SustainMe if you can: Sustainable transmission networking design for Big Data 论文简介及其笔记| 论文笔记好用的论文笔记工具

SustainMe if you can: Sustainable transmission networking design for Big Data

Jade IEEE INFOCOM 2016-04 2128 2017/10/22 00:22:42

#Sustainable Transmission Networking Design for Big Data

**简介：**
-------

这篇文章来自2016年IEEE INFOCOM会议论文，作者首先分析了在大数据背景下，传统的传输网络存在的能源浪费问题，然后提出了两个解决模型，最后进行了对比验证，得出了一个在不损害用户服务质量的前提下使能量大幅度减小的传输网络模型。

**背景：**
-------

- **我们从03年开始就逐步步入了大数据时代**
- **信息通信技术消耗全球大约1-10%的能量**
- **现有的网络传输方式都是没有节能意识的，只会尽量平衡传输链路的流量以保证用户服务质量，没有考虑到节点和链路的能量消耗**

**问题：**
-------

如何尽可能节约能源同时保证服务质量？

**之前的研究：**
----------

- **使用不同的传输速率，一般意义上，能量的消耗和传输速率的大小是成正比的，传输速率越大的能量消耗越大(所以提出实时性要求不一样的数据用不同的传输速度)**

- **能量的消耗与网络设备的 使用率也是有很大关系的**

- **资源整合（所以提出将数据都整合到某一部分传输，其他部分在不工作的情况下关闭或睡眠）**

**提出的模型：**
----------

Dedicated Backup Protection (SustainMe_DBP)
专用备份保护：之前是备用路径一直开着直到传完，本文提出先将备用路径关闭或进入睡眠模式，如果传输失败，则在短时间内启动，类似于整合资源。如下图左。

Shared Backup Protection model (SustainMe_SBP)
共享备份保护 考虑到前者主要考虑能量，但是备用路径的容量也是一个问题值得优化，这样在能量和容量之间寻求一个权衡的解决方案。如下图右。

![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021221227511?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

WP1 WP2两条数据流 实线为主路径，虚线为备份路径，假设每条数据流大小为1单位
在a中，能量效率较高，因为用到的网络资源较少，但容量效率较低，因为有10单元的开销
在b中，容量效率较高，只有8单元，但能量效率较低，因为把网络中资源都用上了

**计算能量：**
---------

![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021221842115?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

上表将任一网络单元的能量消耗分为了六个等级，其中Esa是睡眠模式时的能量消耗，la表示数据负载，Ua表示利用率，E0a表示单元（可以是节点也可以是链路）打开了但是没有传数据时的能量消耗，Ema表示单元打开了满负载传输时的能量消耗。

**线性规划：**
---------

![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021222223978?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

使节点能量和链路能量最小

![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021222253586?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)
![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021222321912?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

分别是用于主路径和备用路径的从节点到连接请求路由数量的流量守恒约束。
这里解释一下：所谓流量守恒，即对一个节点来说，流入和流出的量应该要相等。如上图，当k不等于起点和终点，而是中间任意一点时，它的流入和流出相加为0，因为流量守恒。

![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021222821305?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)
![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021222956547?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

4、保证了主路径和备用路径之间的节点和链路不相交
5、所有主路径流量负载
6、所有备用路径流量负载
7、8节点的负载：节点流量负载等于所有接入及输出链路的流量相加
9、网络链路的最大负载的α倍要大于主路径与备用路径的流量之和
10、s,d之间节点的最大负载α倍要大于主路径与备用路径的流量之和
11、实际流量值与理论最大负载的比值
12、根据比值能求出消耗的能量，假设负载与能量消耗是成比例的
13、14、与11、12类似，得出链路能量消耗值

![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171021234322696?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)
![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171022001155903?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

15、目标是在A模型的基础上，同时控制能量效率和容量效率
16、判断是否主路径重叠：链路L是T1数据流的主路径+链路L是T2数据流的主路径-1=1
17、判断是否备用路径重叠：链路L是T1数据流的备用路径+链路L是T2数据流的备用路径-1=1
18、为1时能共享备用路径 此时前者为1代表链路L容量能足够用来共享传输，后者为0代表主路径不在同一条路径上
19、确保L链路的流量传输大小，能供给T1T2两次数据传输共享
20、总的备用带宽链路流量等于所有备用链路流量减去共享备用链路流量

**评估部分：**
-----
![这里写图片描述](http://img.blog.csdn.net/20171022001527274?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvc2NvdHR6ZWc=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast)

在数据量很大的时候，SBP相比DBP能牺牲较小的能量来降低链路利用率
所以提议使用SBP模型

赏

支付宝扫码打赏

如果文章对您有帮助，欢迎打赏鼓励作者