CN107493197A - 一种针对光网络的拓扑重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对光网络的拓扑重构方法，包括：1)确定用于执行拓扑重构的目的拓扑；2)基于当前拓扑以及所述目的拓扑求解中间拓扑，使得所述中间拓扑中包含所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路以及至少部分非共有链路。

Description

一种针对光网络的拓扑重构方法

技术领域

本发明涉及光互连网络，尤其涉及光互连网络的拓扑重构。

背景技术

近年来互联网产业飞速发展，不断推出新的网络应用，使得互联网用户数量快速增多；云计算产业的兴起与发展，广大企业将业务部署至私有或公有云计算集群，应用部署的集中使得数据中心规模不断增长。大型数据中心中承载着大数据处理、互联网应用、云计算、科学计算等多种不同类型的应用，现有数据中心使用固定单一的互连网络结构来实现高拓展性，但很难高效地满足多种通信特征的需求和灵活的带宽分配。针对这种问题，目前比较高效的解决办法就是针对互联网的连接进行“拓扑重构”，即对于不同的应用场景，根据其自身的流量负载特征，改变原有的网络连接结构，构造更适合于自身的流量负载特征的拓扑。在传统的电域交换技术中，受限于物理线路的连接结构，很难就拓扑结构进行重构。

近年来，随着光传输和光交换技术的不断发展，由阵列波导光栅路由器(ArrayedWaveguide Grating Router，AWGR)、MEMS光开关、可调谐收发模块(Tunable TRXs)以及光纤等光器件互连而成的光网络也获得了长足的进步。利用光路的高带宽、低延迟和灵活性等特性，实现了可以在不改变原有物理连接的基础上，进行拓扑重构。

在现有技术中最为流行的光互连网络的拓扑重构技术大致上分为三类：以Helios光电混合网络为代表的“快速链路重构方法”、以OSA光交换机体系结构为代表的“直接重构方法”、以及以TMA动态拓扑管理系统为代表的“动态重构方法”。

其中，Helios的方案将光网络作为电网络的辅助网络以实现重构，然而这种方案仅可用于链路重构，不能用于针对全局的拓扑重构。

OSA光交换机体系结构的方案通过重新配置MEMS光开关，来实现拓扑重构。在该技术方案中，首先由源拓扑断开目的拓扑中不存在的链路，随后源拓扑连接上目的拓扑中存在的链路。然而，在源拓扑断开目的拓扑中不存在的链路之后，存在致使拓扑结构不连通的情况，尽管其提高了拓扑的变换速度，然而这会导致在拓扑变换过程中存在大量的丢包现象。

TMA光网络拓扑重构的方案提供了动态拓扑变换的可行性，在该技术方案中，源拓扑经过一系列中间拓扑最终变换到目的拓扑，在此过程中任意两个相邻的中间拓扑的交集是连通的，可以先将路由迁移到两个相邻拓扑的交集上，以减少丢包率。然而，这样的方案仅限于针对单层的光网络拓扑进行变换，并不适用于多层光网络拓扑。并且，在上述变换过程中需要多次执行增删链路的操作，致使需要花费较长的时间来实现拓扑变换的整个过程。

综上所述，可以看出在目前的现有技术中缺少一种处理速度快、并且丢包率低的光互连网络的拓扑重构的方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种针对光网络的拓扑重构方法，包括：

1)确定用于执行拓扑重构的目的拓扑；

2)基于当前拓扑以及所述目的拓扑求解中间拓扑，使得所述中间拓扑中包含所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路以及至少部分非共有链路。

优选地，根据所述方法，其中步骤2)包括：

2-1)遵循哈密尔顿回路的原则，确定所述当前拓扑中的环以及所述目的拓扑中的环；

2-2)根据所述当前拓扑中的环以及所述目的拓扑中的环，确定所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路；

2-3)将所述共有链路以及所述目的拓扑的环中的链路作为非共有链路增加到中间拓扑中。

优选地，根据所述方法，其中还包括：

3)基于所述中间拓扑、所述当前拓扑、所述目的拓扑确定需要执行的拓扑变换，在执行第一类拓扑变换之后执行第二类拓扑变换；

其中，所述第一类拓扑变换为在当前拓扑的节点度数大于目的拓扑的节点度数的拓扑变换，所述第二类拓扑变换为除所述第一类拓扑变换以外的其余拓扑变换。

优选地，根据所述方法，其中还包括：

根据所述光网络的结构中的物理连接关系，对所述当前拓扑和所述目的拓扑进行层次划分，以针对所述当前拓扑以及所述目的拓扑的每一层次求解中间拓扑或执行第一类拓扑变换以及执行第二类拓扑变换。

优选地，根据所述方法，其中对所述当前拓扑和所述目的拓扑进行层次划分，包括：

根据所述光网络的结构中的物理连接关系，将并列的多个域内拓扑作为一个层次，将所述域内拓扑连接形成的域间拓扑作为另一个层次，直至完成针对每个层次的划分。

优选地，根据所述方法，其中步骤1)包括：

1-1)获取应用场景中各个网络节点之间的流量需求，以确定流量需求的参数；

1-2)根据所述流量需求的参数，按照能否为大数据流分配短路由的原则，针对存储的每一个网络拓扑进行评分；

1-3)选择评分最好的网络拓扑以作为所述目的拓扑。

优选地，根据所述方法，其中采用以下计算式对存储的每一个网络拓扑进行评分：

其中，Mtopo_k为针对第k个网络拓扑topo_k的评分，n为所述流量需求的参数中数据流的个数，t_i为第i个数据流的大小，N为拓扑数据库中可供选择的拓扑的数量，Ctopk_i为在数据流i上所具有的路由跳数小于等于网络拓扑topo_k的路由跳数的网络拓扑的个数。

优选地，根据所述方法，其中所述数据流的大小为在一设定时间段内数量流量的峰值或平均值。

一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时用于实现如前述任意一项所述的方法。

一种可重构的光网络，其采用如前述任意一项所述的方法进行重构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

基于本发明的技术方案可以获得以下有益的技术效果。遵循保留源拓扑和目的拓扑的公共链路并在中间拓扑中补充非公有链路的原则，可以使得在拓扑变换中相邻拓扑链路的交集是连通的，从而避免在拓扑变换过程中由于链路的不连通而导致的丢包现象，并且减少需要变换的中间拓扑的数量，保证了拓扑变换的低延迟。对需要执行的拓扑变换进行先后次序的划分，优先执行可以产生空余的交换机端口的拓扑变换，保证了后续变换能够快速有序地执行。在执行拓扑重构的过程中，分层次地确定中间拓扑、以及分层次地执行拓扑变换，使得根据本发明的光网络拓扑重构方法可以适用于任意层数的网络拓扑。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是一幅光网络的物理连接示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的针对光网络的拓扑重构方法的流程示意图；

图3是根据本发明的一个实施例提取通信特征流量构建拓扑评估模型并求解匹配流量模式的最优拓扑结构的流程示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的流量需求矩阵；

图5是根据本发明的一个实施例根据结构参数特征对当前拓扑S和目的拓扑D进行层次化分解的流程示意图；

图6是根据本发明的一个实施例求解层次化拓扑中每一层的中间拓扑的流程示意图；

图7是根据本发明的实施例的四种一层光网络拓扑结构示意图；

图8是根据本发明的实施例的二层光网络拓扑重构示意图。

具体实施方式

图1示出了一幅光网络的物理连接示意图，如在背景技术中所介绍地，所述光网络可以在不改变原有物理连接的基础上进行拓扑重构。参考图1，在所述光网络中包括微电机系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMES)以及与所述MEMES相连的多个阵列波导光栅路由器(Array Wave guide Grating Router，AWGR)，每个AWGR通过波长选择开关(wavelength-selective switch，WSS)与相应的可调谐激光器(Tunable TRXs)连接。图1中的C(i,j)表示第i个Region(域)中的第j个Cluster(集群)，INTRA表示域内互连，INTER表示域间互连；一个Cluster(集群)中有16个Rack(机柜)，一个机柜中有若干服务器；每个域内16个Cluster，用一个AWGR连接。

在所述光网络中，通过交换机或路由器等器件、它们之间的链路、以及交换机或路由器的端口构成了所述光网络的拓扑结构。与传统电交换网络不同的是，在光网络中可以通过调整各个节点之间的流量，使得光网络表现出性能上的差异以实现对光网络的拓扑重构。在执行拓扑重构时，当前状况下的拓扑被称作为当前拓扑(或源拓扑)，需要通过变换来实现的拓扑被称作为目的拓扑。

需要说明的是，在本发明中所述的节点的概念是相对的，其并非仅指网络中所使用的路由器或交换机。参考图1，可以看到每个域中共有256个机柜(每个集群中有16个机柜，共有16个集群)，类似地，在同一个MEMS下所连接形成的数据中心中，共有256个集群(每个域中有16个集群，共有16个域)。因此，可以将一个机柜看作是一个节点，也可以将一个集群看作是一个节点，甚至可以将一个服务器看作是一个节点，以作为最小处理单元。

在本发明中，以节点为单位对光网络进行拓扑重构时，节点之间的物理连接关系会影响到光网络拓扑的层次划分。以图1为例，假设将一个集群看作是一个节点，则在一个数据中心中共有256个节点，处于一个域内的集群之间的拓扑构成了域内拓扑(第一层拓扑2)，通过一个共同的MEMS连接的域之间的拓扑构成了域间拓扑(第二层拓扑2)，即所述光网络拓扑的层次为两层。类似地，假设将一个机柜看作是一个节点，则在一个域中共有256个节点，处于一个集群内的机柜之间的拓扑构成了域内拓扑(第一层拓扑1)，处于一个域内的集群之间的拓扑构成了域间拓扑(第二层拓扑1)；这里可以看到，若是将一个集群看作是次小处理单元，则第二层拓扑1可以被看作是该次小处理单元的域内拓扑，那么则可以将通过一个共同的MEMS连接的域之间的拓扑看作是新的域间拓扑(第三层拓扑1)。也就是说，将机柜看作是最小处理单元(节点)时，最多可以将如图1所示出的光网络划分为三层。

可以看出，选择不同的节点，可以获得不同层次数量的拓扑结构。在本发明中并不限制所选择的节点的类型，可以根据复杂度和计算成本的需要选择恰当的节点以作为最小处理单元。

下面将结合附图和具体实施方式具体地介绍本发明所提供的针对光网络的拓扑重构方法，其能够减少中间拓扑的个数、加快拓扑变换的过程。

图2示出了根据本发明的一个实施例的针对光互连网络的拓扑重构方法的流程图。参考图2，所述方法包括：

步骤1.提取当前应用场景中各个网络节点之间的通信特征流量，构建拓扑评估模型并求解匹配流量模式的最优拓扑结构，以作为用于执行拓扑重构的目的拓扑。

在本发明中，可以采用任意现有技术对一段时间内光网络中实际的流量负载进行统计，从而确定当前应用场景下各个网络节点之间所实际需求的带宽以作为所述通信特征流量。根据所获得的通信特征流量可以有针对性地确定需要在各个网络节点之间设置多大的带宽以应对光网络的实际需求。本发明可以通过将所述通信特征流量与离线地存储在数据库中的网络拓扑进行匹配，以确定最符合光网络实际需求的网络拓扑以作为目的拓扑，也可以在线地根据所述通信特征流量生成符合光网络实际需求的目的拓扑。

例如，参考图3所示出的具体实施方式，可以获取应用场景中各个网络节点之间的流量需求，利用所获得的流量需求的参数构造流量需求矩阵(步骤210)；可以在所述流量需求矩阵的第x行第y列中填入在节点x与节点y之间的流量需求，假设共有256个节点，分别以h₁到h₂₅₆表示，则可以得到例如图4所示出的流量需求矩阵，可以看到所述矩阵中的数据以其对角线为对称轴，并且对角线上的元素均为0以表示节点不会与其自身存在拓扑连接关系，所述矩阵中的“1”、“100”分别表示1Mb和100Mb的负载流量；根据所述流量需求的参数，按照能否为大数据流分配短路由的原则，针对存储的每一个网络拓扑进行评分(步骤220)，例如可以采用以下计算式对离线地存储在数据库中的各个网络拓扑进行评分：

其中，Mtopo_k为针对第k个网络拓扑topo_k的评分，n为所述流量需求的参数中数据流的个数，t_i为第i个数据流的大小，N为拓扑数据库中可供选择的拓扑的数量，Ctopk_i为在数据流i上所具有的路由跳数小于等于网络拓扑topo_k的路由跳数的网络拓扑的个数；

在上述评分计算式中，其前半部分为对评分进行归一化处理，以对所有流量的分数求和后进行加权，其后半部分为针对每个数据流提供权重(取对数的计算)，从而选出具有较短路由的拓扑。

所述数据流的大小为在一设定时间段内数量流量的峰值或平均值；根据计算出的结果，选择评分最好的网络拓扑以作为所述目的拓扑(步骤230)。

应当理解，上述具体的实施方式为本发明的优选实施例，在本发明中还可以采用其他现有技术来确定用于执行拓扑重构的当前拓扑以及目的拓扑。

步骤2.根据所述光网络的结构中的物理连接关系，对所述当前拓扑S和所述目的拓扑D进行层次划分。

这里可以采用任意现有技术对根据光网络所采用的物理连接方式对拓扑进行层次划分。可以根据所述光网络的结构中的物理连接关系，将并列的多个域内拓扑作为一个层次，将所述域内拓扑连接形成的域间拓扑作为另一个层次，直至完成针对每个层次的划分；其中，所述域内拓扑指的是在同一个数据中心的一个机柜内的节点之间的连接关系，所述域间拓扑指的是机柜之间的节点的连接关系。

例如，参考图1所示出的光网络的物理连接示意图，可以将一个集群看作是一个节点，以作为最小处理单元，则在同一个MEMS下所连接的数据中心内共有256个节点，可以将处于一个域内的集群之间的拓扑所构成的域内拓扑划分为物理连接关系中的第一层，将通过一个共同的MEMS连接的域之间的拓扑所构成的域间拓扑划分为物理连接关系中的第二层。可以根据物理连接关系中的每一层中当前拓扑S的各个节点之间分配的流量来确定该层的拓扑结构，并且类似地针对所述目的拓扑D进行层次划分。

具体地，参考图5示出的实施例，首先获取用于各层互连的光交换器件个数、TOR上用于各层互连的可调谐光收发器个数等结构参数(步骤310)；然后根据所获得的光网络的物理结构参数，对当前拓扑S和目的拓扑D进行层次化分解(步骤320、步骤330)。

这里针对光网络进行层次化的划分，使得可以针对每一层次进行拓扑变换，应当理解在本发明的一些实施例中还可以省去层次划分的步骤而直接执行随后的步骤，例如可以将一些物理连接关系相对简单的光网络看作单层的拓扑结构而不执行划分层次的步骤。

步骤3.对每一层次的当前拓扑以及所述目的拓扑求解中间拓扑，使得所述中间拓扑中包含所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路以及至少部分非共有链路。

在此步骤中，遵循保留源拓扑和目的拓扑的公共链路并在中间拓扑中补充非公有链路的原则。这里通过保留当前拓扑和目的拓扑的公共链路，使得在拓扑变换中相邻拓扑链路的交集是连通的，从而避免在拓扑变换过程中由于链路的不连通而导致的丢包现象。同时，在中间拓扑中补充非公共链路，可以实现保留原有链路，从而尽可能的减少中间拓扑的个数，加快拓扑变换的过程。

优选地，可以利用哈密尔顿回路的原则，即寻找一条从给定的起点到给定的终点并且沿途恰好经过所有其节点一次的路径，确定当前拓扑和目的拓扑中的环，由环中的各条边来表示链路。参考图6所示出的示例，在执行此步骤时，可以逐层地确定目的拓扑，针对当前层次遵循哈密尔顿回路的原则来确定当前拓扑和目的拓扑中的环(步骤430)，例如，针对D维/层的拓扑结构，首先确定其中第一维/层的环，即若第一维/层的拓扑为偶数，则断开每个环中第一个与最后一个节点相连的边，否则任选两个环，分别断开第一个与最后一个节点相连的边和第一个与第二个节点相连的边，其他的环均断开第一个与最后一个节点和第一个与第二个节点相连的边，然后使得将他们首尾相连，从而形成二维/层的环，以此类推，以形成D维/层中的环；根据所述当前拓扑中的环以及所述目的拓扑中的环，确定所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路(步骤440)，例如在当前拓扑的环中加入目的拓扑环中的边，随后删除目的拓扑环中不存在的边；将所获得的当前拓扑和目的拓扑的共有链路增加到中间拓扑中(步骤450)；将目的拓扑的边作为非共有链路增加到中间拓扑中(步骤460)；针对每个层次完成上述过程。

为了进一步说明步骤3的实施方式，下面提供一段用以解释说明的伪代码。其中，G_L为拓扑G中的光链路L集合。

步骤4.利用所获得的中间拓扑、当前拓扑和目的拓扑，可以确定需要执行的拓扑变换，例如可以经历这样的变换过程，即当前拓扑-中间拓扑1-中间拓扑2-目的拓扑，以从当前拓扑变换到目的拓扑。将每一层的拓扑变换过程分为两类，若第i层源拓扑的节点度数大于第i层目的拓扑节点度数，则为A类；若第i层源拓扑的节点度数小于于第i层目的拓扑节点度数，则为B类。

所述节点度数为图论中的一个概念，即将图抽象为节点的集合和边的集合，若一个图的节点度数为k，则图中的任意节点最多有k条边。在本发明中，可以将其理解为例如“交换机的端口数量”。

步骤5.先进行A类的拓扑变换，再进行B类的拓扑变换。

这里优先执行A类的目的在于，由于在变换前和变换后，交换机的所有端口都被占用，先进行A类的拓扑变换，在保证连通性的前提下，尽可能地产生空余的交换机端口，从而为B类拓扑变换提供保障。

为了更直观的对本发明的内容进行描述，本发明给出一个具体的示例来说明上述技术方案，以二层光网络为例，介绍拓扑结构的选取过程和拓扑重构过程。

在图7中示出了四种一层光网络拓扑结构，每个拓扑结构包含由16个节点组成的一层光网络，分别为2Dtorus(节点度数为4)、4×4hyperX(节点度数为6)、2×8hyperX(节点度数为8)、ring(节点度数为2)。

表2两层光网络的结构参数的示例

拓扑编号	域内拓扑	域间拓扑
			1	2Dtorus(度数为4)	4×4hyperX(度数为6)
2	4×4hyperX(度数为6)	2Dtorus(度数为4)
			3	2×8hyperX(度数为8)	ring(度数为2)
4	ring(度数为2)	2×8hyperX(度数为8)

表2示出了所述两层光网络所采用的域内拓扑和域间拓扑的结构参数，由此通过4种一层光网络组可以合成具有256个节点的4种二层光网络，其中，16组域内拓扑，16组域间拓扑，16×16＝256。具体的连接方式是，假设16组域内拓扑是2Dtorus，可以想象就是16个图7中的2Dtorus。域间拓扑是4×4HyperX，那么可以将16个编号为1的节点连接成图7中的4×4HyperX，这就是一个域间拓扑，同理16个编号为2的节点可以连接成第二个域间拓扑，以此类推，总共可以形成16组域间拓扑。对256个节点依次编号，其中，16组域内拓扑的节点编号范围是[i,i+16)，其中，i＝1,17,33,…,241；16组域间拓扑的节点编号范围是i,i+16,i+32,…,i+240，其中i＝1,2,3,…,16。拓扑数据库中包含这四种拓扑结构组成的二层光网络。假设，当前拓扑的域内拓扑是2×8hyperX，域间拓扑是ring。如图4所示，图中是流量需求矩阵示意图。域间最远点数据流量比较大，如1到240,2到241,…,16到256均为100Mb，其他节点间通信量仅为1Mb。通过评分公式计算拓扑数据库中各个拓扑的得分。

可以看到，图4所示出的流量需求矩阵中的数据流包括h1与h2之间大小为1Mb的数据流、h1和h113之间大小为100Mb的数据流、以及h2和h114之间大小为100Mb的数据流，并且在其余节点之间的数据流均为0。这里，为了简化计算步骤，可以忽略h1与h2之间的数据流，而仅考虑h1和h113之间以及h2和h114之间的流量需求。

表2中编号为1的域间拓扑为4×4hyperX，那么对于h1和h113的数据流而言，可以将h1看作是处于图7所示出的4×4hyperX的①中，将h113看作是处于⑦中(按照域间拓扑的节点编号范围，h1-h16处于域间拓扑4×4hyperX的①中，h1-h16之间采用域内拓扑2Dtorus的方式连接；h17-h33处于域间拓扑4×4hyperX的②中，h17-h33之间采用域内拓扑2Dtorus的方式连接；依次类推，以在4×4hyperX中安排全部h1-h256，此时h113处于域间拓扑4×4hyperX的⑦中，h114处于域间拓扑4×4hyperX的⑧中)。参考图7所示出的4×4hyperX，可以看到从①到⑦之间最少需要两跳，例如从①到③再到⑦。因此，可以将h1和h113之间的路由跳数确定为2。类似地，可以将h2和h114之间的路由跳数确定为2，例如从①到④再到⑧。由此，可以为编号为2-4的拓扑也计算出h1和h113之间以及h2和h114之间的路由跳数。

对于表2中编号为1的拓扑而言，其在h1和h113之间的路由跳数为2，在编号1-4的所有拓扑中只有3个拓扑在h1和h113之间的路由跳数小于等于2，分别为1、2、4号拓扑。类似地，对于在h2和h114之间的路由跳数也是2，也有3个拓扑的路由跳数小于等于2。因此，针对编号为1的拓扑的评分为，

类似地，对于编号为2的域间拓扑2Dtorus在h1和h113之间以及在h2和h114之间的路由跳数均为2，其评分与编号为1的拓扑的评分相同，均为0.2075。

对于编号为3的域间拓扑ring在h1和h113之间以及在h2和h114之间的路由跳数均为7，在编号1-4的所有拓扑中路由跳数小于等于7的拓扑数量为4，因此其评分为，

对于编号为4域间拓扑2×8hyperX在h1和h113之间以及在h2和h114之间的路由跳数均为1，在编号1-4的所有拓扑中路由跳数小于1的拓扑为1，即4号拓扑其本身，因此其评分为，

可以看到，4号拓扑的评分是最高的。因此，选择编号为4的拓扑作为目的拓扑，即域间拓扑是2×8hyperX，域内拓扑是ring。针对上述编号为3的拓扑到编号为4的拓扑的重构过程，可以先拆分为域内拓扑和域间拓扑的重构过程。域内拓扑的节点度数(即每个点连的边的个数)从8下降为2，域间拓扑的节点度数从2上升为8。因此，要先进行域内拓扑的重构，再进行域间拓扑的重构。

如图8所示，图中是二层光网络拓扑重构示意图，其中，域内拓扑重构时的中间拓扑1可以和域间拓扑重构时的中间拓扑1进行合并，域内拓扑重构时的中间拓扑2可以和域间拓扑重构时的中间拓扑2进行合并。因此，拓扑重构过程中总共需要两个中间拓扑。

基于本发明的技术方案可以获得以下有益的技术效果。遵循保留源拓扑和目的拓扑的公共链路并在中间拓扑中补充非公有链路的原则，可以使得在拓扑变换中相邻拓扑链路的交集是连通的，从而避免在拓扑变换过程中由于链路的不连通而导致的丢包现象，并且减少需要变换的中间拓扑的数量，保证了拓扑变换的低延迟。对需要执行的拓扑变换进行先后次序的划分，优先执行可以产生空余的交换机端口的拓扑变换，保证了后续变换能够快速有序地执行。在执行拓扑重构的过程中，分层次地确定中间拓扑、以及分层次地执行拓扑变换，使得根据本发明的光网络拓扑重构方法可以适用于任意层数的网络拓扑。

需要说明的是，上述实施例中介绍的各个步骤并非都是必须的，本领域技术人员可以根据实际需要进行适当的取舍、替换、修改等。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管上文参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种针对光网络的拓扑重构方法，包括：

1)确定用于执行拓扑重构的目的拓扑；

2)基于当前拓扑以及所述目的拓扑求解中间拓扑，使得所述中间拓扑中包含所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路以及至少部分非共有链路。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤2)包括：

2-1)遵循哈密尔顿回路的原则，确定所述当前拓扑中的环以及所述目的拓扑中的环；

2-2)根据所述当前拓扑中的环以及所述目的拓扑中的环，确定所述当前拓扑以及所述目的拓扑中的共有链路；

2-3)将所述共有链路以及所述目的拓扑的环中的链路作为非共有链路增加到中间拓扑中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中还包括：

3)基于所述中间拓扑、所述当前拓扑、所述目的拓扑确定需要执行的拓扑变换，在执行第一类拓扑变换之后执行第二类拓扑变换；

其中，所述第一类拓扑变换为在当前拓扑的节点度数大于目的拓扑的节点度数的拓扑变换，所述第二类拓扑变换为除所述第一类拓扑变换以外的其余拓扑变换。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中还包括：

根据所述光网络的结构中的物理连接关系，对所述当前拓扑和所述目的拓扑进行层次划分，以针对所述当前拓扑以及所述目的拓扑的每一层次求解中间拓扑或执行第一类拓扑变换以及执行第二类拓扑变换。

5.根据权利要求4所述的方法，其中对所述当前拓扑和所述目的拓扑进行层次划分，包括：

根据所述光网络的结构中的物理连接关系，将并列的多个域内拓扑作为一个层次，将所述域内拓扑连接形成的域间拓扑作为另一个层次，直至完成针对每个层次的划分。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤1)包括：

1-1)获取应用场景中各个网络节点之间的流量需求，以确定流量需求的参数；

1-2)根据所述流量需求的参数，按照能否为大数据流分配短路由的原则，针对存储的每一个网络拓扑进行评分；

1-3)选择评分最好的网络拓扑以作为所述目的拓扑。

7.根据权利要求6所述的方法，其中采用以下计算式对存储的每一个网络拓扑进行评分：

<mrow> <msub> <mi>M</mi> <mrow> <msub> <mi>topo</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>log</mi> <mi>N</mi> </msub> <mfrac> <mi>N</mi> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <msub> <mi>topo</mi> <msub> <mi>k</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow>

其中，Mtopo_k为针对第k个网络拓扑topo_k的评分，n为所述流量需求的参数中数据流的个数，t_i为第i个数据流的大小，N为拓扑数据库中可供选择的拓扑的数量，Ctopk_i为在数据流i上所具有的路由跳数小于等于网络拓扑topo_k的路由跳数的网络拓扑的个数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述数据流的大小为在一设定时间段内数量流量的峰值或平均值。

9.一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时用于实现如权利要求1-8中任意一项所述的方法。

10.一种可重构的光网络，其采用如权利要求1-8中任意一项所述的方法进行重构。