面向大数据的电路与分组无缝演化数据中心光交换技术

The Big Data Era poses an unprecedented challenge on the network infrastructure, namely the networks that connect tens of thousands of servers for data processing - the data center networks. With existing electronic Ethernet switching, the data network can not scale in either power consumption, or cost. In this project, we propose to use all optical switching in data center networks, to reduce power consumption and to improve network scalability. We further propose a seamlessly transforming switching paradigm, by leveraging both packet switching and circuit switching. With novel traffic demand estimation methods, the switching node can transform from 100% packet switching to 100% circuit switching, according to realtime traffic demand. A network testbed will be built in this project to verify and demonstrate our proposal.

本项目面向大数据时代的数据中心发展需求，针对大规模数据中心网络能耗和成本两个方面的可扩展性问题，提出一种光分组和电路交换的创新融合机制，在同一个快速光交换平面上同时实现光分组交换和光电路交换模式，实现一体化光交换网络的无缝演化，网络可按照业务特征自适应地调整资源分配，提高资源利用率和网络性能。重点研究网络无缝演化体制、一体化光交换机理、业务边缘汇聚调度、高能效的流量需求预测机制、集成控制协议扩展、网络性能测量与管理等关键技术，开发核心节点和边缘节点样机，开发网络管理系统，实现无缝演进光网络（STON）实验平台，为构建未来大规模数据中心网络奠定理论与技术基础。申请发明专利5项，发表学术论文8篇，培养研究生10名。

本课题针对数据中心的大规模扩展与能耗之间的矛盾，研究了数据中心无阻塞环网结构设计与性能分析、光电混合数据中心内部网络交换结构、数据中心之间大数据传输网络中的资源优化分配机制、光电路与分组交换无缝演化的实验样机和演示等，为大型数据中心的节能和扩展提供了学术依据和参考价值。在本领域重要期刊（Optics Express等）发表论文18篇，在本领域重要国际会议（OFC等）发表论文17篇，并参加会议（美国、瑞典、日本、西班牙等）。2篇获最佳学生论文奖。申请国家发明专利13项，获授权发明专利3项。毕业博士生6人，硕士生9人。发表科普论文一篇。该研究工作奠定的基础，促进了我们进一步承担基金重点项目群“多层多域网络化大数据的高效传输理论与方法”（2015-2019年）。