CN115175027B - 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法 - Google Patents

面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115175027B
CN115175027B CN202210761889.XA CN202210761889A CN115175027B CN 115175027 B CN115175027 B CN 115175027B CN 202210761889 A CN202210761889 A CN 202210761889A CN 115175027 B CN115175027 B CN 115175027B
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical channel
server
ring service
index
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210761889.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115175027A (zh
Inventor
李泳成
廖晶晶
沈纲祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN202210761889.XA priority Critical patent/CN115175027B/zh
Publication of CN115175027A publication Critical patent/CN115175027A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115175027B publication Critical patent/CN115175027B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0067—Provisions for optical access or distribution networks, e.g. Gigabit Ethernet Passive Optical Network (GE-PON), ATM-based Passive Optical Network (A-PON), PON-Ring
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q2011/0086—Network resource allocation, dimensioning or optimisation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，该方法通过构建基于Spanke架构的全光交换网络，生成Ring业务序列，并按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务。本发明中基于Spanke架构的全光交换网络，能够降低网络通信延迟，具有大容量、低能耗的优点。本发明中面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，根据网络中服务器、WSS模块的实时连接情况为业务建立光通道，能够灵活分配网络资源，有效降低部署所有业务所需总时间以及缩短业务平均等待时延，有效缓解了Ring业务部署过程中的存在的光通道波长竞争以及资源动态分配问题。

Description

面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法
技术领域
本发明涉及光交换技术领域，特别涉及一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法。
背景技术
随着人工智能、机器学习等计算密集型业务的普及，传统基于电交换网络的数据中心在交换容量、能耗、时延等方面的性能，越来越难以满足各类新兴互联网业务的需求。为应对这一挑战，具有大带宽，低能耗，低时延优势的光交换技术被引入到了数据中心内。
目前，根据光交换技术在数据中心内应用的程度，可以分为光电混合数据中心和全光数据中心。比较两种数据中心，光电混合数据中心中仍存在大量的电交换设备，无法克服电子瓶颈问题，进行大规模组网将带来大量的能源消耗。而全光数据中心突破了电子瓶颈，完全使用光交换机来构建网络，具有低能耗的优势，是目前数据中心领域的研究热点。
目前，构建全光数据中心的波长交换器件端口规模较小，导致全光数据中心中承载不同业务的光通道连接容易在端口处产生波长竞争问题。其次，由于波长交换器件之间的连接固定，需要通过重新配置来调整波长连接，使得承载不同业务的光通道连接容易在波长交换器件处出现竞争，难以实现资源动态分配。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够灵活分配网络资源、有效降低部署所有业务所需总时间以及缩短业务平均等待时延的面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，所述面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法包括以下步骤：
S1、构建基于Spanke架构的全光交换网络，所述全光交换网络包括输入级和输出级两个层级，每个层级为多个WSS模块组成的阵列，输入级中的每个WSS模块与输出级中的每个WSS模块通过唯一的链路连接，服务器通过光收发器与WSS模块建立光路连接；其中，所述服务器包括源节点和目的节点，源节点通过光收发器与输入级WSS模块建立光路连接，目的节点通过光收发器与输出级WSS模块建立光路连接；
S2、给定一个Ring业务集合，按照业务到达时间从先到后进行排序，生成Ring业务序列；其中，将Ring业务单次迭代所需时间定义为基本时间单位，用时隙表示，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙，n为一个Ring业务计算需要的节点数；
S3、按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务，从每个Ring业务到达时隙开始，扫描在接下来的2(n-1)个连续时隙里全光交换网络中是否有足够的空闲服务器作为计算节点组成一个n节点的传输数据环；如果有，则为该Ring业务建立光通道，当前Ring业务部署成功；否则在下一个时隙重新扫描，直到该Ring业务部署成功。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中，利用轮询算法为Ring业务建立光通道。
作为本发明的进一步改进，所述利用轮询算法为Ring业务建立光通道，包括以下步骤：
S31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
S32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
S33、选择路由；包括：
S331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
S332、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则读取当前Ring业务的前一个Ring业务的最后一条光通道的源节点索引sn，此时i＝sn+1，j＝sn+2，按照从小到大的顺序从当前索引开始轮询选择源节点server[i]、目的节点server[j]；如果当前光通道是该业务的第x条光通道(1<x<n)，此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，j＝i+1，按照从小到大顺序从当前索引开始轮询选择目的节点server[j]；如果当前光通道是业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引；在轮询过程中，若所选服务器不可用，则选择下一个服务器；选择好服务器之后，按照WSS索引从小到大的顺序从初始值开始选择输入级WSS模块和输出级WSS模块；若当前WSS模块没有可用端口，则选择下一个WSS模块；重复上述过程直到路由选择成功或者满足终止条件；其中，所述终止条件为：遍历完所有服务器仍没找到可用服务器，或者所选服务器之间没有可用的WSS模块或空闲波长建立连接；
S34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果波长分配失败，则重新选择路由和分配波长；
当满足终止条件时，在下一个时隙重新进行路由和波长分配。
作为本发明的进一步改进，在步骤32中，当不存在可供选择的路由时，移除已完成数据传输的业务的光通道，并释放其占用的服务器、WSS模块和波长资源；然后执行步骤S33。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中，利用随机算法为Ring业务建立光通道。
作为本发明的进一步改进，所述利用随机算法为Ring业务建立光通道，包括以下步骤：
S31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
S32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
S33、选择路由；包括：
S331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
S332、扫描当前时隙网络中所有服务器和WSS模块的连接情况，找出可用的服务器集合和WSS模块集合；
S333、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则从该集合中随机选择源节点server[i]、目的节点server[j]、输入级C1[k]、输出级C2[m]建立连接；如果当前光通道是该业务的第x条光通道(1<x<n)，此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，随机选择可用的server[j]、C1[k]、C2[m]与server[i]建立连接；如果当前光通道是该业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引，随机选择可用的C1[k]、C2[m]、server[i]与server[j]建立连接；
S34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果路由选择失败或者波长分配失败，则在下一个时隙重新选择路由和分配波长。
作为本发明的进一步改进，在步骤32中，当不存在可供选择的路由时，移除已完成数据传输的业务的光通道，并释放其占用的服务器、WSS模块和波长资源；然后执行步骤S33。
本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署系统，其包括：
全光交换网络构建模块，用于构建基于Spanke架构的全光交换网络，所述全光交换网络包括输入级和输出级两个层级，每个层级为多个WSS模块组成的阵列，输入级中的每个WSS模块与输出级中的每个WSS模块通过唯一的链路连接，服务器通过光收发器与WSS模块建立光路连接；其中，所述服务器包括源节点和目的节点，源节点通过光收发器与输入级WSS模块建立光路连接，目的节点通过光收发器与输出级WSS模块建立光路连接；
Ring业务序列生成模块，用于针对给定的一个Ring业务集合，按照业务到达时间从先到后进行排序，生成Ring业务序列；其中，将Ring业务单次迭代所需时间定义为基本时间单位，用时隙表示，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙，n为一个Ring业务计算需要的节点数；
Ring业务部署模块，用于按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务，从每个Ring业务到达时隙开始，扫描在接下来的2(n-1)个连续时隙里全光交换网络中是否有足够的空闲服务器作为计算节点组成一个n节点的传输数据环；如果有，则为该Ring业务建立光通道，当前Ring业务部署成功；否则在下一个时隙重新扫描，直到该Ring业务部署成功。
本发明的有益效果：
本发明中基于Spanke架构的全光交换网络，能够降低网络通信延迟，具有大容量、低能耗的优点。本发明中面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，根据网络中服务器、WSS模块的实时连接情况为业务建立光通道，能够灵活分配网络资源，有效降低部署所有业务所需总时间以及缩短业务平均等待时延，有效缓解了Ring业务部署过程中的存在的光通道波长竞争以及资源动态分配问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明中面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法的流程图；
图2是本发明中基于Spanke架构的全光交换网络的示意图；
图3是本发明中利用轮询算法为Ring业务建立光通道的示意图；
图4是本发明中利用随机算法为Ring业务建立光通道的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，包括以下步骤：
S1、构建基于Spanke架构的全光交换网络，所述全光交换网络包括输入级和输出级两个层级，每个层级为多个WSS模块组成的阵列，输入级中的每个WSS模块与输出级中的每个WSS模块通过唯一的链路连接，服务器通过光收发器与WSS模块建立光路连接；其中，所述服务器包括源节点和目的节点，源节点通过光收发器与输入级WSS模块建立光路连接，目的节点通过光收发器与输出级WSS模块建立光路连接。
其中，不同波长的光信号从不同的输入级WSS模块输入端口进入全光交换网络，可通过算法控制不同波长的光信号的输出端口。
S2、给定一个Ring业务集合，按照业务到达时间从先到后进行排序，生成Ring业务序列；其中，将Ring业务单次迭代所需时间定义为基本时间单位，用时隙(Time Slot,TS)表示，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙，n为一个Ring业务计算需要的节点数；
具体地，给定一个Ring业务集合，业务数量为Nr，每个业务用(n,s,ta,ts,tw)表示。已知Ring业务计算所需节点数n、计算所需资源s，业务到达时间ta随机生成，业务等待时延tw初始值为0，起始传输时间ts初始值为0。当前时隙tc初始值为ta，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙。
S3、按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务，从每个Ring业务到达时隙开始，扫描在接下来的2(n-1)个连续时隙里全光交换网络中是否有足够的空闲服务器作为计算节点组成一个n节点的传输数据环；如果有，则为该Ring业务建立光通道，当前Ring业务部署成功；否则在下一个时隙重新扫描，直到该Ring业务部署成功。
在其中一实施例中，在步骤S3中，利用轮询算法为Ring业务建立光通道。参照图3。
具体地，包括以下步骤：
S31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
S32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
S33、选择路由；其中，一条路由包括：源节点(服务器)-输入级WSS-输出级WSS-目的节点(服务器)；具体地，步骤S33包括：
S331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
S332、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则读取当前Ring业务的前一个Ring业务的最后一条光通道的源节点索引sn，此时i＝sn+1，j＝sn+2，按照从小到大的顺序从当前索引开始轮询选择源节点server[i]、目的节点server[j]；如果当前光通道是该业务的第x条光通道(1<x<n)，此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，j＝i+1，按照从小到大顺序从当前索引开始轮询选择目的节点server[j]；如果当前光通道是业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引；在轮询过程中，若所选服务器不可用，则选择下一个服务器；选择好服务器之后，按照WSS索引从小到大的顺序从初始值开始选择输入级WSS模块和输出级WSS模块；若当前WSS模块没有可用端口，则选择下一个WSS模块；重复上述过程直到路由选择成功或者满足终止条件；其中，所述终止条件为：遍历完所有服务器仍没找到可用服务器，或者所选服务器之间没有可用的WSS模块或空闲波长建立连接；
其中，全光交换网络中服务器数量为N，对应索引0～N-1，在轮询过程中，若所选服务器不可用，则按照索引从小到大顺序选择下一个服务器，若当前服务器索引为N-1，则下一个服务器索引为0。
S34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果波长分配失败，则重新选择路由和分配波长；
当满足终止条件时，在下一个时隙重新进行路由和波长分配。
进一步地，在步骤32中，当不存在可供选择的路由时，移除已完成数据传输的业务的光通道，并释放其占用的服务器、WSS模块和波长资源；然后执行步骤S33。这些服务器、WSS模块和波长资源需要等待一段时间后才能重新用于其他业务光通道建立。
在另一实施例中，在步骤S3中，利用随机算法为Ring业务建立光通道。
具体地，包括以下步骤：
S31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
S32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
S33、选择路由；包括：
S331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
S332、扫描当前时隙网络中所有服务器和WSS模块的连接情况，找出可用的服务器集合和WSS模块集合；
S333、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则从该集合中随机选择源节点server[i]、目的节点server[j]、输入级C1[k]、输出级C2[m]建立连接；如果当前光通道是该业务的第x条光通道(1<x<n)，此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，随机选择可用的server[j]、C1[k]、C2[m]与server[i]建立连接；如果当前光通道是该业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引，随机选择可用的C1[k]、C2[m]、server[i]与server[j]建立连接；
S34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果路由选择失败或者波长分配失败，则在下一个时隙重新选择路由和分配波长。
进一步地，在步骤32中，当不存在可供选择的路由时，移除已完成数据传输的业务的光通道，并释放其占用的服务器、WSS模块和波长资源；然后执行步骤S33。这些服务器、WSS模块和波长资源需要等待一段时间后才能重新用于其他业务光通道建立。
如图2所示，在其中一实施例中，输入级和输出层分别由5个尺寸为5×5的WSS模块组成，对应索引0为4；每个WSS模块支持波长数为5，对应索引0-4。网络中服务器总数为25，对应索引0-24，每个服务器配备了4个光收发器，可支持计算资源为50。
参照图2，给定一个Ring业务集合中的Ring业务数量为100，每个Ring业务计算所需节点数n＝5，计算所需资源s＝50，每个Ring业务完成数据传输需要8个TS，假设每个业务到达时间ta在[0,300)时隙区间内随机生成。通过随机算法和轮询算法部署Ring业务，并比较两种算法的性能指标，即部署所有业务所需总时间和业务平均等待时延，发现轮询算法性能优于随机算法。
本发明中基于Spanke架构的全光交换网络，能够降低网络通信延迟，具有大容量、低能耗的优点。本发明中面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，根据网络中服务器、WSS模块的实时连接情况为业务建立光通道，能够灵活分配网络资源，有效降低部署所有业务所需总时间以及缩短业务平均等待时延，有效缓解了Ring业务部署过程中的存在的光通道波长竞争以及资源动态分配问题。
实施例二
本实施例公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中所述方法的步骤。
实施例三
本实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例中所述方法的步骤。
实施例四
本实施例公开了一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署系统，其包括：
全光交换网络构建模块，用于构建基于Spanke架构的全光交换网络，所述全光交换网络包括输入级和输出级两个层级，每个层级为多个WSS模块组成的阵列，输入级中的每个WSS模块与输出级中的每个WSS模块通过唯一的链路连接，服务器通过光收发器与WSS模块建立光路连接；其中，所述服务器包括源节点和目的节点，源节点通过光收发器与输入级WSS模块建立光路连接，目的节点通过光收发器与输出级WSS模块建立光路连接；
Ring业务序列生成模块，用于针对给定的一个Ring业务集合，按照业务到达时间从先到后进行排序，生成Ring业务序列；其中，将Ring业务单次迭代所需时间定义为基本时间单位，用时隙表示，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙，n为一个Ring业务计算需要的节点数；
Ring业务部署模块，用于按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务，从每个Ring业务到达时隙开始，扫描在接下来的2(n-1)个连续时隙里全光交换网络中是否有足够的空闲服务器作为计算节点组成一个n节点的传输数据环；如果有，则为该Ring业务建立光通道，当前Ring业务部署成功；否则在下一个时隙重新扫描，直到该Ring业务部署成功。
本发明实施例中的基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署系统用于实现前述的面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，因此该系统的具体实施方式可见前文中的面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的上述方法实施例的描述，在此不再展开介绍。
另外，由于本实施例的基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署系统用于实现前述的面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，因此其作用与上述方法的作用相对应，这里不再赘述。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建基于Spanke架构的全光交换网络，所述全光交换网络包括输入级和输出级两个层级，每个层级为多个WSS模块组成的阵列，输入级中的每个WSS模块与输出级中的每个WSS模块通过唯一的链路连接，服务器通过光收发器与WSS模块建立光路连接；其中，所述服务器包括源节点和目的节点，源节点通过光收发器与输入级WSS模块建立光路连接，目的节点通过光收发器与输出级WSS模块建立光路连接；
S2、给定一个Ring业务集合，按照业务到达时间从先到后进行排序，生成Ring业务序列；其中，将Ring业务单次迭代所需时间定义为基本时间单位，用时隙表示，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙，n为一个Ring业务计算需要的节点数；
S3、按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务，从每个Ring业务到达时隙开始，扫描在接下来的2(n-1)个连续时隙里全光交换网络中是否有足够的空闲服务器作为计算节点组成一个n节点的传输数据环；如果有，则为该Ring业务建立光通道，当前Ring业务部署成功；否则在下一个时隙重新扫描，直到该Ring业务部署成功；
步骤S3中，利用轮询算法为Ring业务建立光通道；所述利用轮询算法为Ring业务建立光通道，包括以下步骤：
S31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
S32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
S33、选择路由；包括：
S331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
S332、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则读取当前Ring业务的前一个Ring业务的最后一条光通道的源节点索引sn，此时i=sn+1，j=sn+2，按照从小到大的顺序从当前索引开始轮询选择源节点server[i]、目的节点server[j]；如果当前光通道是该业务的第x条光通道（1<x<n），此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，j=i+1，按照从小到大顺序从当前索引开始轮询选择目的节点server[j]；如果当前光通道是业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引；在轮询过程中，若所选服务器不可用，则选择下一个服务器；选择好服务器之后，按照WSS索引从小到大的顺序从初始值开始选择输入级WSS模块和输出级WSS模块；若当前WSS模块没有可用端口，则选择下一个WSS模块；重复上述过程直到路由选择成功或者满足终止条件；其中，所述终止条件为：遍历完所有服务器仍没找到可用服务器，或者所选服务器之间没有可用的WSS模块或空闲波长建立连接；
S34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果波长分配失败，则重新选择路由和分配波长；
当满足终止条件时，在下一个时隙重新进行路由和波长分配；
或者，步骤S3中，利用随机算法为Ring业务建立光通道，所述利用随机算法为Ring业务建立光通道，包括以下步骤：
A31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
A32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
A33、选择路由；包括：
A331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
A332、扫描当前时隙网络中所有服务器和WSS模块的连接情况，找出可用的服务器集合和WSS模块集合；
A333、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则从该集合中随机选择源节点server[i]、目的节点server[j]、输入级C1[k]、输出级C2[m]建立连接；如果当前光通道是该业务的第x条光通道（1<x<n），此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，随机选择可用的server[j]、C1[k]、C2[m]与server[i]建立连接；如果当前光通道是该业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引，随机选择可用的C1[k]、C2[m]、 server[i]与server[j]建立连接；
A34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果路由选择失败或者波长分配失败，则在下一个时隙重新选择路由和分配波长。
2.如权利要求1所述的面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，其特征在于，在步骤S32中，当不存在可供选择的路由时，移除已完成数据传输的业务的光通道，并释放其占用的服务器、WSS模块和波长资源；然后执行步骤S33。
3.如权利要求1所述的面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法，其特征在于，在步骤A32中，当不存在可供选择的路由时，移除已完成数据传输的业务的光通道，并释放其占用的服务器、WSS模块和波长资源；然后执行步骤A33。
4.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-3中任意一项所述方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-3任意一项所述方法的步骤。
6.一种面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署系统，其特征在于，包括：
全光交换网络构建模块，用于构建基于Spanke架构的全光交换网络，所述全光交换网络包括输入级和输出级两个层级，每个层级为多个WSS模块组成的阵列，输入级中的每个WSS模块与输出级中的每个WSS模块通过唯一的链路连接，服务器通过光收发器与WSS模块建立光路连接；其中，所述服务器包括源节点和目的节点，源节点通过光收发器与输入级WSS模块建立光路连接，目的节点通过光收发器与输出级WSS模块建立光路连接；
Ring业务序列生成模块，用于针对给定的一个Ring业务集合，按照业务到达时间从先到后进行排序，生成Ring业务序列；其中，将Ring业务单次迭代所需时间定义为基本时间单位，用时隙表示，业务数据传输所需时间为2(n-1)个时隙，n为一个Ring业务计算需要的节点数；
Ring业务部署模块，用于按照先后顺序依次部署所述Ring业务集合中的每个Ring业务，从每个Ring业务到达时隙开始，扫描在接下来的2(n-1)个连续时隙里全光交换网络中是否有足够的空闲服务器作为计算节点组成一个n节点的传输数据环；如果有，则为该Ring业务建立光通道，当前Ring业务部署成功；否则在下一个时隙重新扫描，直到该Ring业务部署成功；
利用轮询算法为Ring业务建立光通道；所述利用轮询算法为Ring业务建立光通道，包括以下步骤：
S31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
S32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
S33、选择路由；包括：
S331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
S332、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则读取当前Ring业务的前一个Ring业务的最后一条光通道的源节点索引sn，此时i=sn+1，j=sn+2，按照从小到大的顺序从当前索引开始轮询选择源节点server[i]、目的节点server[j]；如果当前光通道是该业务的第x条光通道（1<x<n），此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，j=i+1，按照从小到大顺序从当前索引开始轮询选择目的节点server[j]；如果当前光通道是业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引；在轮询过程中，若所选服务器不可用，则选择下一个服务器；选择好服务器之后，按照WSS索引从小到大的顺序从初始值开始选择输入级WSS模块和输出级WSS模块；若当前WSS模块没有可用端口，则选择下一个WSS模块；重复上述过程直到路由选择成功或者满足终止条件；其中，所述终止条件为：遍历完所有服务器仍没找到可用服务器，或者所选服务器之间没有可用的WSS模块或空闲波长建立连接；
S34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果波长分配失败，则重新选择路由和分配波长；
当满足终止条件时，在下一个时隙重新进行路由和波长分配；
或者，利用随机算法为Ring业务建立光通道，所述利用随机算法为Ring业务建立光通道，包括以下步骤：
A31、扫描当前时隙全光交换网络中的服务器集合server、输入级WSS模块集合C1和输出级WSS模块集合C2的连接情况；
A32、根据连接情况判断是否存在可供选择的路由，当存在可供选择的路由时，执行步骤S33；
A33、选择路由；包括：
A331、设置当前光通道源节点索引为i、目的节点索引为j、输入级WSS模块索引为k、输出级WSS模块索引为m，初始值均为0；
A332、扫描当前时隙网络中所有服务器和WSS模块的连接情况，找出可用的服务器集合和WSS模块集合；
A333、如果当前光通道是该Ring业务的第1条光通道，则从该集合中随机选择源节点server[i]、目的节点server[j]、输入级C1[k]、输出级C2[m]建立连接；如果当前光通道是该业务的第x条光通道（1<x<n），此时i为第x-1条光通道的目的节点索引，随机选择可用的server[j]、C1[k]、C2[m]与server[i]建立连接；如果当前光通道是该业务的第n条光通道，此时i为第n-1条光通道目的节点索引，j为第1条光通道源节点索引，随机选择可用的C1[k]、C2[m]、 server[i]与server[j]建立连接；
A34、当路由选择成功时，则遍历所选路由上所有的波长，将第一个可用波长分配给该路由；如果波长分配成功，则光通道建立成功；如果路由选择失败或者波长分配失败，则在下一个时隙重新选择路由和分配波长。
CN202210761889.XA 2022-06-30 2022-06-30 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法 Active CN115175027B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210761889.XA CN115175027B (zh) 2022-06-30 2022-06-30 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210761889.XA CN115175027B (zh) 2022-06-30 2022-06-30 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115175027A CN115175027A (zh) 2022-10-11
CN115175027B true CN115175027B (zh) 2023-06-23

Family

ID=83489711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210761889.XA Active CN115175027B (zh) 2022-06-30 2022-06-30 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115175027B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115714937A (zh) * 2022-11-03 2023-02-24 北京邮电大学 基于阵列波导光栅的全光交换分布式强化学习系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102137313A (zh) * 2011-04-29 2011-07-27 东北大学 一种wdm光网络中的基于子树的多播业务量疏导方法
CN114553361A (zh) * 2022-01-26 2022-05-27 中天宽带技术有限公司 全光波长转换器的确定方法和装置、存储介质及电子设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6690848B2 (en) * 2001-06-29 2004-02-10 Nortel Networks Limited Metropolitan photonic switch
CN101370312B (zh) * 2007-08-17 2010-12-29 电子科技大学 一种基于环路的混合交换光网络的构造方法
EP2306664A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-06 Alcatel Lucent Method for configuring an all-optical network
TWI424704B (zh) * 2009-12-25 2014-01-21 Ind Tech Res Inst 都會型光封包交換網路的媒體存取控制裝置及方法
CN103580771B (zh) * 2013-11-11 2016-01-20 清华大学 基于时间同步的全光时片交换方法
US20170134089A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-11 Mohammad Mehdi Mansouri Rad System and method of configuring an optical network
EP4229369A1 (en) * 2020-10-14 2023-08-23 University of Rochester Random ring photonic integrated circuit spectrometer
CN113726442B (zh) * 2021-09-02 2022-07-19 苏州大学 一种基于全光波长转换的路由和波长分配方法及装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102137313A (zh) * 2011-04-29 2011-07-27 东北大学 一种wdm光网络中的基于子树的多播业务量疏导方法
CN114553361A (zh) * 2022-01-26 2022-05-27 中天宽带技术有限公司 全光波长转换器的确定方法和装置、存储介质及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN115175027A (zh) 2022-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0614291A1 (en) All-optical network architecture
Wang et al. Joint optimization of latency and deployment cost over TDM-PON based MEC-enabled cloud radio access networks
CN115175027B (zh) 面向基于Spanke架构全光交换数据中心的Ring业务部署方法
CN106407154B (zh) 一种片上光网络拓扑及数据传输方法
Ali Optimization of splitting node placement in wavelength-routed optical networks
Tang et al. Effective*-flow schedule for optical circuit switching based data center networks: A comprehensive survey
CN102769563A (zh) 路由计算方法及装置
Banerjee et al. Heuristic algorithms for constructing optimized structures of linear multihop lightwave networks
Szymanski A fiber optic hypermesh for SIMD/MIMD machines
Lu et al. Asymmetric CDC ROADM architecture for efficient support of bi-directional asymmetric traffic demands
Banerjee et al. Heuristic algorithms for constructing near-optimal structures of linear multihop lightwave networks
Yu et al. Migration-aware dynamic connection provisioning in optical networks evolving from fixed grid to flexible grid
Luo et al. Achieving ultralow-latency optical interconnection for high performance computing (HPC) systems by joint allocation of computation and communication resources
Larhlimi et al. Neural Best Fit Void Filling Scheduler in fixed time for optical burst switching
CN115623365B (zh) 全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道
CN100428655C (zh) 一种光分组传输网中的节点结构及光信道设置方法
Billah et al. Topology based placement of multicast capable nodes for supporting efficient multicast communication in WDM optical networks
Liu et al. Longest path reroute to optimize the optical multicast routing in sparse splitting WDM networks
Somani et al. Wavelength assignment algorithms for wavelength routed interconnection of LANs
Lin et al. Distributed Services Provisioning in an All-Optical Switching Based Edge Data Center Network
Yu et al. When Electronic Spine-Leaf Meets Optical Torus: A Hybrid Optical-Electronic Data Center Network
Liu et al. Adaptive Cross-Layer Bandwidth Defragmentation for Multi-band Optical Network
CN116367024A (zh) Dragonfly全光数据中心网络的业务部署方法、系统及光通道
CN116015460A (zh) 一种业务部署方法及相关设备
Tamarapalli et al. Normalized cuts for wavelength converter placement

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant