網絡設備節能控制機制的性能評價

摘要：目前對系統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，分析了系統的節能效果。并且本章對系統不同的屬性值進行了測試，分析了屬性值對系統性能的影響。

關鍵詞：網絡設備 設備節能 性能評價

0 引言

目前對系統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。當仿真模型按照系統本身固定的方式運行時，對系統的動態行為特征進行統計，從而得到相關的性能指標。解析技術采用數學分析法，通過對系統解析模型的建立以及系統的簡化，求得系統的性能指標。本文采用模型技術中的仿真技術對網絡設備節能機制進行分析評價。

1 設備節能QoS路由算法的性能評價

在進行設備節能QoS路由時，本文的實現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，從網絡整體角度考慮節省了能耗。本文對設備節能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，只要網絡設備需要處理或傳輸數據，設備就處于全速工作狀態（設備全速工作狀態功耗設為3500w），只有當設備空閑時，才將設備轉換為睡眠狀態（睡眠狀態功耗設為10w）。

設備能耗評價函數如公式（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表示網絡中正在工作的設備總數，SleepingNodeNum表示網絡中處于睡眠狀態的設備總數。

1.2 端口評價法

“0-1”評價法在通信的節點對個數較多時，節能效果并不理想。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有關，開啟的端口數越多，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，網絡設備的功耗取值不止兩種。設備節能QoS路由算法節能效果有明顯的提高。網絡設備的能耗與開啟的端口數成正比的情況下，網絡設備的能耗有所下降。隨著工作的節點對個數增加，節能比例下降較為緩慢。這樣在相同的能耗下，可以部署更多的網絡設備，從而提高整個網絡的可擴展性。在實際生產中，如果設計出可關閉部分端口的網絡設備，設備在電力消耗方面會節省大量能源，其經濟效益相當的可觀。

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的性能。網絡設備節能控制機制的優化問題首先需要對約束條件以及目標函數進行形式化的描述，可以通過評價網絡設備節能控制機制中某些特定的屬性和設備能耗的關系，來構造最優化的目標函數和約束條件中的最合適變量值。

優化方法能夠為網絡設備節能機制提供相應的理論支持，使系統具有能耗和性能的最優權衡。

下面基于“端口評價法”對性能評價函數中的兩個屬性（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，調整設備的運行功率，節能效果如圖1所示。

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

2.2 設備睡眠功率

在其他性能指標相同的情況下，調整設備的睡眠功率，節能效果如圖2所示。

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

3 結語

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

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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。