面向数据中心的光网络架构及资源优化机制研究

发布时间：2021-04-19 16:15

　　数据中心是以智慧城市、智能交通、智能医疗和精准农业等为代表的新型云服务的信息基础设施,是云服务的性能引擎,具有重要的研究和应用价值。而数据中心光网络,采用了光交换技术,极大提升了数据中心的容量,同时也有效地避免了光-电-光转换,近些年来受到了广泛的关注。目前,关于数据中心光网络的研究主要聚焦在网络架构,这是由于网络直径、数据中心的流量特征（高扇出和集群流量）、网络架构特征（可重构和不可重构）驱使了传统网络架构的重新设计;同时,数据中心光网络的资源优化也是非常值得研究的,原因是数据中心光网络需要支持新的通信模式,光路的建立也会受到数据中心光网络架构可重构的制约,这些都对资源优化提出了新的挑战。本文从数据中心流量特征、新型的通信模式和网络架构特征入手,研究数据中心光网络架构及资源优化,具体而言,本文主要创新和贡献包括:（1）针对波长选择开关所带来的端口容量不均匀的问题和多级互联中网络直径过大的问题,提出了一种基于波长选择开关的低网络直径的数据中心光网络架构（SWSS）。SWSS是一种不可重构的两级网络架构,第一级是通过完全图的结构互联多个波长选择开关（WSS）的波长端口形成基本构建块,解决... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
符号对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 数据中心光网络架构及其资源优化
        1.2.1 光网络技术简介
        1.2.2 数据中心光网络架构及资源优化所面临的挑战
        1.2.3 数据中心光网络架构及资源优化的研究现状
    1.3 论文主要研究工作
    1.4 论文结构安排
    参考文献
第二章 基于波长选择开关的低网络直径的数据中心光网络架构
    2.1 低网络直径的网络架构设计
        2.1.1 基本构造单元的内部互联方式
        2.1.2 基本构造单元的外部互联方式
        2.1.3 联接特性
    2.2 性能评估
        2.2.1 随机流量下的性能评估
        2.2.2 非随机流量下的性能评估
    2.3 本章小结
    参考文献
第三章 基于集群的高扇出可扩展的数据中心光互联网络架构
    3.1 基于集群的光网络架构设计
        3.1.1 数据平面的设计
        3.1.2 控制平面的设计
    3.2 性能评估
        3.2.1 热点流量下的性能评估
        3.2.2 不同集群内部热点流量下的性能评估
        3.2.3 可扩展性及成本的评估
    3.3 本章小结
    参考文献
第四章 正交频分复用数据中心光网络中并行流的路由频谱分配
    4.1 并行流的路由频谱分配问题
        4.1.1 路由波长分配问题
        4.1.2 静态的并行流路由频谱分配问题
        4.1.3 静态的并行流路由频谱分配机制
    4.2 并行流路由频谱分配的整数线性规划模型的设计
        4.2.1 常量和变量的数学符号
        4.2.2 目标和约束条件
    4.3 基于并行流排序的启发式算法
        4.3.1 并行流流量最大优先排序算法
        4.3.2 贪婪插入算法
    4.4 性能评估
        4.4.1 小网络拓扑下的性能评估
        4.4.2 大网络拓扑下的性能评估
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 可重构的正交频分复用数据中心光网络中的用户带宽预留
    5.1 周期性可重构的步骤
    5.2 基于背包的频谱时间分配问题
    5.3 基于背包的频谱时间分配的整数线性规划模型设计
        5.3.1 符号和变量
        5.3.2 目标函数和约束条件
    5.4 基于流量排序的启发式算法
        5.4.1 最大频谱优先算法
        5.4.2 最大时间优先算法
        5.4.3 最大数据量优先算法
        5.4.4 模拟退火算法
    5.5 性能评估
        5.5.1 小网络拓扑下的性能评估
        5.5.2 大网络拓扑下的性能评估
    5.6 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 工作展望
附录 缩略语表
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]Directional Routing Algorithm for Deep Space Optical Network[J]. Lei Guo,Xiaorui Wang,Yejun Liu,Pengchao Han,Yamin Xie,Yuchen Tan.  中国通信. 2017(01)
[2]Prospects and research issues in multi-dimensional all optical networks[J]. Yuefeng JI,Jiawei ZHANG,Yongli ZHAO,Xiaosong YU,Jie ZHANG,Xue CHEN.  Science China（Information Sciences）. 2016(10)
[3]Cost Effective Scheme for OLT in Next Generation Passive Optical Access Network Based on Noise Free Optical Multi Carrier[J]. Rahat Ullah,Bo Liu,Qi Zhang,Qinghua Tian,Amjad Ali,Yousaf Khan,Feng Tian,M.Azam Zia,Haseeb Ahmad,Lijia Zhang,Xiangjun Xin.  中国通信. 2016(06)
[4]Dual-layer efficiency enhancement for future passive optical network[J]. Yuefeng JI,Xiaoxiong WANG,Shizong ZHANG,Rentao GU,Tonglu GUO,Zhaozhi GE.  Science China（Information Sciences）. 2016(02)
[5]SONET和SDH系列的比较研究[J]. 高敬杰.  长春邮电学院学报. 1995(02)



本文编号：3147886