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)時代下，網(wǎng)絡流量呈現(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為主轉變，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡拓撲由傳統(tǒng)的電分組交換網(wǎng)絡拓撲向光電混合網(wǎng)絡拓撲演進。因在控制平面中的集中管控優(yōu)勢，軟件定義網(wǎng)絡在光電混合數(shù)據(jù)中心中得到廣泛應用。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)平面的拓撲結構、控制平面的互通、光電混合拓撲的資源動態(tài)分配以及光網(wǎng)絡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)平面設計了扁平環(huán)

2、形拓撲結構，在扁平化拓撲中設計了一個匯聚緩沖層，為網(wǎng)絡提供及時可達的分組交換鏈路，以避免光交換設備重配置時延帶來的網(wǎng)絡丟包和抖動。軟件定義的光電混合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡屬于“異構—跨層”網(wǎng)絡，存在調(diào)度機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)絡控制平面的資源動態(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，來實現(xiàn)“異構—跨層”網(wǎng)絡中控制平面的互通以及網(wǎng)絡層資源的動態(tài)調(diào)度。短工協(xié)同模式包含一對并行處理環(huán)，即為快

3、速相應請求的新請求響應環(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，對流量進行管理:為大象流分配光通道，為老鼠流提供電通道。實驗結果表明，動態(tài)調(diào)度方案可有效地理混合資源。為提高無源光網(wǎng)絡的可生存性，本文設計并實現(xiàn)了一種基于OpenFlow的光鏈路故障監(jiān)測與恢復方法。該方法使用探測報文周期性地探測鏈路是否出現(xiàn)故障，當探測到光鏈路故障時，該方法首先自動調(diào)用路由算法計算恢復鏈路，隨后

4、基于該恢復鏈路對受影響的流量進行切換。
　　針對數(shù)據(jù)中心中光網(wǎng)絡物理層頻帶利用率低，本文結合軟件定義網(wǎng)絡提出一種基于塊狀交織頻分復用(B-IDFMA)技術的傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)在發(fā)送端采用摻鉺光纖放大器(EDFA)對光信號進行放大處理，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果顯示，最小均方誤差(LMMSE)信道估計方法具有良好的性能和較低的算法復雜