数据中心无源光互联关键技术研究

发布时间：2021-03-21 08:29

　　近年来,随着云计算、社交网络、虚拟现实等应用兴起和普及,全球网络流量呈指数增长。而数据中心作为构建信息高速公路的关键环节,在全球范围的信息互联中担当着越来越重要的角色。快速增长的数据流量在各类数据中心内存储,处理,计算,传输,并根据用户的请求进行即时响应。根据预测,大型数据中心的带宽需求将每四年增加二十倍。传统的数据中心已无法满足容量及能耗方面的要求,日渐增大的带宽压力与可承担能耗之间的矛盾难以调和,亟需新的互联架构和传输技术来应对大容量、高能效、低时延等多重挑战。光传输技术作为一种大容量,低能耗的通信方式正逐步覆盖包括数据中心在内的短距通信场景。另一方面,数据中心的网络交换部分仍主要基于商用交换机,大量的光电光转换极大的限制了数据中心的能耗及时延性能。也亟需新的互联架构、交换技术及相应的协议来满足未来数据中心容量、能耗、时延方面的要求。针对上述挑战,本文面向低能耗的数据中心光互联进行了无源光互联技术研究;针对其本地性、突发性、并发性的流量特性,设计了多种基于光耦合器的无源光互联结构;针对光耦合器分光损耗所导致的功率预算紧张,提出了一套针对该结构的可扩展性研究方法,其中包含物理层多重因... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

典型的通信网络架构

图 1-2 三层结构的数据中心示意图中心流量特点据中心的流量分布特点对于高性能数据中心的设计及建造尤为量的理论模型还鲜少有相关报道，我们只能从大型数据中心运测报告[21]–[23]中得出相关结论。数据中心的流量分布特点与数, 主要有以下几点：性：在数据中心内部，如果数据流的目的地址在同一个机柜 流。反之，如果数据流流向其他机柜，则称之为 Inter-rack 流同数据中心的类型有关，譬如校园网或私人数据中心，intra-r的 10—40%， 而在大型云数据中心里，80%的数据流量发生些数据流的交换都经由 ToR 交换机进行处理。性：在数据中心内，一台服务器常常同时向多台服务器发送

图 1-4 用户请求报文的响应路径 低能耗的数据中心结构前文所述，目前基于商用电交换机的数据中心难以支持可持续增长，高数据中心结构的研究与建设迫在眉睫。许多研究人员将光交换引入数据代高能耗的电交换机以此来降低数据中心整体的能耗。这其中包括光电全光互联结构。电混合的结构中具有代表性的有 c-through[30]以及 Helios[31]，如图 1-5 所hrough 采取了分组交换与电路交换结合的数据中心网络结构，每个 ToR以太网交换机和光电路交换机相连接。相类似的，Helios 则在现行的数络中引入了光微电机系统（micro-electro-mechanical system, MEMS）交 系统，并采取了商用的光模块和收发机来实现光传输。每一个集群交换色的光收发机及 WDM 收发机，其中无色的光收发机（如 10 G SFP+模

【参考文献】：
期刊论文
[1]时隙间迭代的输入队列交换机Round-Robin调度算法[J]. 吴俊,陈晴,罗军舟.  软件学报. 2005(03)
[2]平面阵列波导光栅及其在WDM系统中的应用前景[J]. 雷红兵,欧海燕,王红杰,胡雄伟,杨沁清,王启明.  光电子技术与信息. 2000(03)
[3]总线型交换集线器系统的设计与实现[J]. 史美萍,刘琼,窦文华,王滨华.  计算机工程与应用. 1999(07)



本文编号：3092552