数据中心光互联网络中跨层抗毁策略研究

发布时间：2020-06-23 16:58

【摘要】：弹性光网络凭借其大容量、高带宽、低时延等优势,极大地满足了数据中心间的互联需求。但是,网络的可靠性也面临前所未有的挑战,任何一根光纤发生故障都会导致海量的数据中心业务发生中断。因此,亟需设计更为有效的抗毁策略来实现中断业务的快速可靠恢复。抗毁策略主要包括保护策略和恢复策略,两者各有优缺点。同时,在数据中心业务的高突发、大带宽的特性下,网络负载情况变化较大。由此看来,在数据中心光互联网络中如何根据网络负载状况,设计不同的抗毁策略成为研究的重点问题。为此,本文面向轻负载和重负载两种不同网络环境,分别提出基于可靠性感知的跨层动态保护策略和基于多路径传输机制的跨层恢复策略。为了满足数据中心光互联网络中业务的可靠性要求,同时降低保护资源开销,提出一种基于可靠性感知的跨层保护策略。首先,建立软件定义的IP over弹性光网络架构,在该架构中通过IP层和光层控制器的协同合作,将业务的实时可靠性告知光层,使光层充分了解业务特性。在此基础上,光层控制器根据业务实时可靠性的变化,在确保业务的实时可靠性要求得到满足的前提下动态调整光层的保护资源。同时,设计最小资源占用块释放方法,选择最合理的保护光路释放顺序,可以进一步提高网络资源利用率。仿真结果表明,该保护策略在充分保证业务可靠性的同时,可以取得较低的资源开销和阻塞率。然而在重负载时,往往没有冗余的保护资源,此时占用资源更少的恢复策略成为网络抗毁的更有效手段。但是在对业务恢复时,由于负载较重,受可用资源限制会导致恢复成功率不高。为此,提出一种基于多路径传输机制的跨层恢复策略。在软件定义IP over弹性光网络架构中,通过IP层和光层控制器的协同合作,实现网络资源的跨层联合分配。在此基础上,IP层控制器根据受损业务的带宽大小以及光层的资源情况,可将业务在IP层分离以实现跨层多路径恢复。最后,计算每条备选子路径的频谱利用熵并将路径选择问题转化为0/1背包模型,从而选出频谱利用最合理的方案。仿真结果表明,该恢复策略可以有效提高恢复成功率以及降低阻塞率。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】