數(shù)據(jù)中心內(nèi)全光交換結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)中心內(nèi)全光交換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心內(nèi)全光交換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)015034910043 015034910043 繆馨繆馨目錄目錄 課題研究背景 光互連技術(shù) 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 仿真結(jié)果 總結(jié)數(shù)據(jù)中心全光互連研究背景數(shù)據(jù)中心全光互連研究背景典型數(shù)據(jù)中心架構(gòu)典型數(shù)據(jù)中心架構(gòu)主要缺點(diǎn)：高能耗大量通信鏈路多次存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)引起時(shí)延數(shù)據(jù)中心全光互連研究背景數(shù)據(jù)中心全光互連研究背景 流媒體、社交網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算流媒體、社交網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算高帶寬需求業(yè)務(wù)高帶寬需求業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)中心新要求:高帶寬 低時(shí)延 低能耗（降低運(yùn)維成本） 光互連光互連 1.廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離通信網(wǎng)絡(luò)（WANMAN) 高帶寬、低時(shí)延 2.作為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的解決方案 光

2、電結(jié)合 VS 全光互連 （能耗、可擴(kuò)展性）光互連技術(shù)光互連技術(shù)光交換矩陣光交換矩陣通過(guò)將基本的光開(kāi)關(guān)單元組合起來(lái)可以構(gòu)成大規(guī)模的光交換矩陣。常見(jiàn)交換矩陣：Crossbar交換矩陣、Clos交換矩陣、Spanke交換矩陣光交換矩陣光交換矩陣a.crossbarb.closc.spanke光互連技術(shù)光互連技術(shù)光交換器件光交換器件AWGR：陣列波導(dǎo)光柵路由器，特定波長(zhǎng)光信號(hào)循環(huán)方式到達(dá)任意輸出端口。WSS：波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)，劃分到來(lái)的波長(zhǎng)集合到不同端口。SOA：半導(dǎo)體光放大器，交換時(shí)間短，能耗低；激活控制，實(shí)現(xiàn)光交換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。MEMS：通過(guò)反射和折射控制光強(qiáng)和方向；通過(guò)衍射或干涉調(diào)整光的相位，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功

3、能。光互連技術(shù)光互連技術(shù)基于基于MEMSMEMS的光交換結(jié)構(gòu)：的光交換結(jié)構(gòu)：當(dāng)前商用全光交換結(jié)構(gòu)常用技術(shù)輕松升級(jí)到40Gbps，100Gbps或更高速度交換機(jī)重配置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（端口配置時(shí)間20ms）插入損耗較大（自由空間傳播）可擴(kuò)展性問(wèn)題(傳播距離增大，損耗增大)基于基于AWGRAWGR和和SOASOA的光交換器：的光交換器：超高帶寬納秒級(jí)交換速度較低的能耗設(shè)計(jì)時(shí)只需考慮可擴(kuò)展性和時(shí)延 基于和的分布式全光互連架構(gòu)基于和的分布式全光互連架構(gòu)完整系統(tǒng)架構(gòu)：完整系統(tǒng)架構(gòu)：基于和的分布式全光互連架構(gòu)基于和的分布式全光互連架構(gòu)DCM結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：基于和的分布式全光互連架構(gòu)基于和的分布式全光互連架構(gòu) 模塊化

4、可擴(kuò)展性 分布式控制 光分組交換（OPS）Features:仿真仿真OPNET 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)軟件包，它能夠準(zhǔn)確的分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，它是利用統(tǒng)計(jì)分析以及數(shù)學(xué)建模的方式模擬實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的一種平臺(tái)，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者能夠從中獲取網(wǎng)絡(luò)特性相關(guān)的一些參數(shù)。 OPNET Modeler 能夠?qū)⒈容^復(fù)雜的系統(tǒng)通過(guò)層次化以及模塊化的建模方式分解成不同的層次結(jié)構(gòu)，每層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的一部分功能，其中，每一層又經(jīng)由多個(gè)不同的模塊組成，由這些小模塊來(lái)完成更細(xì)微的工作。 建立網(wǎng)絡(luò)域模型建立節(jié)點(diǎn)模型建立進(jìn)程模型阻塞率和時(shí)延在不同系統(tǒng)規(guī)模下與負(fù)載的關(guān)系分析：分析：業(yè)務(wù)負(fù)載增大，業(yè)務(wù)阻塞率和端到端平均時(shí)延都有所增加，但是隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大，阻塞率和端到端平均時(shí)延均有所改善，這主要是因?yàn)殡S著系統(tǒng)規(guī)模的增大，核心交換結(jié)構(gòu)中擁有了更多的通信信道。仿真仿真總結(jié)總結(jié)仿真結(jié)論：仿真結(jié)論： 基于AWGR和SOA的光互連架構(gòu)具備處理數(shù)據(jù)中心流量負(fù)載的能力，并能提供較高的吞吐率和納秒級(jí)的時(shí)延。隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大，系統(tǒng)的阻塞率和端到端平均時(shí)延得到改善，這證明了系統(tǒng)具備較高的可擴(kuò)展能力。問(wèn)題與改進(jìn)問(wèn)題與改進(jìn): 對(duì)于不同