1、数据中心内全光交换结构设计,015034910043 缪馨,目录,课题研究背景 光互连技术 总体结构设计 仿真结果 总结,数据中心全光互连研究背景,典型数据中心架构主要缺点： 高能耗 大量通信链路 多次存储-转发引起时延,数据中心全光互连研究背景,流媒体、社交网络、云计算高带宽需求业务数据中心新要求:高带宽低时延低能耗（降低运维成本）光互连1.广泛应用于长距离通信网络（WANMAN)高带宽、低时延2.作为数据中心网络的解决方案光电结合 VS 全光互连（能耗、可扩展性）,光互连技术,光交换矩阵 通过将基本的光开关单元组合起来可以构成大规模的光交换矩阵。常见交换矩阵：Crossbar交换矩阵、Cl
2、os交换矩阵、Spanke交换矩阵,光交换矩阵,a.crossbar,b.clos,c.spanke,光互连技术,光交换器件 AWGR：阵列波导光栅路由器，特定波长光信号循环方式到达任意输出端口。 WSS：波长选择开关，划分到来的波长集合到不同端口。 SOA：半导体光放大器，交换时间短，能耗低；激活控制，实现光交换开关结构。 MEMS：通过反射和折射控制光强和方向；通过衍射或干涉调整光的相位，实现开关功能。,光互连技术,基于MEMS的光交换结构： 当前商用全光交换结构常用技术 轻松升级到40Gbps，100Gbps或更高速度交换机重配置时间过长（端口配置时间20ms） 插入损耗较大（自由空间传
3、播） 可扩展性问题(传播距离增大，损耗增大),基于AWGR和SOA的光交换器：超高带宽 纳秒级交换速度 较低的能耗 设计时只需考虑可扩展性和时延,基于和的分布式全光互连架构,完整系统架构：,基于和的分布式全光互连架构,DCM 结构：,基于和的分布式全光互连架构,模块化 可扩展性 分布式控制 光分组交换（OPS）,Features:,仿真,OPNET一个网络仿真技术软件包，它能够准确的分析复杂网络的性能和行为，它是利用统计分析以及数学建模的方式模拟实际网络的一种平台，使得网络设计者能够从中获取网络特性相关的一些参数。OPNET Modeler 能够将比较复杂的系统通过层次化以及模块化的建模方式分
4、解成不同的层次结构，每层实现系统的一部分功能，其中，每一层又经由多个不同的模块组成，由这些小模块来完成更细微的工作。,阻塞率和时延在不同系统规模下与负载的关系,分析：业务负载增大，业务阻塞率和端到端平均时延都有所增加，但是随着系统规模的增大，阻塞率和端到端平均时延均有所改善，这主要是因为随着系统规模的增大，核心交换结构中拥有了更多的通信信道。,仿真,总结,仿真结论：基于AWGR和SOA的光互连架构具备处理数据中心流量负载的能力，并能提供较高的吞吐率和纳秒级的时延。随着系统规模的增大，系统的阻塞率和端到端平均时延得到改善，这证明了系统具备较高的可扩展能力。问题与改进:对于不同交换采用不同的光交换器件，虽然提高了灵活性，但也增加了控制的难度；控制平面可以考虑从分布式向集中式转变，设计基于SDN的控制方案。,谢 谢！,
