網(wǎng)絡設備節(jié)能控制機制的性能評價

摘要：目前對系統(tǒng)性能的評價一般采用實驗/測

量和模型/建模兩種技術，本文對系統(tǒng)進行了性能評價，分別采用兩種評價方法：“0-1”評價法和端口評價法，分析了系統(tǒng)的節(jié)能效果。并且本章對系統(tǒng)不同的屬性值進行了測試，分析了屬性值對系統(tǒng)性能的影響。

關鍵詞：網(wǎng)絡設備 設備節(jié)能 性能評價

0 引言

目前對系統(tǒng)性能的評價一般采用實驗/測量和模型/建模兩種技術。仿真技術采用軟件仿真原理，通過構造仿真模型，逼真、詳盡地描述所設計的系統(tǒng)。當仿真模型按照系統(tǒng)本身固定的方式運行時，對系統(tǒng)的動態(tài)行為特征進行統(tǒng)計，從而得到相關的性能指標。解析技術采用數(shù)學分析法，通過對系統(tǒng)解析模型的建立以及系統(tǒng)的簡化，求得系統(tǒng)的性能指標。本文采用模型技術中的仿真技術對網(wǎng)絡設備節(jié)能機制進行分析評價。

1 設備節(jié)能QoS路由算法的性能評價

在進行設備節(jié)能QoS路由時，本文的實現(xiàn)方法是按照路徑進行選路時盡可能避開空閑設備，這樣空間設備能有足夠的空閑時間進入睡眠狀態(tài)，從網(wǎng)絡整體角度考慮節(jié)省了能耗。本文對設備節(jié)能QoS路由算法的性能采用兩種不同的評價方法：“0-1”評價法和“端口評價法”。

1.1 “0-1”評價法

在實際情況下，只要網(wǎng)絡設備需要處理或傳輸數(shù)據(jù)，設備就處于全速工作狀態(tài)（設備全速工作狀態(tài)功耗設為3500w），只有當設備空閑時，才將設備轉換為睡眠狀態(tài)（睡眠狀態(tài)功耗設為10w）。

設備能耗評價函數(shù)如公式（1）所示，其中Pw表示設備的運行功率， Ps表示設備的睡眠功率，WorkingNodeNum表示網(wǎng)絡中正在工作的設備總數(shù)，SleepingNodeNum表示網(wǎng)絡中處于睡眠狀態(tài)的設備總數(shù)。

1.2 端口評價法

“0-1”評價法在通信的節(jié)點對個數(shù)較多時，節(jié)能效果并不理想。因此，本文提出了端口評價法。因此本文提出一個假設，設備的功耗與此時設備開啟的端口數(shù)有關，開啟的端口數(shù)越多，設備功耗越大，該評價法稱為“端口評價法”。按照這種性能評價方法，網(wǎng)絡設備的功耗取值不止兩種。設備節(jié)能QoS路由算法節(jié)能效果有明顯的提高。網(wǎng)絡設備的能耗與開啟的端口數(shù)成正比的情況下，網(wǎng)絡設備的能耗有所下降。隨著工作的節(jié)點對個數(shù)增加，節(jié)能比例下降較為緩慢。這樣在相同的能耗下，可以部署更多的網(wǎng)絡設備，從而提高整個網(wǎng)絡的可擴展性。在實際生產(chǎn)中，如果設計出可關閉部分端口的網(wǎng)絡設備，設備在電力消耗方面會節(jié)省大量能源，其經(jīng)濟效益相當?shù)目捎^。

2 不同的屬性值對算法的影響

本文通過建立模型對設備節(jié)能QoS路由算法進行評價，模型中包含很多屬性，選擇不同的屬性值進行仿真對算法的評價結果不同。由于系統(tǒng)固有的相關性和差異性，使用單個屬性并不能很好地評價系統(tǒng)的性能。網(wǎng)絡設備節(jié)能控制機制的優(yōu)化問題首先需要對約束條件以及目標函數(shù)進行形式化的描述，可以通過評價網(wǎng)絡設備節(jié)能控制機制中某些特定的屬性和設備能耗的關系，來構造最優(yōu)化的目標函數(shù)和約束條件中的最合適變量值。

優(yōu)化方法能夠為網(wǎng)絡設備節(jié)能機制提供相應的理論支持，使系統(tǒng)具有能耗和性能的最優(yōu)權衡。

下面基于“端口評價法”對性能評價函數(shù)中的兩個屬性（設備運行功率和睡眠功率）選取不同的值，分析該屬性值對設備節(jié)能QoS算法的影響，并找到該算法最合適的屬性值。

2.1 設備運行功率

不同的網(wǎng)絡設備全速工作時的運行功率不同，在其他屬性值相同的情況下，調(diào)整設備的運行功率，節(jié)能效果如圖1所示。

由圖1可以看出，網(wǎng)絡設備的運行功率越大，節(jié)能效果越好。一般大型網(wǎng)絡設備的功率較大，這就說明本文提出的節(jié)能機制在大型的設備上節(jié)能效果更佳。

2.2 設備睡眠功率

在其他性能指標相同的情況下，調(diào)整設備的睡眠功率，節(jié)能效果如圖2所示。

由圖2可以看出，網(wǎng)絡設備的睡眠功率對設備節(jié)能效果影響不大，因為在評價公式中，睡眠功率與運行功率相比非常小，所以對網(wǎng)絡設備節(jié)能效果影響也不大。

3 結語

本文對系統(tǒng)進行了性能評價，分別采用兩種評價方法：“0-1”評價法和端口評價法，分析了系統(tǒng)的節(jié)能效果。并且本章對系統(tǒng)不同的屬性值進行了測試，分析了屬性值對系統(tǒng)性能的影響。

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作者簡介：

王超（1972-），女，遼寧朝陽人，信息工程系副主任，副教授，研究方向：軟件開發(fā)。