申请/专利权人：重庆邮电大学

申请日：2022-04-11

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN114745618B

主分类号：H04Q11/00

分类号：H04Q11/00;H04B10/11;H04B10/27

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.07.29#实质审查的生效;2022.07.12#公开

摘要：本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种自由空间光数据中心网络架构、拓扑重构系统和方法，数据中心网络架构中包括N台服务器、M个机柜、偏振控制器、1×2耦合器和超表面自由空间光交换器，每个机柜内有NM台服务器，每台服务器具有一个偏振控制器和一个1×2耦合器，所述网络架构提高了服务器短距高速密集信息交换能力，还能够实现高带宽传输速率和低网络能耗；重构系统包括基于LSTM的流量预测模块、重构触发判决模块和拓扑生成模块，该系统及基于系统的重构方法能够有效提升网络带宽，实现更高的网络资源利用率，充分提高自由空间光数据中心架构的性能表现。

主权项：1.一种自由空间光数据中心网络架构的拓扑重构系统，其特征在于，包括：基于LSTM的流量预测模块，用于根据当前时刻的流量矩阵，预测当前网络拓扑的下一时刻的流量矩阵；重构触发判决模块，用于根据基于LSTM的流量预测模块的预测结果，判断当前网络拓扑是否需要重构；重构触发模块的判断过程具体为：S101.根据当前时刻t1的网络拓扑计算初步重构判决阈值，并计算连接服务器的最小流量容限值；S102.将基于LSTM的流量预测模块预测的下一时刻t2的流量需求矩阵与当前时刻t1的流量矩阵进行比较，判断两者差值的绝对值是否小于初步重构判决阈值，若是，则维持当前网络拓扑，且重构标志lrec＝0，否则执行步骤S103；S103.判断下一时刻的流量是否增大，若是，则执行步骤104，若不是，则执行步骤S105；S104.判断当前网络拓扑是否为满饱和，若不是，则维持当前网络拓扑，且重构标志lrec＝0，若是，则重构网络拓扑，增加服务器数量，且重构标志lrec＝1；S105.判断当前网络拓扑下流量需求矩阵的浪费容量值是否小于最小流量容限值，若是，则维持当前网络拓扑，且重构标志lrec＝0，若不是，则重构网络拓扑，减少服务器数量，且重构标志lrec＝-1；拓扑生成模块，针对需要重构的网络拓扑，将数据中心拓扑生成问题转化为整数线性规划问题，用于通过遗传算法求解整数线性规划问题，得到与流量需求相适应的拓扑结构；使用0-1变量X＝{x1,x2,...,xn}表示拓扑重构后各服务器间的链路状态，两服务器之间若有链路则将变量记为1，若无链路则记为0；实际给各条链路分配的链路容量值为F＝{f1,f2,...,fn}，则整个网络拓扑浪费的链路容量资源可表达为优化目标是在网络拓扑需要重构时，最小化整个网络拓扑浪费的链路容量资源；优化目标函数定义为： 为保证拓扑重构后各服务器间的链路状态均为0-1变量，则有约束0≤xi≤1,xi∈X，且xi取整数；为了保证重构的网路拓扑和分配给各链路的容量值满足预测的流量需求，要满足链路流守恒约束，即为保证实际给各条链路分配的容量值不超过各服务器的流量最大容限值，则有约束：f1≤c1,f2≤c2,...fn≤cn。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆邮电大学 一种自由空间光数据中心网络架构、拓扑重构系统和方法

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