面向光電混合數(shù)據(jù)中心交換層的資源分配問題研究.pdf

1、大數(shù)據(jù)時(shí)代下，網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)井噴式增長，數(shù)據(jù)中心流量模型也由以傳統(tǒng)的南北向流量為主向東西向?yàn)橹鬓D(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆蓚鹘y(tǒng)的電分組交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎蚬怆娀旌暇W(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲葸M(jìn)。因在控制平面中的集中管控優(yōu)勢，軟件定義網(wǎng)絡(luò)在光電混合數(shù)據(jù)中心中得到廣泛應(yīng)用。本文將圍繞軟件定義的光電混合數(shù)據(jù)中心研究其數(shù)據(jù)平面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制平面的互通、光電混合拓?fù)涞馁Y源動(dòng)態(tài)分配以及光網(wǎng)絡(luò)物理層資源的分配問題。
　　本文為軟件定義光電混合數(shù)據(jù)中心中數(shù)據(jù)平面設(shè)計(jì)了扁平環(huán)

2、形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在扁平化拓?fù)渲性O(shè)計(jì)了一個(gè)匯聚緩沖層，為網(wǎng)絡(luò)提供及時(shí)可達(dá)的分組交換鏈路，以避免光交換設(shè)備重配置時(shí)延帶來的網(wǎng)絡(luò)丟包和抖動(dòng)。軟件定義的光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)屬于“異構(gòu)—跨層”網(wǎng)絡(luò)，存在調(diào)度機(jī)制差異和控制平面的不互通等問題。本文提出了一種面向軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制平面的資源動(dòng)態(tài)調(diào)度方案，方案采用光電分離控制，控制器間采用短工協(xié)同模式工作，來實(shí)現(xiàn)“異構(gòu)—跨層”網(wǎng)絡(luò)中控制平面的互通以及網(wǎng)絡(luò)層資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度。短工協(xié)同模式包含一對(duì)并行處理環(huán)，即為快

3、速相應(yīng)請(qǐng)求的新請(qǐng)求響應(yīng)環(huán)和混合資源優(yōu)化利用的周期性調(diào)整環(huán)。在周期性調(diào)整環(huán)中，為實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化利用，本文將流量分為大象流和老鼠流，對(duì)流量進(jìn)行管理:為大象流分配光通道，為老鼠流提供電通道。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)調(diào)度方案可有效地理混合資源。為提高無源光網(wǎng)絡(luò)的可生存性，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于OpenFlow的光鏈路故障監(jiān)測與恢復(fù)方法。該方法使用探測報(bào)文周期性地探測鏈路是否出現(xiàn)故障，當(dāng)探測到光鏈路故障時(shí)，該方法首先自動(dòng)調(diào)用路由算法計(jì)算恢復(fù)鏈路，隨后

4、基于該恢復(fù)鏈路對(duì)受影響的流量進(jìn)行切換。
　　針對(duì)數(shù)據(jù)中心中光網(wǎng)絡(luò)物理層頻帶利用率低，本文結(jié)合軟件定義網(wǎng)絡(luò)提出一種基于塊狀交織頻分復(fù)用(B-IDFMA)技術(shù)的傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)在發(fā)送端采用摻鉺光纖放大器(EDFA)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大處理，在接收端采用優(yōu)化的信道均衡方法，仿真模擬了速率為25Gb/s、距離為100公里的雙邊帶傳輸。接收端五種信道均衡方法的仿真比較結(jié)果顯示，最小均方誤差(LMMSE)信道估計(jì)方法具有良好的性能和較低的算法復(fù)雜