Προσομοίωση “πράσινου” οπτικού δικτύου
Creators: name: Πάιδας, Τριαντάφυλλος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Πράσινο” διαδίκτυο
Μείωση κατανάλωσης ενέργειας ενός δικτύου
Μοντέλο MILP/Mixed Integer Linear Programming
Green” internet
Reduction of energy consumption of a network
MILP model

description: Θα μπορούσε κανείς να πει ξεκινώντας την περίληψη της διπλωματικής μας εργασίας, ότι ζούμε σε μια κοινωνία όπου τα μέλη της έχουν αρχίσει ήδη να αποκτούν πρακτική εμπειρία των επιπτώσεων της επανάστασης πληροφορίας στην απλή καθημερινότητα μας. Οι συνεπακόλουθες μεταβολές στους τρόπους επικοινωνίας άρχισαν να κλιμακώνονται στην τελευταία δεκαετία του εικοστού αιώνα με την εξάπλωση του Διαδικτύου, το οποίο, από τεχνικής άποψης, μπορεί να θεωρηθεί ως μια συλλογή τοπικών δικτύων (LANs) με συχνά διαφορετικές αρχιτεκτονικές και οικογένειες πρωτοκόλλων, συνδεδεμένων και ευρισκομένων σε επικοινωνία μεταξύ τους με ένα ζεύγος απλών πλην όμως ιδιαιτέρως ευέλικτων πρωτοκόλλων: του μη προσανατολισμένου σε σύνδεση Πρωτοκόλλου Διαδικτύου (Internet Protocol ή IP) και του προσανατολισμένου σε σύνδεση Πρωτοκόλλου Ελέγχου Μετάδοσης (Transport Control Protocol ή TCP) που τρέχει πάνω από το IP. Καθώς η όρεξη του ανθρώπου για οτιδήποτε του κάνει, ή τουλάχιστον φαίνεται να του κάνει, τη ζωή ευκολότερη έχει συνήθως αυξητικές τάσεις (με όποιο τρόπο μπορεί αυτές να εκφράζονται ανά περίπτωση), ήταν λογικά αναμενόμενο πως η ζήτηση για χωρητικότητα (εύρος ζώνης) δικτύου θα ακολουθούσε τον ίδιο κανόνα. Αυτό που δεν ήταν αναμενόμενο, παρά ταύτα, ήταν η ένταση αυτού του φαινομένου, η οποία πραγματικά δεν έχει προηγούμενο. Όσο το Διαδίκτυο επεκτείνεται στην εμβέλεια, τόσο η κατανάλωση ενέργειας του εξοπλισμού δικτύου αυξάνεται. Αρχικά, να αναφέρουμε ότι ακόμη και σήμερα, το κόστος μετάδοσης και ο εξοπλισμός μεταγωγής θεωρούνται ότι είναι σημαντικά εμπόδια στην εξάπλωση του Διαδικτύου. Αναφορικά με τα Πράσινα Οπτικά Δίκτυα, αυτό που καλούμαστε να πραγματοποιήσουμε είναι η προσομοίωση ενός τέτοιου δικτύου και συγκεκριμένα ενός IP Over WDM, το οποίο θα πρέπει να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια. Για να επιτευχθεί κάτι τέτοιο θα πρέπει να αναπτυχθούν ορισμένες αρχιτεκτονικές που θα βοηθούν με τη σειρά τους στη μείωση της κατανάλωσης της ενέργειας. Μια τέτοια στρατηγική είναι η παράκαμψη μονοπατιών φωτός (lightpath bypass). Επειδή όμως αυτή η στρατηγική “υποφέρει” από χαμηλή επαναχρησιμοποίηση κυψελών, εμείς για να προσομοιώσουμε το δίκτυο μας χρησιμοποιήσαμε ένα μοντέλο που βασίζεται στην παραδοσιακή κυκλοφορία και επικεντρώνεται σε θέματα ενεργειακής απόδοσης που σχετίζονται με την φάση σχεδιασμού ενός WDM οπτικού δικτύου. Αυτό το μοντέλο στοχεύει στην αύξηση του αριθμού των επαναχρησιμοποιούμενων κυψελών. Με αυτόν τον τρόπο θα μειωθεί τόσο το κόστος λειτουργίας του δικτύου, όσο και η θερμότητα που εμφανίζεται σε μεγάλα κέντρα δεδομένων και κόμβους μεταγωγής. Εμείς, αυτό που κάνουμε είναι να αναπτύξουμε μια προσέγγιση που θα βασίζεται στην εικονική τοπολογία. Γίνεται εύρεση όλων των πιθανών διαδρομών φωτός που θα μπορούσαν να επαναχρησιμοποιηθούν στην εικονική τοπολογία. Ως αποτέλεσμα αυτού μοιράζονται περισσότερα ζεύγη κόμβων σε κοινές διαδρομές φωτός και επομένως καταναλώνεται λιγότερη ενέργεια στο δίκτυο. Χαρακτηριστικά, είναι σκόπιμο να αναφερθεί ότι μελέτες έχουν δείξει πως ο αλγόριθμος που εμείς υλοποιούμε, μπορεί να μειώσει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας ενός IP Over WDM δικτύου και πιο συγκεκριμένα η μείωση αυτή μπορεί να φτάσει ένα ποσοστό της τάξεως του 25%-45%. Κλείνοντας, είναι χρήσιμο να τονίσουμε ότι στην προσομοίωση ενός τέτοιου δικτύου, ένας δρομολογητής IP μπορεί να παίξει μείζονα ρόλο, τόσο για την κατανάλωση ενέργειας, όσο και για το κόστος σε ένα IP Over WDM δίκτυο
description: One could say by starting the summary of our diplomatic work that we live in a society where its members have already begun to gain practical experience of the effects of the information revolution on our simple daily routine. The consequent changes in the ways of communication began to escalate in the last decade of the twentieth century with the spread of the Internet, which, from a technical point of view, can be considered as a collection of LANs with often different architectures and families of protocols, connected and located in communication with one pair of simple but highly flexible protocols: the Internet Protocol (IP) and Linked Transmission Control Protocol (TCP) running over IP. As people's appetite for whatever makes, or at least seems to make, life easier, it usually has increasing tendencies (in any way they can be expressed per case), it was reasonably expected that the demand for network bandwidth would followed the same rule. What was unlikely, however, was the intensity of this phenomenon, which really has no precedent. As the Internet expands in scope, both the power consumption of network equipment is increasing. First of all, to mention that, even today, transmission costs and switching equipment are considered to be major barriers to the proliferation of the Internet. With regard to Green Optical Networks, what we are supposed to do is simulate such a network, namely an IP Over WDM, which should consume as little energy as possible. To achieve this, certain architectures will need to be developed to help reduce energy consumption. Such a strategy is bypassing lightpath bypass. However, because this strategy "suffers" from low cell reuse, we used a model based on traditional traffic to focus on energy efficiency issues related to the design phase of a WDM optical network. This model aims to increase the number of reusable cells. This will reduce both the cost of network operation and the heat that occurs in large data centers and switching nodes. We, what we do, are developing a virtual topology-based approach. All possible light paths that could be reused in virtual topology are found. As a result, it shares more pairs of nodes on common light paths and therefore consumes less power on the network. Typically, it is worth mentioning that studies have shown that the algorithm we are implementing can significantly reduce the power consumption of an IP Over WDM network, and in particular this reduction may be as high as 25% -45%. In conclusion, it is useful to emphasize that in simulating such a network, an IP router can play a major role, both for energy consumption and cost in an IP Over WDM network