效提高傳輸能量。在應用過(guò)程中，需要運營(yíng)商全面了解業(yè)務(wù)特性，分析無(wú)線(xiàn)資源功率分配情況，進(jìn)而對各傳輸參數進(jìn)行準確設置，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )能量效率最大化[6].

　　3.3 分配無(wú)線(xiàn)資源，融合多媒體廣播

　　對用戶(hù)無(wú)線(xiàn)接入競爭進(jìn)行協(xié)同是分配無(wú)線(xiàn)資源的核心，根據用戶(hù)CSI對傳輸功能功率、無(wú)線(xiàn)信道進(jìn)行合理分配，進(jìn)而自適應無(wú)線(xiàn)鏈路，提高網(wǎng)絡(luò )傳輸容量。同時(shí)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的提升、業(yè)務(wù)的豐富，網(wǎng)絡(luò )資源分配也需全面考慮用戶(hù)接入公平性、業(yè)務(wù)需求等因素。例如，OFDMA網(wǎng)絡(luò )利用用戶(hù)分集分配資源。而LTE系統充分考慮信道業(yè)務(wù)需求、“雙選”特性，利用資源調度方法優(yōu)化無(wú)線(xiàn)資源。此外，移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)被下一代無(wú)線(xiàn)通信系統支持，且多媒體業(yè)務(wù)請求的規律性明顯，因此，可基于用戶(hù)請求業(yè)務(wù)內容，廣播熱點(diǎn)業(yè)務(wù)，避免單播造成的重復傳輸[7].融合廣播網(wǎng)、通信網(wǎng)，利用廣播網(wǎng)數據擁塞低、容量高、寬帶傳輸等特點(diǎn)，將熱點(diǎn)業(yè)務(wù)移交給廣播網(wǎng)絡(luò )傳輸，節省單播功率消耗。在此基礎上，還可融合WLAN、蜂窩網(wǎng)絡(luò )、終端短距離通信等網(wǎng)絡(luò )，集中、分布調度數據，基于業(yè)務(wù)特性、用戶(hù)分布對接入點(diǎn)進(jìn)行合適選擇，減少傳輸距離。

　　4、結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)全球對網(wǎng)絡(luò )高能耗的關(guān)注，綠色節能網(wǎng)絡(luò )成為網(wǎng)絡(luò )系統研發(fā)、發(fā)展的主要方向。利用邊緣網(wǎng)絡(luò )節能技術(shù)、核心網(wǎng)節能路由技術(shù)，優(yōu)化鏈路級能量、網(wǎng)絡(luò )能耗組成，進(jìn)而合理分配資源，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資源的準確傳輸，降低資源浪費，實(shí)現能源消耗最小化，確�；ヂ�(lián)網(wǎng)的可持續發(fā)展。

　　參考文獻：

　　[1]張國強，林森，劉真等.高能效互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)研究[J].通信學(xué)報，2012,33(5)：158-168.

　　[2]劉暉.高能效互聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)研究[J].硅谷，2013,(9)：55,25.

　　[3]陳軍.以太網(wǎng)節能技術(shù)的研究和應用[J].科技信息，2013,(12)：267.

　　[4]肖瀟，陶曉明，陸建華等�；�于高能效無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的綠色無(wú)線(xiàn)通信關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電信科學(xué)，2011,27(11)：75-83.

　　[5]王國璽.綠色無(wú)線(xiàn)通信的基站體系[C].//北京通信學(xué)會(huì )2012信息通信網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)發(fā)展研討會(huì )論文集。2012:187-194.

　　[6]唐奕軍.上海貝爾倡導的高效能接入網(wǎng)絡(luò )[J].郵電設計技術(shù)，2010,(5)：30-33.

　　[7]劉永剛.關(guān)于社會(huì )建立綠色互聯(lián)網(wǎng)的設想和實(shí)施方案研究[J].中國新通信，2013,(18)：21.

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