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专利号: 2022103731056
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自由空间光数据中心网络架构,其特征在于,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N/M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,其中:偏振控制器,用于将服务器的激光源发出的高斯光束转换为X或Y偏振态;

1×2耦合器,用于得到一对X或Y偏振态的左右旋圆偏振SAM光束;

超表面自由空间光交换器,用于将每个机柜中所有1×2耦合器产生的左右旋圆偏振SAM光束复用成一条对应的OAM螺旋光。

2.根据权利要求1所述的一种自由空间光数据中心网络架构,其特征在于,每个机柜内的N/M台服务器的可调谐激光源同时产生N/M条波长为λk(k=1,2,...,W)的入射高斯光束,每台服务器上的可调谐激光源依次产生W个不同波长的入射高斯光束。

3.根据权利要求1所述的一种自由空间光数据中心网络架构,其特征在于,超表面自由空间光交换器与每台服务器间形成WDM+PDM+OAM多维复用光链路。

4.一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;

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。

5.根据权利要求4所述的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,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,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。

6.一种自由空间光数据中心网络架构的拓扑重构方法,其特征在于,包括:S1.采用一个网络传输图G=(V,E)表示数据中心网络架构,V表示数据中心网络架构中所有服务器节点的集合,E表示数据中心网络架构中所有自由空间光链路的集合,当前时刻t1的流量矩阵为R=[r1,r2,...,rn];

S2.将流量矩阵R传送到基于LSTM的流量预测模块,预测下一时刻t2的流量需求矩阵D=[d1,d2,...,dn];

S3.基于流量需求矩阵,通过重构触发判决模块判断网络拓扑是否需要重构,若需要,则执行步骤S4,否则维持当前网络拓扑;

S4.通过拓扑生成模块得到最优拓扑。

7.根据权利要求6所述的一种自由空间光数据中心网络架构的拓扑重构方法,其特征在于,步骤S3的具体过程包括:S201.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;

S202.将下一时刻t2的流量需求矩阵D与当前时刻t1的流量矩阵R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S203;

S203.判断下一时刻的流量是否增大,若是,则执行步骤204,若不是,则执行步骤S205;

S204.判断当前网络拓扑是否为满饱和,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,增加服务器数量,且重构标志lrec=1;

S205.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。