混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源分配的通用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體涉及一種混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源分配的通用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，大數(shù)據(jù)應(yīng)用的興起推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)傳輸大塊數(shù)據(jù)的需求。在科學(xué)領(lǐng)域中，如高能物理與核物理技術(shù)、天體物理學(xué)、納米材料科學(xué)和基因組學(xué)等學(xué)科的研究中會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，并需將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞澜绺鞯氐挠?jì)算中心進(jìn)行處理、分析。然而，在傳統(tǒng)的分組交換網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行大塊數(shù)據(jù)的傳輸是比較困難的，它會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中丟包率的大幅上升。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)量較小的交互應(yīng)用與大塊數(shù)據(jù)一起傳輸時(shí)，交互應(yīng)用的傳輸完成時(shí)間會(huì)大大增加，降低了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男省?br>[0003]在通信技術(shù)領(lǐng)域中，分組和電路混合的交換結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期以來被視為一種能有效節(jié)約成本并且合適傳輸大塊數(shù)據(jù)的方法。這種混合交換結(jié)構(gòu)將分組交換與電路交換結(jié)構(gòu)起來，并且同時(shí)結(jié)合這兩種交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)建設(shè)的成本、能耗。分組交換技術(shù)通過統(tǒng)計(jì)復(fù)用的方式提高了資源的利用率并且有較高的靈活性。電路交換技術(shù)通過建立端到端的連接保證服務(wù)質(zhì)量，并且相比與分組交換有更低的能耗。
[0004]在現(xiàn)有的混合交換系統(tǒng)研究中，研究人員主要致力于設(shè)計(jì)可靠、有效的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且針對(duì)不同的交換技術(shù)與應(yīng)用場(chǎng)景提出了不同的設(shè)計(jì)方案。研究成果證明了混合交換系統(tǒng)的可行性與有效性。對(duì)于這些混合交換系統(tǒng)，如何在分組交換與電路交換之間分配資源與流量都是必須面對(duì)的問題。然而，這個(gè)問題在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中很少被涉及。因此，對(duì)于各種不同的混合交換系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種通用的方法來分析如何合理地分配資源與流量實(shí)現(xiàn)最低的能耗與成本是十分必要的。
[0005]相關(guān)檢索結(jié)果1:
[0006]文獻(xiàn):G.M.Lee,B.Wydrowski,M.Zukerman, J.K.Choi ,and C.H.Foh, “Performanceevaluat1n of an optical hybrid switching systemin IEEE GL0BEC0M,vol.5,2003,pp.2508-2512.
[0007]文章提出了一個(gè)光突發(fā)交換與光電路交換結(jié)合的混合交換系統(tǒng)，將進(jìn)入的流分成長(zhǎng)期存活的流和短期存活的流兩組，分別通過光電路交換與光突發(fā)交換進(jìn)行傳輸。作者提出按如下方式進(jìn)行混合交換系統(tǒng)的資源分配:給光突發(fā)交換預(yù)留一定的資源，在剩下的資源中優(yōu)先給光電路交換分配資源以保證長(zhǎng)期存活流的時(shí)延。在這種資源分配方式下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量較大時(shí)，優(yōu)先保證光電路交換的服務(wù)質(zhì)量，但是會(huì)影響光突發(fā)交換的性能。
[0008]相關(guān)檢索結(jié)果2:
[0009]文南犬:T.Miyazawa，H.Furukawa，K.Fujikawa，N.Wada，and H.Harai，“Developmentof an autonomous distributed control system for optical packet and circuitintegrated networks/’Journal of Optical Communicat1ns and Networking,vo1.4,n0.1,pp.25-37,Jan.2012.
[0010]文章提出了一種光分組交換與光電路交換結(jié)合的混合交換結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，一部分波長(zhǎng)在光分組交換與光電路交換之間共享。當(dāng)建立的光電路達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，將一部分共享的波長(zhǎng)分配給光電路交換；當(dāng)一條光電路釋放時(shí)，檢查分配給光電路交換的共享資源，如果資源未被使用則減少分配給光電路交換的資源。這是一種簡(jiǎn)單的啟發(fā)式的資源共享方案，并且沒有考慮資源的分配對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。
[0011]相關(guān)檢索結(jié)果3:
[0012]文南犬:N.Farrington，G.Porter,S.Radhakrishnan,Η.H.Bazzaz,V.Subramanya,Y.Fainman,G.Papen,and A.Vahdat，“Hel1s: a hybrid electrical/optical switcharchitecture for modular data centers，，，ACM SIGC0MM Computer Communicat1nReview,voI.41，n0.4，pp.339-350，Oct.2011.
[0013]文章提出一種新型的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，在傳統(tǒng)電分組交換的基礎(chǔ)上使用光電路交換結(jié)構(gòu)?；旌辖粨Q網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以較容易地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)傳輸容量，并且極大地降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的成本、能耗以及連線復(fù)雜度。網(wǎng)絡(luò)資源不在電分組與光電路交換之間共享，當(dāng)光電路交換空閑時(shí)優(yōu)先傳輸數(shù)據(jù)。這樣的好處是可以提高光電路交換的利用率，降低網(wǎng)絡(luò)的成本、能耗。同時(shí)，這也使得一些數(shù)據(jù)量較小的流也通過光電路交換傳輸，降低了傳輸?shù)男省?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源分配的通用方法。
[0015]根據(jù)本發(fā)明提供的一種混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源分配的通用方法，包括如下步驟:
[0016]建立第一指標(biāo)關(guān)系式步驟:根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特性，建立第一指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)資源、流量之間的關(guān)系式，記為第一指標(biāo)關(guān)系式；
[0017]建立第二指標(biāo)關(guān)系式步驟:根據(jù)第二網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特性，建立第二指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)資源、流量之間的關(guān)系式，記為第二指標(biāo)關(guān)系式;第一指標(biāo)與第二指標(biāo)是不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能指標(biāo);
[0018]曲線建立步驟:確定網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中可容忍的最大第一指標(biāo)與最大第二指標(biāo)；
[0019]根據(jù)第一指標(biāo)關(guān)系式得到在最大第一指標(biāo)情況下網(wǎng)絡(luò)資源和流量之間的關(guān)系式；
[0020]根據(jù)第二指標(biāo)關(guān)系式得到在最大第二指標(biāo)情況下網(wǎng)絡(luò)資源和流量之間的關(guān)系式；
[0021]以在第一網(wǎng)絡(luò)與第二網(wǎng)絡(luò)之間分配的流量的比例、網(wǎng)絡(luò)資源的比例分別為橫軸、縱軸，建立坐標(biāo)系；
[0022]在所述坐標(biāo)系中分別做出最大第一指標(biāo)曲線和最大第二指標(biāo)曲線；
[0023]所述最大第一指標(biāo)曲線，是指:第一指標(biāo)關(guān)系式在最大第一指標(biāo)情況時(shí)在所述坐標(biāo)系中的曲線；
[0024]所述最大第二指標(biāo)曲線，是指:第二指標(biāo)關(guān)系式在最大第二指標(biāo)情況時(shí)在所述坐標(biāo)系中的曲線；
[0025]分配方案確認(rèn)步驟:在所述坐標(biāo)系的第一象限中，在最大第一指標(biāo)曲線上方區(qū)域中的點(diǎn)表示滿足最大第一指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)資源和流量的分配方案，在最大第二指標(biāo)曲線下方區(qū)域中的點(diǎn)表示滿足最大第二指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)資源和流量的分配方案，滿足在最大第一指標(biāo)曲線上方并且在最大第二指標(biāo)曲線下方區(qū)域中的點(diǎn)表示滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要求的網(wǎng)絡(luò)資源和流量的分配方案;若在最大第一指標(biāo)曲線上方并且在最大第二指標(biāo)曲線下方區(qū)域不存在點(diǎn)時(shí)，則表示沒有流量與網(wǎng)絡(luò)資源的分配方案能夠滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅芤?其中，將所述在最大第一指標(biāo)曲線上方并且在最大第二指標(biāo)曲線下方區(qū)域，記為滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要求的區(qū)域；
[0026]實(shí)際分配步驟:根據(jù)在所述滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要求的區(qū)域中的點(diǎn)表示的分配方案，將對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源和流量分配給第一網(wǎng)絡(luò)與第二網(wǎng)絡(luò)。
[0027]優(yōu)選地，第一網(wǎng)絡(luò)為分組交換網(wǎng)絡(luò)，第二網(wǎng)絡(luò)為電路交換網(wǎng)絡(luò)。
[0028]優(yōu)選地，所述坐標(biāo)系中點(diǎn)的坐標(biāo)(a，b)表示的分配方案的含義是:將&%的流量通過第一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并給第一網(wǎng)絡(luò)分配b%的網(wǎng)絡(luò)資源，相應(yīng)的，將(100_a)%的流量通過第二網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并給第二網(wǎng)絡(luò)分配(100-b)%的網(wǎng)絡(luò)資源;其中，0〈a〈100，0〈b〈100。
[0029]優(yōu)選地，在實(shí)際分配步驟中，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)從在所述滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要求的區(qū)域中篩選出一點(diǎn)，根據(jù)該點(diǎn)表示的分配方案，將對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源和流量分配給第一網(wǎng)絡(luò)與第二網(wǎng)絡(luò)。
[0030]優(yōu)選地，第一指標(biāo)為丟包率，第二指標(biāo)為阻塞率。。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0032]1、本發(fā)明提供的方法是一種分析混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源與流量分配的通用方法，該方法能夠得到滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要求的網(wǎng)絡(luò)資源與流量分配方案；
[0033]2、對(duì)于不同的優(yōu)化目標(biāo)(實(shí)現(xiàn)最低的能耗、成本)，可以在滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸性能要求的網(wǎng)絡(luò)資源和流量的分配方案中找到最優(yōu)的分配方案；
[0034]3、本發(fā)明不局限于特定結(jié)構(gòu)的混合網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于所有的混合交換網(wǎng)絡(luò)都可以采用所提出的方法尋找合理的網(wǎng)絡(luò)資源、流量分配方案。
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0036]圖1為在坐標(biāo)系第一象限中不同丟包率下的丟包率曲線示意圖。
[0037]圖2為在坐標(biāo)系第一象限中不同阻塞率下的阻塞率曲線示意圖。
[0038]圖3為網(wǎng)絡(luò)資源分配方法示意圖。
[0039]圖4為資源分配方法下實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)示例。
[0040]圖5為本發(fā)明提供的混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源分配的通用方法的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042]根據(jù)本發(fā)明提供的一種混合交換系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)資源分配的通用方法，以第一指標(biāo)為丟包率，第二指標(biāo)為阻塞率為例，包括如下步驟:
[0043]建立丟包率關(guān)系式步驟:根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特性，建立丟包率與網(wǎng)絡(luò)資源、流量之間的關(guān)系式，記為丟包率關(guān)系式；
[0044]建立阻塞率關(guān)系式步驟:根據(jù)第二網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與特性，建立阻塞率與網(wǎng)絡(luò)資源、流量之間的關(guān)系式，記為阻塞率關(guān)系式；