19369

۱۹۳۶۹

زمان بندي خواب آگاه از انرژي براي پيكربندي پوياي شبكه هاي خودمختار

دكتري تخصصي

نرم افزار

۱۳۹۲-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۰۶/۱۱

دكتر زينب موحدي

كامپيوتر

در سال‌هاي اخير، با توجه به افزايش استفاده از اينترنت، هزينه‌هاي اقتصادي براي تأمين انرژي مصرفي زيرساخت‌هاي شبكه‌هاي ارتباطي و به‌تبع آن توليد دي‌اكسيدكربن به ميزان قابل‌توجهي افزايش‌يافته‌است. از اين رو، مسئله ارتباطات سبز در راستاي كاهش هزينه‌هاي اقتصادي و آلودگي‌هاي زيست محيطي، مورد توجه قرارگرفته‌است. يك روش حائز اهميت در راستاي صرفه‌جويي انرژي روش زمان‌بندي خواب مي‌باشد كه در شرايط كم‌ترافيك، مؤلفه‌هاي (گره و پيوند) غيرضروري در شبكه را به حالت غيرفعال انتقال مي‌دهد به‌طوري‌كه كيفيت سرويس‌هاي موجود تا حدممكن مخدوش نگردد. در اين رساله، در ابتدا يك معماري جامع و توزيع‌شده در هر گره پيشنهاد شده است كه شامل مؤلفه‌هاي انتخاب ترافيك، مديريت اطلاعات، مديريت انرژي و مديريت گره مي‌باشد. براساس معماري پيشنهادي، با توجه به نوع ترافيك دردسترس شبكه و محدوديت‌هاي كيفيت سرويس مورد نياز، دو روش آگاه از ترافيك محلي و يك روش آگاه از ترافيك سراسري براي پيش‌انتخاب مؤلفه‌هاي خاموش پيشنهاد شده است. همچنين، براساس نوع ترافيك دردسترس، دو روش براي تصميم‌گيري در زمان‌بندي خواب پيشنهاد شده است كه به صورت پويا و با توجه به شرايط ترافيكي جاري، براي خاموش‌كردن و يا روشن‌كردن مؤلفه‌ها تصميم‌گيري مي‌كنند. همچنين، دو روش براي اعمال خاموشي و يا روشني مؤلفه‌هاي مربوط به هر گره پيشنهاد شده است. علاوه بر روش‌هاي پيشنهادي مبتني‌بر زمان‌بندي خواب،‌ به منظور صرفه‌جويي بيشتر در انرژي، يك روش براي تطبيق توان پيوند‌هاي فعال باقي‌مانده براساس ترافيك عبوري از آن‌ها پيشنهاد شده‌است. در نهايت، كليه روش‌هاي پيشنهادي براساس سناريوهاي برگرفته از شبكه‌هاي واقعي شبيه‌سازي شده‌اند و نتايج آ‌ن‌ها براساس معيارهاي صرفه‌جويي انرژي و كارايي شبكه مورد ارزيابي قرارگرفته‌اند. نتايج نشان مي‌دهد روش‌هاي پيشنهادي ضمن حفظ كارايي شبكه، نه تنها بيش از 26 درصد از گره‌ها بلكه نسبت به كارهاي مشابه، 7 الي 10 درصد پيوند‌هاي بيشتري را در حالت خاموش قرارمي‌دهند. همچنين، نتايج ارزيابي نشان مي‌دهد كه روش تطبيق توان پيشنهادي منجر به كاهش 15 الي 35 درصد از مصرف انرژي در سطح شبكه مي‌گردد. علاوه بر اين، با توجه به اينكه تصميم‌گيري براي خاموش يا روشن‌كردن مؤلفه‌ها و تطبيق توان پيوند‌ها به صورت پويا و براساس شرايط ترافيكي جاري شبكه انجام مي‌شود، حداقل تأثير روي معيارهاي كيفيت سرويس شبكه ايجاد مي‌شود.

1397/06/25

Energy-Aware Sleep-Scheduling for Dynamic Configuration of Autonomous Systems

9/1/2020 12:00:00 AM

Over recent years, green computing has been proposed as an emerging strategy to reduce the Carbon footprint produced by the networking sector. The relevance of this trend turns back to its impact on environmental pollution and economic cost. A significant amount of energy conservation can be obtained by switching redundant or unused network components (node and link) to inactive mode during low traffic situation, referred to as sleep-scheduling. However, the quality of service measures should be satisfied during sleep-scheduling. In this thesis, in the first, a distributed and holistic architecture is proposed for each node that composed of four components including traffic selection، information management، energy management and node management. According to this architecture and based on type of traffic awareness (local or global) quality of service constraints, two local traffic awared methods and on global traffic awared method are proposed in order to select sleep components. In addition, based on type of traffic awareness, two dynamic proposals are introduced in order to decision in sleep-scheduling that decide to switch off/on components according to current traffic situation. Also, two switching off and switching on methods are proposed in order to switch state of components in each node. In addition to sleep-scheduling proposals, in order to achieve more energy saving, an adaptive link rate approach is proposed to reduce capacity of some remaining active links based on their loads. Finally, we simulate all proposals using real network scenarios and evaluate them based on energy conservation and network performance metrics. Results show that our proposals can switch off network nodes and the maximum number of switchable links respectively up to 2% and from 7% to 10% more than existing alternatives in the literature, while the network performance is not altered considerably. Furthermore, evaluation results show that our proposed power-proportional approach can acheive 15% to 35% of energy conservation in the network. Moreover, our proposal can dynamically switch on/off network elements according to current traffic loads, which minimizes the degradation of quality of service offered by the network.