光电混合数据中心网络架构与路由设计

发布时间：2017-04-22 20:04

  本文关键词：光电混合数据中心网络架构与路由设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着云计算技术的不断发展,云计算受到了越来越多人的关注。数据中心网络连接云计算核心基础设施数据中心内部的大规模分布式服务器,自然成为企业和科研单位的研究重点。数据中心网络的发展正面临着巨大的挑战。传统的数据中心网络以电分组交换为核心构建的分层树形架构,随着网络规模的扩大,树形架构网络等分带宽低、网络容量小、能耗高等缺点逐渐显露出来。光电混合数据中心网络架构和全光互连数据中心网络架构将光电路交换技术引入到了数据中心网络中,提高了网络容量,降低了网络能耗,但是光电路交换机较长的配置时间和复杂的管理将会带来较长的数据时延和较高的运营成本。同时,数据中心内部流量具有较高的突发性,用于互联网的路由机制不适用于数据中心的流量调度和路由。因此,设计新的数据中心网络架构和流量路由机制是亟待解决的问题。本论文设计一种混合光波长路由和以太网电分组交换数据中心网络架构,该架构中以太网电分组交换网络和光波长路由网络协同通信。光波长路由网络以循环阵列波导光栅路由器为核心,利用其本身具有的波长循环路由特性将携带有数据的光信号路由到目的端口,整个过程只需要将数据信息调制到相应波长的光载波上,无需对波长路由网络进行配置。论文对提案网络架构进行了成本与能耗分析。数值分析结果显示:相比其他典型的网络架构,提案的混合光波长路由和以太网电分组交换数据中心网络架构能有效的降低网络成本和能耗,特别是在数据中心网络的规模不断增大的情况下。论文对提案网络架构性能进行了理论分析与仿真评价。分析结果表明:利用可调谐波长激光器实现动态波长分配的提案网络架构能有效降低光波长请求阻塞率,提高网络吞吐量,满足数据中心流量对网络带宽的动态需求。论文还根据软件定义网络的数据平面与控制平面分离的思想设计了一种基于软件定义的集中式流量队列管理调度机制。基于软件定义的集中式流量队列管理调度机制的路由控制模块获知全局状态信息,并根据全局状态信息来调度到达的数据流。论文在MATLAB软件上建立数据流量调度过程仿真模型来分析和评价提案的集中式流量队列调度管理机制。仿真结果表明:软件定义的集中式流量队列调度管理机制相比于传统的随机早期检测算法对数据分组进行调度的机制能够降低数据分组丢弃率、提高网络吞吐量。
【关键词】：光电混合数据中心网络 循环阵列波导光栅路由器C-AWGR 光源部署方案 流量队列调度
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP308
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 络研究背景8
• 1.2 研究意义8-10
• 1.3 研究现状10-12
• 1.4 研究内容12-13
• 1.5 论文结构13-14
• 2 数据中心网络架构与路由设计分析14-28
• 2.1 网络架构设计分析14-22
• 2.1.1 电交换数据中心网络15-18
• 2.1.2 光电混合数据中心网络18-20
• 2.1.3 全光互连数据中心网络20-22
• 2.2 流量特征分析22-23
• 2.3 流量路由机制分析23-27
• 2.3.1 分布式路由24-25
• 2.3.2 集中式路由25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 基于C-AWGR的光电混合数据中心网络架构设计28-46
• 3.1 关键光器件技术介绍28-29
• 3.1.1 光收发器28
• 3.1.2 循环阵列波导光栅路由器（C-AWGR）28-29
• 3.2 架构与光源方案设计29-32
• 3.2.1 架构设计30-31
• 3.2.2 三种光源部署方案设计31-32
• 3.3 成本与能耗分析32-39
• 3.3.1 架构成本能耗对比分析32-37
• 3.3.2 光源部署方案成本能耗数值分析37-39
• 3.4 网络性能分析39-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 基于软件定义的流量调度与路由机制46-58
• 4.1 软件定义网络46-47
• 4.2 软件定义流量路由47-50
• 4.2.1 流分类47-48
• 4.2.2 流路径选择48-49
• 4.2.3 流传输光波长分配49-50
• 4.3 流量调度机制50-53
• 4.4 流量调度性能分析53-57
• 4.4.1 流量模型53-54
• 4.4.2 仿真结果54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 总结与展望58-60
• 5.1 总结58-59
• 5.2 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录65
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录65
• B. 作者在攻读硕士学位期间发表的专利目录65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵会群,蒋亚军,孙晶,李正熙,高远;路由联盟建模与震荡检测[J];小型微型计算机系统;2005年09期

2 曲荣欣;张春宏;高远;;基于安全配置准则的路由策略冲突级别的确定[J];计算机工程;2006年11期

3 徐昕;顾云丽;;自私路由及其解决方法[J];科技资讯;2008年29期

4 曹煦晖;;混合式P2P的路由搜索算法[J];集美大学学报(自然科学版);2009年03期

5 唐明董;张国清;杨景;张国强;;互联网可扩展路由[J];软件学报;2010年10期

6 杨锋;;路由策略与策略路由分析及实例一则[J];中国教育网络;2007年11期

7 陈弘,刘彦,高军,杨宇航;路由仲裁技术在交换网络中心建设中的研究和应用[J];计算机工程;2000年02期

8 赵玉震;骨干出口路由策略及节点增容方案探讨[J];电信建设;2003年06期

9 赵会群,孙晶,王国仁,高远;路由网络代数[J];计算机学报;2004年07期

10 段小荣,付爱英,鄢志辉;双网分流的路由策略[J];计算机与现代化;2004年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵会群;孙晶;高远;;一种基于路由网络代数的路由振荡检测算法[A];第十届全国容错计算学术会议论文集[C];2003年

2 严钢;周涛;傅忠谦;汪秉宏;;复杂网络上的有效路由(英文)[A];第二届全国复杂动态网络学术论坛论文集[C];2005年

3 李玉剑;杨涵新;汪秉宏;;信息处理延时情况下通讯网络中路由策略研究[A];第五届全国复杂网络学术会议论文（摘要）汇集[C];2009年

4 郭成安;李建华;李明伟;;自适应分布式路由算法研究的新进展[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

5 周万春;吴博;;一种优化的分层式移动IPv6路由策略的分析与研究[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年

6 孟涛;杜文建;侯志胜;;辽宁省联通169网网络扁平化的路由策略研究与应用[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（中）[C];2009年

7 张雪松;胡九川;郑崇友;钟章队;;基于可能性分布的资源质量路由[A];第12届全国模糊系统与模糊数学学术年会论文集[C];2004年

8 刘晶晶;;煤炭企业网络多出口路由平台的规划与实施[A];煤矿安全、高效、洁净开采——机电一体化新技术学术会议论文集[C];2009年

9 姚谛;胡慧俐;朱培栋;;基于加同态加密机制的互联网路由异常检测[A];全国网络与信息安全技术研讨会论文集（上册）[C];2007年

10 赵会群;孙晶;高远;;路由“活锁”检测方法[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学（CAD/CG）学术会议论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前8条

1 云;全面控制Internet路由[N];中国计算机报;2001年

2 ;线速交换 安全路由[N];中国计算机报;2003年

3 ;智能路由控制改进BGP[N];网络世界;2002年

4 潇潇;会诊中山大学[N];中国电脑教育报;2003年

5 林海;IP地址需双管齐下加速申请[N];中国高新技术产业导报;2006年

6 广州金融高等专科学校 陈华其;以太网直接接入CERNet[N];网络世界;2001年

7 王;面向电信级核心[N];中国计算机报;2001年

8 ;清华比威推出路由器新品[N];通信产业报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 付志鹏;结构化P2P网络抖动的应对策略研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 赵丹;基于逻辑集中控制的网络路由关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 赵阳明;数据中心网络中路由与资源分配问题研究[D];电子科技大学;2015年

4 孙海峰;VANETs路由算法研究[D];电子科技大学;2015年

5 于灏;复杂网络传输及资源限制下负载能力提升问题研究[D];东北大学;2013年

6 王小娟;基于复杂网络理论的虚拟路由通信安全问题研究[D];北京邮电大学;2015年

7 郭华明;标识路由关键技术研究[D];北京交通大学;2010年

8 侯美佳;互联网路由保护研究[D];清华大学;2013年

9 江昊;Internet QoS路由研究[D];武汉大学;2004年

10 包广斌;BGP路由稳定性建模与分析[D];兰州理工大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 谷志群;WSNs中基于网络资源利用效率的层次型路由算法研究[D];河北工程大学;2015年

2 徐金卯;可重构网络中元能力组合及服务路由策略研究[D];郑州大学;2015年

3 王宇飞;3D NoC容错路由算法的研究[D];曲阜师范大学;2015年

4 李长锋;基于能量优化的无线传感器网络非均匀分簇路由算法研究[D];华中师范大学;2015年

5 王丽珍;无线传感器网络中地理位置路由算法研究[D];苏州大学;2015年

6 张群;基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和调度[D];山东大学;2015年

7 张珊珊;面向紧急情况下DTN网络的移动模型和路由算法的研究[D];陕西师范大学;2015年

8 邹剑芬;赣东北地区电力数据网的研究与设计[D];华北电力大学;2015年

9 覃广荣;基于节点位置偏好地点DTN路由算法研究[D];广西大学;2015年

10 刘斌;基于ZigBee协议的无线传感器网络实时路由研究[D];中国矿业大学;2015年

  本文关键词：光电混合数据中心网络架构与路由设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：321150