[发明专利]一种光流交换网络调度方法及光流交换系统

说明书

本发明公开了一种光流交换网络调度方法及光流交换系统，系统中的每个节点主要由一个IP交换机和一个光交叉连接模块组成，每个IP交换机设置一个光流交换模块，光流交换模块中包含虚拟输出队列、链路‑波长‑时间资源表、源路由表、调度模块、控制包收发模块、电/光转换模块、交换控制模块以及时钟模块。源节点在发送光数据流的同时，为虚拟输出队列中的光数据流请求提前启动光路预约，检测多个目的节点对应光路的可用情况，并结合队头请求优先级和光数据流传输时长，找出最早的可用光路并为光路预约一个时间段。本发明的有益效果为：1、网络中不需要集中调度节点，各节点执行分布式调度，计算复杂度低；2、光路调度计算和数据传输同时进行，缩短了数据传输的头部时间，能够提高网络吞吐量和降低平均排队等待时间，优化带宽利用率；3、在链路波长资源的调度分配中加入时间维度，能够提高算法的性能；4、可以基于现有网络设备进行部署，应用条件成熟。

技术领域

本发明涉及光通信网络，尤其涉及一种光流交换网络调度方法及光流交换系统。

背景技术

光流交换是一种面向下一代全光交换网络的技术，适用于政府部门、金融机构、数据中心和电信运营商对于端到端的海量数据高速传输、数据迁移、数据灾备等的需求。光流交换的基本思想是为每一个端到端的数据传输(称为光数据流)请求动态地建立一条专用的全光域连接。光流交换网络的技术框架基于现有的网络架构，每个网络节点由一个IP交换机和一个全光交换节点组成。网络控制功能和数据转发功能在逻辑上被解耦合为控制平面和数据平面：控制平面包括IP交换机和连接它们的控制信道(控制信道可以是光纤信道，在逻辑上独立于数据信道)，负责光数据流请求的处理和数据传输通路的建立/释放；数据平面由全光交换节点和光纤信道连接组成，负责光数据流的交换和传输。

控制平面为每个光数据流请求建立一条粒度为单个波长的光路(指端到端的路径上一条波长连续的信道)，并在传输结束后立即释放光路。以当前商用单波长信道的最高速率100Gbps为例，传送一张蓝光光碟的数据(约50GB)所用时长为秒级，传送1TB数据的时长为分钟级。这样高度动态的应用场景要求波长信道的调度分配必须快速高效，因为光路的建立和拆除需要一定的时间(秒级)。另一方面，由于一般的网络拓扑结构具有内部阻塞特性，导致预约可用光路所耗费的时间相比于光数据流传输时长(即光路保持时长)不可忽略。在传统的光流交换调度方法中，源节点输入队列中的光数据流请求是在当前的数据流传输完成并释放发送端口之后才开始新的光路预约，因此相应的波长信道在预约过程中处于闲置状态，降低了网络的信道利用率和吞吐量，增加了平均排队等待时延。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足而提供一种光流交换网络调度方法及光流交换系统，该调度方法针对网络的链路波长分配问题，在传统的路由波长分配(RWA)基础上扩展了时间维度上的分配，在源节点发送光数据流的同时为输入缓存中的光数据流请求提前开展光路预约，以增加信道利用率。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种光流交换网络调度方法，每个源节点独立建立和释放光路，源节点在发送光数据流的同时，为虚拟输出队列中的光数据流请求提前启动光路预约，检测多个目的节点对应光路的可用情况，并结合队头请求优先级和光数据流传输时长，找出最早的可用光路并为光路预约一个时间段；具体包括如下步骤：

(1)、源节点收到用户的光数据流请求时，根据请求的目的节点，将它保存到虚拟输出队列中对应的子队列队尾；

(2)、源节点的调度模块启动光路预约：调度模块从虚拟输出队列的非空子队列中，按照队头的光数据流请求的优先级，从高到低选取N＝min{M,K}个队头请求，其中M表示当前非空子队列的总数，K是多目的地址检测参数；源节点为这些光数据流请求生成N个探测控制包，分别发往所选的N个不同的目的节点，再由目的节点发回源节点；探测控制包根据路径上各节点的链路-波长-时间资源表，采集所经链路上全部波长的可用时间信息；