一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法，包括：建立或保持有线数据中心网络系统中多个机架间的有线Fat-Tree结构；将有线Fat-Tree结构中的多个机架组网为具有多个pod层的无线2D-Torus结构；根据无线2D-Torus结构的多个pod层与有线Fat-Tree结构计算任意机架对间的路由Pathh。本发明专利技术通过使用建立无线2D-Torus结构组网与已有的有线Fat-Tree机架结构相耦合并使混合结构作为一个整体工作的技术手段，在不改变有线数据中心的已有设备与布局的前提下建立不需要任何控制的跨机架无线连接，在小成本下大幅度扩展有线数据中心，并提升网络灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合通信领域，特别地，涉及一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法。
技术介绍
数据中心是在线应用和基础性服务的基础设施。成千上万的服务器和交换机通过数据中心网络(DCN，datacenternetwork)互联互通。而当前的数据中心网络包括两大主要流派，即有线数据中心和无线数据中心。有线数据中心内部服务器和交换机的组网依赖于有线链路，例如双绞线、光纤。Fat-Tree和VL2便属于这一类；无线数据中心内部的组网主要依靠无线通信链路来实现，要么将机架互联为无线网络，要么将所有服务器和交换机连接成为全无线网络结构。有线数据中心网络存在天然的缺陷。首先，有线数据中心要么是过度超额认购，即使能维持很好的网络性能却大量的成本；要么就是过度从简来降低成本，但却不能保证较好的网络性能。其次，扩展现有的数据中心及其困难和复杂。再次，有线数据中心需要大量的接线和维护成本。最后，大型的有线数据中心通常采用多层结构。导致的结果是两个属于不同机架的服务器，即使物理上距离非常之近也必须采用上层链路才能实现通信。针对现有技术中有线数据中心扩展成本高与灵活性差的问题，目前尚未有有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法，能够在不改变有线数据中心的已有设备与布局的前提下建立不需要任何控制的跨机架无线连接，在小成本下大幅度扩展有线数据中心，并提升网络灵活性。基于上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法，包括：建立或保持有线数据中心网络系统中多个机架间的有线Fat-Tree结构；将有线Fat-Tree结构中的多个机架组网为具有多个pod层的无线2D-Torus结构；根据无线2D-Torus结构的多个pod层与有线Fat-Tree结构计算任意机架对间的路由Pathh。其中，将有线Fat-Tree结构中的多个机架组网为具有多个pod层的无线2D-Torus结构包括：将有线Fat-Tree结构中的多个机架构建为具有m个机架列、每列至多n个机架的矩形结构；在每个机架顶端设置可见光收发器与其他机架通信；在多个机架中设置k个pod，并将每个机架都划入pod中形成k个pod层。并且，在每个机架顶端设置可见光收发器与其他机架通信，为在每个机架顶端对着与相邻机架正交的方向设置4个可见光收发器，可见光收发器电性连接至所在机架的ToR交换机，可见光收发器用于对所在方向上的不同ToR交换机收发信号束。同时，k是偶数，k个pod最多容纳k2/2个机架，无线2D-Torus结构包括k2/2个ToR交换机。同时，无线2D-Torus结构的网络直径是(m+n)/2，m、n满足条件m*(n-1)<k2/2≤m*n。同时，根据无线2D-Torus结构的多个pod层与有线Fat-Tree结构计算任意机架对间的路由Pathh包括：为每个机架按照pod层分配标识并构建pod层逻辑图；计算起始机架所在pod到目标机架所在pod在pod层逻辑图上的路径Pathhp；遴选Pathhp中的每一条无线连接，使得Pathhp的无线连接路径最短，并获得在机架上的路径Pathht；添加聚合层交换机并将需要的有线连接加入Pathht中，获得路由Pathh。并且，标识包括标识前缀与标识后缀，为每个机架按照pod层分配标识并构建pod层逻辑图包括：对于任意x∈[0,k]，随机选取k/2个无标识前缀机架，将被选取机架的标识前缀置为x，并保证任意两个相邻的机架的标识前缀不同；为每个机架设置标识后缀，标识后缀取值范围为0到k/2-1，任意两个标识前缀相同的机架的标识后缀不同；计算当前标识下pod层逻辑图的连通性；重复执行上述步骤多次，选取连通性最大的标识分配方案作为pod层逻辑图生成结果。从上面所述可以看出，本专利技术提供的技术方案通过使用建立无线2D-Torus结构组网与已有的有线Fat-Tree机架结构相耦合并使混合结构作为一个整体工作的技术手段，在不改变有线数据中心的已有设备与布局的前提下建立不需要任何控制的跨机架无线连接，在小成本下大幅度扩展有线数据中心，并提升网络灵活性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法的流程图；图2为现有技术中无线数据中心网络系统中机架之间的连接关系与无线信号传输方式示意图；图3为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，设置于正对光源的信号收发器收到的照度分布图；图4为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，设置于侧对光源的信号收发器收到的照度分布图；图5为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，设置于背对光源的信号收发器收到的照度分布图；图6为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，设置于侧对光源的信号收发器收到的照度分布图；图7为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，混合数据中心网络系统的机架顶层视图；图8为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，VLCcube的机架层逻辑图；图9为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，VLCcube的pod层逻辑图；图10为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，VLCcube与Fat-Tree的平均路径长度-k值柱状比较图；图11为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，VLCcube与Fat-Tree的网络总带宽-k值柱状比较图；图12为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法中，VLCcube与Fat-Tree的pod层连通性度量-k值柱状比较图；图13为根据本专利技术实施例的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与...

【技术保护点】
一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法，其特征在于，包括：建立或保持有线数据中心网络系统中多个机架间的有线Fat‑Tree结构；将所述有线Fat‑Tree结构中的所述多个机架组网为具有多个pod层的无线2D‑Torus结构；根据所述无线2D‑Torus结构的多个pod层与所述有线Fat‑Tree结构计算任意机架对间的路由Pathh。

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路由方法，其特征在于，
包括：
建立或保持有线数据中心网络系统中多个机架间的有线Fat-Tree结构；
将所述有线Fat-Tree结构中的所述多个机架组网为具有多个pod层的无
线2D-Torus结构；
根据所述无线2D-Torus结构的多个pod层与所述有线Fat-Tree结构计
算任意机架对间的路由Pathh。
2.根据权利要求1所述的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路
由方法，其特征在于，将所述有线Fat-Tree结构中的所述多个机架组网为具
有多个pod层的无线2D-Torus结构包括：
将所述有线Fat-Tree结构中的所述多个机架构建为具有m个机架列、每
列至多n个机架的矩形结构；
在所述每个机架顶端设置可见光收发器与其他机架通信；
在所述多个机架中设置k个pod，并将每个机架都划入pod中形成k个
pod层。
3.根据权利要求2所述的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路
由方法，其特征在于，在所述每个机架顶端设置可见光收发器与其他机架通
信，为在所述每个机架顶端对着与相邻机架正交的方向设置4个可见光收发
器，所述可见光收发器电性连接至所在机架的ToR交换机，所述可见光收发
器用于对所在方向上的不同ToR交换机收发信号束。
4.根据权利要求2所述的一种基于可见光通信的混合数据中心组网与路
由方法，其特征在于，所述k是偶数，所述k个pod最多容纳k2/2个机架，
所述无线2D-Torus结构包括k2/2个ToR交换机。
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭得科，罗来龙，任棒棒，苑博，刘云飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43