[發(fā)明專利]一種針對光網(wǎng)絡的拓撲重構方法

有效

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• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107493197B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 孫凝暉;郭嘉梁;元國軍;張少龍;譚光明;許剛;肖鵬;臧大偉;張佩珩;安學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 11280 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 王勇<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發(fā)明提供一種針對光網(wǎng)絡的拓撲重構方法，包括：1)確定用于執(zhí)行拓撲重構的目的拓撲；2)基于當前拓撲以及所述目的拓撲求解中間拓撲，使得所述中間拓撲中包含所述當前拓撲以及所述目的拓撲中的共有鏈路以及至少部分非共有鏈路。

技術領域

本發(fā)明涉及光互連網(wǎng)絡，尤其涉及光互連網(wǎng)絡的拓撲重構。

背景技術

近年來互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，不斷推出新的網(wǎng)絡應用，使得互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量快速增多；云計算產(chǎn)業(yè)的興起與發(fā)展，廣大企業(yè)將業(yè)務部署至私有或公有云計算集群，應用部署的集中使得數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷增長。大型數(shù)據(jù)中心中承載著大數(shù)據(jù)處理、互聯(lián)網(wǎng)應用、云計算、科學計算等多種不同類型的應用，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心使用固定單一的互連網(wǎng)絡結構來實現(xiàn)高拓展性，但很難高效地滿足多種通信特征的需求和靈活的帶寬分配。針對這種問題，目前比較高效的解決辦法就是針對互聯(lián)網(wǎng)的連接進行“拓撲重構”，即對于不同的應用場景，根據(jù)其自身的流量負載特征，改變原有的網(wǎng)絡連接結構，構造更適合于自身的流量負載特征的拓撲。在傳統(tǒng)的電域交換技術中，受限于物理線路的連接結構，很難就拓撲結構進行重構。

近年來，隨著光傳輸和光交換技術的不斷發(fā)展，由陣列波導光柵路由器(ArrayedWaveguide Grating Router，AWGR)、MEMS光開關、可調(diào)諧收發(fā)模塊(Tunable TRXs)以及光纖等光器件互連而成的光網(wǎng)絡也獲得了長足的進步。利用光路的高帶寬、低延遲和靈活性等特性，實現(xiàn)了可以在不改變原有物理連接的基礎上，進行拓撲重構。

在現(xiàn)有技術中最為流行的光互連網(wǎng)絡的拓撲重構技術大致上分為三類：以Helios光電混合網(wǎng)絡為代表的“快速鏈路重構方法”、以OSA光交換機體系結構為代表的“直接重構方法”、以及以TMA動態(tài)拓撲管理系統(tǒng)為代表的“動態(tài)重構方法”。

其中，Helios的方案將光網(wǎng)絡作為電網(wǎng)絡的輔助網(wǎng)絡以實現(xiàn)重構，然而這種方案僅可用于鏈路重構，不能用于針對全局的拓撲重構。

OSA光交換機體系結構的方案通過重新配置MEMS光開關，來實現(xiàn)拓撲重構。在該技術方案中，首先由源拓撲斷開目的拓撲中不存在的鏈路，隨后源拓撲連接上目的拓撲中存在的鏈路。然而，在源拓撲斷開目的拓撲中不存在的鏈路之后，存在致使拓撲結構不連通的情況，盡管其提高了拓撲的變換速度，然而這會導致在拓撲變換過程中存在大量的丟包現(xiàn)象。

TMA光網(wǎng)絡拓撲重構的方案提供了動態(tài)拓撲變換的可行性，在該技術方案中，源拓撲經(jīng)過一系列中間拓撲最終變換到目的拓撲，在此過程中任意兩個相鄰的中間拓撲的交集是連通的，可以先將路由遷移到兩個相鄰拓撲的交集上，以減少丟包率。然而，這樣的方案僅限于針對單層的光網(wǎng)絡拓撲進行變換，并不適用于多層光網(wǎng)絡拓撲。并且，在上述變換過程中需要多次執(zhí)行增刪鏈路的操作，致使需要花費較長的時間來實現(xiàn)拓撲變換的整個過程。

綜上所述，可以看出在目前的現(xiàn)有技術中缺少一種處理速度快、并且丟包率低的光互連網(wǎng)絡的拓撲重構的方案。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種針對光網(wǎng)絡的拓撲重構方法，包括：

1)確定用于執(zhí)行拓撲重構的目的拓撲；

2)基于當前拓撲以及所述目的拓撲求解中間拓撲，使得所述中間拓撲中包含所述當前拓撲以及所述目的拓撲中的共有鏈路以及至少部分非共有鏈路。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中步驟2)包括：

2-1)遵循哈密爾頓回路的原則，確定所述當前拓撲中的環(huán)以及所述目的拓撲中的環(huán)；

2-2)根據(jù)所述當前拓撲中的環(huán)以及所述目的拓撲中的環(huán)，確定所述當前拓撲以及所述目的拓撲中的共有鏈路；

2-3)將所述共有鏈路以及所述目的拓撲的環(huán)中的鏈路作為非共有鏈路增加到中間拓撲中。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中還包括：