数据中心光互联网络中节能策略研究
随着云计算的快速发展,作为提供其信息存储与处理的重要载体——数据中心已经成为一种关键的支持互联网功能与应用的基础设施。与此同时,不同数据中心之间的数据备份及信息同步等需求愈发迫切,亟需要通过高容量和高灵活性的传输网来满足数据中心的互联需求。弹性光网络能够根据业务带宽的实际大小,动态调度恰好数量的频隙来建立光路,从而实现多粒度业务的超高带宽灵活传输,这使得弹性光网络成为互联数据中心的最佳选择。然而随着数据中心业务的爆炸性增长,数据中心光互联网络的能耗愈加突出,针对特定数据中心业务进行全网节能设计已经成为广受关注的研究课题。论文主要的研究内容以及创新性分为以下几个部分:为了有效减小数据中心光互联网络的能耗,基于软件定义网络技术提出了一种光路维持时间感知的节能策略。该策略旨在减小网络中因拆建光路产生的巨大开关能耗,即首先结合软件定义网络技术和粒子群优化的反向传播神经网络模型来感知网络中各光路的业务情况;其次对于网络中已完成业务传输而即将被拆除的光路,根据预测结果为该光路设定一个维持时间。通过为空闲光路设定维持时间,可以避免随后为此源目节点对之间的业务请求重新建立光路,从而消除了重新建立光路产生的开关能耗。仿真结果表明,相对传统的没有考虑开关能耗的节能策略,所提策略能够有效减小网络总能耗且能使阻塞率维持在一个合理的范围。上述节能方法主要通过对数据中心光互联网络中的即时预留业务进行预测,根据预测结果决定网络中的光路是否拆除,从而避免了因频繁拆建光路产生的巨大开关能耗。而随着提前预留业务在整个数据中心业务中所占比重的不断增大,以上针对即时预留业务采用业务预测的节能方法不再适用。基于此,针对提前预留业务提出一种考虑功耗的批处理节能策略。即首先组合不同类型的提前预留业务,然后根据光收发器的容量对同一组合内的业务进行打包（批处理）,最后为打包后的业务建立容量恰当的传输光路。同时,考虑网络控制链路的能耗,把当前未被使用的空闲控制链路置于睡眠模式,从而减小网络中因大量空闲控制链路带来的高额能耗。仿真结果表明,所提算法能减小约30%网络能耗且不会提高阻塞率。
- 作者：
- 师劲
- 学位授予单位：
- 重庆邮电大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 吕翊
- 中图分类号：
- TN929.1
- 关键词：
- 弹性光网络；数据中心；节能；光路维持时间；批处理
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