[發明專利]一種用于光網絡的拓撲重構控制方法

有效

• 申請號: 201710767900.2
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107465966B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 孫凝暉;張少龍;元國軍;郭嘉梁;譚光明;邵恩;許剛;肖鵬;王展;張佩珩
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04L12/751
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明提供一種用于光網絡的拓撲重構控制方法，包括：1)獲取光網絡為各個網絡節點之間的線路所提供的帶寬，以生成當前帶寬矩陣；2)獲取應用場景中各個網絡節點之間的負載要求，以生成需求矩陣；3)對所述當前帶寬矩陣與所述需求矩陣進行比較，若所述當前帶寬矩陣不滿足所述需求矩陣，則執行拓撲重構。

技術領域

本發明涉及光互連網絡，尤其涉及光互連網絡的拓撲重構。

背景技術

近年來互聯網產業飛速發展，不斷推出新的網絡應用，使得互聯網用戶數量快速增多；云計算產業的興起與發展，廣大企業將業務部署至私有或公有云計算集群，應用部署的集中使得數據中心規模不斷增長。大型數據中心承載著大數據處理、互聯網應用、云計算、科學計算等多種不同類型的應用，現有數據中心使用固定單一的互連網絡結構來實現高拓展性，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網的連接進行“拓撲重構”，即對于不同的應用場景，根據其自身的流量負載特征，改變原有的網絡連接結構，構造更適合于自身的流量負載特征的拓撲。在傳統的電域交換技術中，受限于物理線路的連接結構，很難實現對拓撲結構的重構。而隨著近年來光傳輸和光交換技術的快速發展，針對由陣列波導光柵路由器(Arrayed Waveguide Grating Router，AWGR)、MEMS光開關、可調諧收發模塊(Tunable TRXs)以及光纖等光器件互連而成的光網絡進行拓撲重構逐漸成為了研究的關注點。在一些研究中發現，利用光路的高帶寬、低延遲和靈活性等特性，可以實現在不改變原有物理連接的基礎上，進行拓撲重構，即實現從源拓撲變換到目的拓撲的過程。在光網絡中，通過交換機或路由器等器件、它們之間的鏈路、以及交換機或路由器的端口構成了所述光網絡的拓撲結構。與傳統電交換網絡不同的是，在光網絡中可以通過調整各個節點之間的流量，使得光網絡表現出性能上的差異以實現對光網絡的拓撲重構。在執行拓撲重構時，當前狀況下的拓撲被稱作為當前拓撲(或源拓撲)，需要通過變換來實現的拓撲被稱作為目的拓撲。

針對已有的一些研究，可以將上述針對光網絡的拓撲重構分為兩類，即靜態拓撲重構和動態拓撲重構。其中，靜態拓撲重構指的是，源拓撲經過重新配置，先斷掉源拓撲中存在但在目的拓撲中不存在的鏈路，然后增添目的拓撲中存在但在源拓撲中不存在的鏈路。相比之下，動態拓撲重構指的是，源拓撲經過一系列中間拓撲并最終變換成為目的拓撲。在拓撲重構的過程中，通過將數據路由到兩個相鄰拓撲的交集上，以減少丟包率。

然而，在現有的拓撲重構方案中，無論是靜態拓撲重構還是動態拓撲重構，均存在以下待改善之處。大多數現有技術并無法保證能夠快速、無間斷、有序地實現拓撲重構的過程。這是由于，在不同的應用場景中，網絡對各個區域的流量負載也會存在不同的需求，然而大多數的現有技術并未考慮針對不同的網絡需求來選取恰當的目的拓撲，而非優選的目的拓撲往往難以使得重構過程向著有益于整個網絡的吞吐、延遲的方向發展。并且，大多數的現有技術的重構準備時間相對較長，例如現有動態拓撲重構的中間拓撲的計算占據了大多數的準備時間，致使難以快速地實現拓撲重構，在重構過程中為網絡資源的使用帶來了不必要的浪費。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種用于光網絡的拓撲重構控制方法，包括：

1)獲取光網絡為各個網絡節點之間的線路所提供的帶寬，以生成當前帶寬矩陣；

2)獲取應用場景中各個網絡節點之間的負載要求，以生成需求矩陣；

3)對所述當前帶寬矩陣與所述需求矩陣進行比較，若所述當前帶寬矩陣不滿足所述需求矩陣，則執行拓撲重構。

優選地，根據所述方法，其中步驟2)包括：

2-1)統計應用場景中各個網絡節點之間的負載，以確定所述負載要求；

2-2)根據所述負載要求確定各個網絡節點之間需要的帶寬，以作為用于生成需求矩陣的數據。