光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)與路由設計.pdf

1、隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展，云計算受到了越來越多人的關注。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡連接云計算核心基礎設施數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的大規(guī)模分布式服務器，自然成為企業(yè)和科研單位的研究重點。
　　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的發(fā)展正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡以電分組交換為核心構(gòu)建的分層樹形架構(gòu)，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，樹形架構(gòu)網(wǎng)絡等分帶寬低、網(wǎng)絡容量小、能耗高等缺點逐漸顯露出來。光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)和全光互連數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)將光電路交換技術(shù)引入到了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中，提高

2、了網(wǎng)絡容量，降低了網(wǎng)絡能耗，但是光電路交換機較長的配置時間和復雜的管理將會帶來較長的數(shù)據(jù)時延和較高的運營成本。同時，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量具有較高的突發(fā)性，用于互聯(lián)網(wǎng)的路由機制不適用于數(shù)據(jù)中心的流量調(diào)度和路由。因此，設計新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)和流量路由機制是亟待解決的問題。
　　本論文設計一種混合光波長路由和以太網(wǎng)電分組交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)，該架構(gòu)中以太網(wǎng)電分組交換網(wǎng)絡和光波長路由網(wǎng)絡協(xié)同通信。光波長路由網(wǎng)絡以循環(huán)陣列波導光柵路由器為核心

3、，利用其本身具有的波長循環(huán)路由特性將攜帶有數(shù)據(jù)的光信號路由到目的端口，整個過程只需要將數(shù)據(jù)信息調(diào)制到相應波長的光載波上，無需對波長路由網(wǎng)絡進行配置。論文對提案網(wǎng)絡架構(gòu)進行了成本與能耗分析。數(shù)值分析結(jié)果顯示：相比其他典型的網(wǎng)絡架構(gòu)，提案的混合光波長路由和以太網(wǎng)電分組交換數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)能有效的降低網(wǎng)絡成本和能耗，特別是在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的規(guī)模不斷增大的情況下。論文對提案網(wǎng)絡架構(gòu)性能進行了理論分析與仿真評價。分析結(jié)果表明：利用可調(diào)諧波長激光器實

4、現(xiàn)動態(tài)波長分配的提案網(wǎng)絡架構(gòu)能有效降低光波長請求阻塞率，提高網(wǎng)絡吞吐量，滿足數(shù)據(jù)中心流量對網(wǎng)絡帶寬的動態(tài)需求。
　　論文還根據(jù)軟件定義網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)平面與控制平面分離的思想設計了一種基于軟件定義的集中式流量隊列管理調(diào)度機制。基于軟件定義的集中式流量隊列管理調(diào)度機制的路由控制模塊獲知全局狀態(tài)信息，并根據(jù)全局狀態(tài)信息來調(diào)度到達的數(shù)據(jù)流。論文在MATLAB軟件上建立數(shù)據(jù)流量調(diào)度過程仿真模型來分析和評價提案的集中式流量隊列調(diào)度管理機制。仿真結(jié)