基于AWGR的光电混合数据中心网络架构设计

摘要：

随着云计算需求与服务器数量的不断增长，数据中心网络（data center network，DCN）面临可扩展性、低成本、低能耗、高带宽等一系列挑战。提出了一种基于阵列波导光栅路由器（arrayed waveguide grating router，AWGR）的光电混合数据中心网络架构。该混合架构由AWGR提供大容量光波长路由，由电分组交换机提供突发分组交换，同时满足大象流量和老鼠流量的需求。AWGR是无源光器件，将有效降低网络能耗，提高网络可靠性，与光电路交换机相比，可降低配置时间延迟。分析了在架顶交换机上分别采用全固定波长激光器（方案1）、混合固定波长激光器和波长可调谐激光器（方案2）、全波长可调谐激光器作为光源（方案3）的3种架构方案。对3种架构方案的成本和能耗进行了数值分析和计算，同时对网络性能进行了理论分析与仿真。成本和能耗数值分析结果显示：3种架构方案的成本与能耗随着服务器数量的增加不断增长，方案3增长的速度最快，方案1增长的速度最慢，方案2介于两者之间。网络性能仿真结果显示：在不同网络负载情况下，方案2架构的网络吞吐量和波长请求阻塞率与方案3接近，远高于方案1，因此混合固定波长激光器与波长可调谐激光器的方案2具备较好的性价比。

关键词：数据中心网络(DCN)、光电混合架构、阵列波导光栅路由器(AWGR)、光波长路由、电分组交换

分类号：TP393(计算技术、计算机技术)

资助基金：The National Natural Science Foundation of China under Grant No.61301119;the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China under Grant No.20120191120025;the Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars, State Education Ministry of China under Grant No.1020607820140002;the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China under Grant No. CDJZR12160001

在线出版日期：2014-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1195-1205