一种90制造技术

本发明专利技术公开了一种90

【技术实现步骤摘要】
一种90
°
旋转的用户带宽分配方法及电子设备


[0001]本专利技术属于通信
，涉及一种带宽分配方法及系统，具体涉及一种针对在基于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)数据中心光网络中，为用户的带宽请求提供90
°
旋转的带宽分配方法及电子设备，可以提高网络的吞吐量。

技术介绍

[0002]由于数据密集型业务在数据中心中的大规模应用，这些业务的数据传输需要巨大的带宽，对数据中心的带宽提出了严峻的挑战。目前，电交换技术广泛地应用于商业数据中心中，但是电交换技术的传输速率存在瓶颈，无法满足数据中心内部的巨大带宽需求。
[0003]为了应对数据中心的带宽需求，光交换技术可以实现巨大的传输速率，是一种理想传输技术。近些年来，工业界和学术界提出了一些数据中心光网络架构，包括c
‑
through,FSCOI,OSA等，高吞吐量是这些网络架构所追求的目标。尽管FSCOI和OSA等采用了波分复用技术(wavelength division multiplexing，WDM)技术来提高网络容量，但是由于WDM的频谱间隔的粒度是固定不变的，导致了频谱没有被充分利用及网络容量利用效率过低的问题。
[0004]正交频分复用技术(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)可以解决WDM的不足，能够为用户(企业组织、云服务提供商、政府部门等)提供细粒度、按需的带宽分配。因此，在数据中心光网络的架构中，OFDM是一种十分理想的技术选择。
[0005]和骨干网一样，在基于OFDM的数据中心光网络中，光路是用户所分配的带宽资源，具有固定的预留带宽和可持续时间。一旦可持续时间结束，数据中心光网络就停止对该用户提供带宽。但是，为了应对流量的变化，数据中心光网络需要周期性地重构网络，即根据流量来调整网络拓扑。重构网络的周期称为重构时间，也就是光链路的生存时间，所以光链路具有频谱和时间两个资源维度。这些用户的带宽请求(具有频谱和时间两个维度)都是已知的，如何分配用户带宽才能最大化网络吞吐量，是亟需解决的问题。
[0006]为了解决这个问题，一些学者提出了对应的用户带宽分配方法，这类方法是一种0/1整数规划的方法，目标是最大化网络吞吐量，也就是最大化每一个重构周期的网络吞吐量。然而，该方法可以进一步地改进。数据中心光网络对用户的带宽的分配，就是分配其频谱和时间，也就是满足该用户的数据量，数据量等于时间和频谱的乘积，简称为时间频谱积。保持用户的数据量不变，改变其频谱和时间，可以使资源分配更加灵活、提高网络吞吐量。但是，由于数据量是固定的，频谱和时间都是变量，该方法是一种带有平方项的非线性方法，很难求解。

技术实现思路

[0007]在基于OFDM数据光网络中，为了利用频谱和时间的灵活性，本专利技术提出了一种90
°
旋转的用户带宽分配方法及电子设备，即90
°
旋转的用户带宽请求，用户的频谱请求考虑在
光链路的时间维度，用户的时间请求考虑在光链路的频谱维度。
[0008]本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种90
°
旋转的用户带宽分配方法，在用户带宽请求已知和光链路的频谱、重构时间有限的前提下，最大化网络的吞吐量；
[0009]定义G(V,L,T,S)为基于OFDM的数据中心光网络。V是光网络节点的集合，L是光链路的集合。光链路的资源具有时间和频谱两个维度，T是光链路的重构时间；S是光链路的频谱容量；光链路的容量，即时间频谱积为T*S。
[0010]定义用户请求的集合为其中D
ij
＝{D
ij
}，D
ij
＝＜T
ij
,S
ij
＞是用户的带宽请求，D
ij
是共享光链路l
ij
的请求集合。D
ij
表示从源节点V
i
到目的节点V
j
的带宽请求，这两者之间的路由就是光链路l
ij
，其带宽请求是一个矩形，需要的时隙数量和频隙数量分别为T
ij
和S
ij
，时间频谱积为T
ij
*S
ij
。
[0011]定义D
ij
′
＝＜T
ij
′
,S
ij
′
＞是用户带宽请求，需要的时隙数量和频隙数量分别为T
ij
′
和S
ij
′
，它是D
ij
中不同于D
ij
的用户带宽请求。
[0012]数据中心光网络的优化目标为最大网络吞吐量，即其中r
ij
是一个布尔变量，当r
ij
＝1表示D
ij
被服务，即D
ij
被分配时隙和频隙；否则D
ij
＝0表示D
ij
没有被服务。
[0013]数据中心光网络优化受到光链路重构时间约束、光链路频谱容量约束、光链路时间频谱积约束和请求不重叠约束，其中请求不重叠约束考虑请求90
°
旋转，保证请求是个矩形。
[0014]光链路重构时间约束为t
ij
+T
ij
≤T,表示D
ij
被分配的时隙不能超过光链路的重构时间。其中，t
ij
是一个整数变量，表示D
ij
被分配时隙的开始时隙，t
ij
+T
ij
表示其截止时隙。
[0015]光链路频谱容量约束为s
ij
+S
ij
≤S,表示D
ij
被分配的频隙不能超过光链路的频谱容量。其中，s
ij
是一个整数变量，表示D
ij
被分配频隙的开始频隙，s
ij
+S
ij
表示其截止频隙。
[0016]光链路时间频谱积约束为意味着对于许多用户请求共享光链路l
ij
时，其中一些能被分配时、频资源，这些用户请求的时间频谱积之和，必须不大于该光链路的时间频谱积。
[0017]用户请求不重叠约束如下，该约束考虑了请求90
°
旋转，保证了请求是个矩形：
[0018][0019][0020][0021][0022]M＝max(T,S)是一个极大数，用来满足约束条件；c
ij,mn
是一个0/1布尔变量，当D
ij
和D
mn
共享一条光链路l
ij
时，c
ij,mn
＝1，此时D
ij
′
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种90
°
旋转的用户带宽分配方法，其特征在于：在用户带宽请求已知和光链路的频谱、重构时间有限的前提下，最大化网络的吞吐量；定义G(V,L,T,S)为基于OFDM的数据中心光网络；其中，V是光网络节点的集合，L是光链路的集合；光链路的资源具有时间和频谱两个维度，T是光链路的重构时间；S是光链路的频谱容量；光链路的容量，即时间频谱积为T*S；定义用户请求的集合为其中D
ij
＝{D
ij
}，D
ij
＝＜T
ij
,S
ij
＞是用户的带宽请求，D
ij
是共享光链路l
ij
的请求集合；D
ij
表示从源节点V
i
到目的节点V
j
的带宽请求，这两者之间的路由就是光链路l
ij
，其带宽请求是一个矩形，需要的时隙数量和频隙数量分别为T
ij
和S
ij
，时间频谱积为T
ij
*S
ij
；定义D
ij
′
＝＜T
ij
′
,S
ij
′
＞是用户带宽请求，需要的时隙数量和频隙数量分别为T
ij
′
和S
ij
′
，它是D
ij
中不同于D
ij
的用户带宽请求；所述数据中心光网络的优化目标为最大网络吞吐量，即其中r
ij
是一个布尔变量，当r
ij
＝1表示D
ij
被服务，即D
ij
被分配时隙和频隙；否则D
ij
＝0表示D
ij
没有被服务；所述数据中心光网络优化受到光链路重构时间约束、光链路频谱容量约束、光链路时间频谱积约束和请求不重叠约束，其中请求不重叠约束考虑请求90
°
旋转，保证请求是个矩形。2.根据权利要求1所述的90
°
旋转的用户带宽分配方法，其特征在于：光链路重构时间约束为t
ij
+T
ij
≤T,表示D
ij
被分配的时隙不能超过光链路的重构时间；其中，t
ij
是一个整数变量，表示D
ij
被分配时隙的开始时隙，t
ij
+T
ij
表示其截止时隙；光链路频谱容量约束为s
ij
+S
ij
≤S,表示D
ij
被分配的频隙不能超过光链路的频谱容量；其中，s
ij
是一个整数变量，表示D
ij
被分配频隙的开始频隙，s
ij
+S
ij
表示其截止频隙；光链路时间频谱积约束为意味着对于若干用户请求共享光链路l
ij
时，其中一些能被分配时、频资源，这些用户请求的时间频谱积之和，必须不大于该光链路的时间频谱积；用户请求不重叠约束如下，该约束考虑请求90
°
旋转，保证请求是个矩形：旋转，保证请求是个矩形：旋转，保证请求是个矩形：旋转，保证请求是个矩形：M＝max(T,S)是一个极大数，用来满足约束条件；c
ij,mn
是一个0/1布尔变量，当D
ij
和D
mn
共享一条光链路l
ij
时，c
ij,mn
＝1，此时D
ij
′
＝D
mn
，否则c
ij,mn
＝0；α
ij,mn
和β
ij,mn
都是0/1布尔变量，(α
ij,mn
,β
ij,mn
)代表D
ij
和D
mn
在时间和频谱维度的相对位置；z
ij
是一个0/1布尔变量，当z
ij
＝0时表示D
ij
没有90
°
旋转，当z
ij
＝1时表示D
ij
进行了90
°
旋转；当c
ij,mn
≠1时，即D
ij
和D
mn
不共享同一光链路l
ij
时，公式(1)
‑
(4)恒成立，即D
ij
和D
mn
都是矩形且不会重叠；否则，当c
ij,mn
＝1时，即D
ij

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子璇，刘爱军，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：