[發明專利]一種基于可重構的OFDM數據中心光網絡的租戶帶寬預留方法

有效

• 申請號: 201810723734.0
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108900436B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 孫詠梅;劉愛軍;紀越峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L12/911
• 分類號: H04L12/911;H04L12/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了是一種基于可重構的OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)數據中心光網絡的帶寬預留方法，該方法是在已知光鏈路的頻譜容量、服務時間和租戶請求的前提下進行的。針對已知的租戶請求進行整數線性規劃建模，目標是最大網絡吞吐量；該方法受到鏈路服務時間約束、鏈路頻譜容量約束和鏈路頻譜時間積約束；該方法保證租戶請求是個矩形，且互不相交，還受到請求選擇性約束。該發明實現簡單，能夠給租戶提供保證的帶寬，提供可預見的服務質量。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，是一種基于可重構的OFDM(orthogonal frequencydivision multiplexing)數據中心光網絡的帶寬預留方法。該方法主要針對數據中心內部的租戶請求，給租戶提供保證的預留帶寬，且最大化網絡的吞吐量。

背景技術

隨著全球網絡流量的指數增長，數據中心承載著許多集群計算的應用業務，正在面臨著帶寬需求增大的巨大壓力。目前的數據中心大多采用電交換，由于電交換的傳輸速率是有限的，這些電數據中心不能滿足巨大的流量需求。

相對于電交換，光交換是一種提高網絡容量的理想技術，這是由于光交換能夠提供巨大的傳輸容量。近些年來，一些科研單位和高校提出了許多光/電混合或全光交換的光數據中心網絡(c-through,Helios,OSA等)，這些網絡的目標是高吞吐量，低延時和低能耗。盡管上述光數據中心采用WDM(wavelength division multiplexing)技術進一步提高網絡容量，但是由于WDM嚴格的交換粒度，導致了網絡容量利用效率過低。

幸運的是，OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)能夠給租戶(企業組織、服務提供商、個人等)提供細粒度且靈活的帶寬分配。因此，對于光數據中心而言，OFDM也是一種非常理想的復用技術。

數據中心的基本功能是給多個租戶提供共享資源。盡管電數據中心和光數據中心都在追求高帶寬，但是，目前的云提供商不給租戶提供保證的帶寬。每個租戶都包含了許多任務，租戶的服務質量依賴于最后一個任務的完成時間。由于不同租戶的許多任務競爭共享的網絡帶寬，以致同一個租戶的許多任務的運行時間的變化幅度很大。這些變化的網絡性能導致租戶的服務質量是不可預測的，且嚴重阻礙了云的適用性，即支持依賴于可預見服務質量的業務，比如面向用戶的web應用、平行的數據應用和科學計算應用。為了解決該問題，在電數據中心，Hitesh Ballani等人提出了帶寬預留的方法，能夠給租戶提供保證的帶寬，可以給租戶提供可預見的服務質量。

在骨干網中，光路具有固定的預留帶寬和持續時間，能夠給租戶提供保證的帶寬。所以在OFDM數據中心光網絡中，光路也能夠給租戶提供保證的帶寬，提供可預見的服務質量。但是骨干網和OFDM數據中心光網絡不一樣。骨干網分為靜態場景和動態場景。我們只考慮在動態場景下，骨干網和OFDM數據中心光網絡的不同。一是，在骨干網中，租戶的請求不是預先知道的，是隨機到達的；而在OFDM數據中心光網絡中，租戶的請求是預先知道的，這是由于該網絡只提供點對點的通信，到達的請求在網絡中等待,直到它們鏈路的建立，所以租戶的請求是已知的。二是，在骨干網中，租戶的請求只能在其到達時分配帶寬資源，而在OFDM數據中心光網絡中，網絡需要重構來應對流量的變化(重構時間，也就是網絡變化的間隙，在數值上等于光鏈路的服務時間)，租戶的請求可以在服務時間內分配帶寬資源。

綜上分析和比較，骨干中的帶寬預留方法不適用于OFDM數據光網絡。本發明針對OFDM數據光網絡中的已知的租戶需求，提出了一種新的帶寬預留方法且最大化網絡吞吐量。

發明內容