[發明專利]一種數據中心網絡中鏈路可生存性保護的方法

有效

• 申請號: 201710685214.0
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107493130B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 吳斌;趙志鵬;關巖
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032;H04L12/437
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種數據中心網絡中鏈路可生存性保護的方法，包括：數據中心網絡拓撲中的任意節點要么有2個分支在圈上，要么沒有分支在圈上的定義，定義預置圈為利用網絡中鏈路的空閑帶寬預先形成的環，規定每個圈集中只允許一個圈被保留并用作預置圈；采用斥圈法從所有圈集中找出預置圈；預先分配給預置環的光波束，給每個預置圈分配合適的預置帶寬，滿足100％鏈路保護同時使預置圈的總代價最小；當某條鏈路損壞時，立即根據如下預定的倒換動作建立新的通路：當預置圈上的某條鏈路失效后，直接切換到圈的另一側繼續進行傳輸；當橫跨在預置圈上的某條跨接鏈路失效后，直接切換到跨接鏈路分割的圈的任一側繼續進行傳輸。

技術領域

本發明涉及一種數據中心網絡中鏈路可生存性保護的方法。

背景技術

數據中心是云服務的支撐平臺。隨著云服務的快速發展，數據中心的規模越來越龐大，導致系統功耗過高。如果采用光纖來替換傳統的電纜連接，數據中心的總功耗可以節省70％以上，因此采用光連接的數據中心成為未來技術發展的主要方向，為高性能、大容量、節能的數據中心提供了一個可行的解決方案。然而，一旦數據中心節點間的光纖鏈路斷裂或失效，就會導致業務數據的大量丟失，從而極大的影響數據中心的服務質量。例如，一根包含40個波長通道的光纖，每個通道的傳輸速率按照常規的 10Gbps進行計算，如果該光纖被切斷，則會導致幾十億路通信受到影響。而數據中心網絡中的鏈路可生存性保護指網絡中的鏈路發生任何故障后，能夠快速找到替代路徑使受影響的業務倒換到其它的空閑資源上，重新建立通信。通過網絡自身具備的自愈能力使用戶幾乎感覺不到故障的發生，從而減少因故障造成的經濟損失和社會影響。可見鏈路可生存性保護對數據中心網絡而言意義重大。

目前，數據中心網絡最常用的鏈路保護機制是預置圈，它是一種基于環結構的保護方案，利用空閑資源預先設置的環形通道來實現數據中心網絡中鏈路的快速保護，它區別于其他如增強環法、單向環雙重覆蓋法等。傳統的預置圈算法需要首先通過枚舉圈來形成一個候選集，然后通過整數線性規劃 ILP(Integer Linear Program)約束從候選集中找出一組預置圈。此算法的缺點在于，當網絡的尺寸不斷增大時，不僅候選集的枚舉需要耗費大量的時間，而且ILP的解空間的約束值呈指數增長。因此恢復時間比較長，不能及時實現網絡中鏈路的可生存性保護。尤其是對數據中心網絡而言，由于網絡的高速率、高帶寬特性，對恢復時間要求比較嚴格。

故此，本發明提出了一種預置圈一次性快速形成的方案。

發明內容

本發明的目的在于克服現有環結構保護方案的不足，提供一種數據中心網絡中鏈路可生存性保護的方法。本發明通過圈定義、斥圈法構建ILP約束，從而快速得出一批合適的預置圈來實現數據中心網絡中鏈路可生存性保護方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種數據中心網絡中鏈路可生存性保護的方法，它包括如下步驟：

S1：數據中心網絡拓撲中的任意節點要么有2個分支在圈上，要么沒有分支在圈上的定義，每次形成一組不相鄰的圈集CS_j，規定形成J組CS_j，j∈{1，2，...，J}，定義預置圈為利用網絡中鏈路的空閑帶寬預先形成的環，J也表示規定的預置圈的最大數目，且規定每個圈集中只允許一個圈被保留并用作預置圈；

S2：采用斥圈法從所有圈集中找出J個預置圈，實現步驟為：

S21：將圈上的分支定義成向量，CS_j中各個圈上的每個分支(u，v)最多只有一個方向，用u→v,或者v→u來表示；

S22：將每個圈上向量u→v，節點u定義為頭，節點v定義為尾，給每個節點都臨時標上壓強值p，第j個圈集節點u的壓強定義為第j個圈集節點v的壓強制定義θ是一個二進制變量，當向量u→v 屬于第j個圈集上鏈路時否則向量v→u也是同樣道理；斥圈法要求尾的壓強值一定要高于頭的壓強值,其約束條件為：

其中α表示壓強值增加的幅度；