Page 21 - 网络电信7月刊下

光 通 信
数据中心光网络组网及抗毁技术发展趋势
宋学鹏 刘晶晶 科学技术部
一、引 言
随着互联网应用、大数据及云计算的蓬勃发展，数据中
心光网络承载的业务涵盖了互联网应用、数据备份、视频点播
和语音通信等多种类型。数据中心网络所承载的业务流通常以
“蚂蚁流”和“大象流”最为典型，其中“蚂蚁流”代表小粒
度的业务流，“大象流”代表大带宽的业务流。以“蚂蚁流”
和“大象流”为代表的数据中心业务流量具有高突发、大带宽
和低时延等特征，这对数据中心网络的性能提出了严峻挑战。
光互连凭借其大容量、高速率等优势，成为数据中心间联网的
重要技术手段。弹性光网络因其具备通道高度弹性化提供的能
力逐渐走入人们的视野，并且成为数据中心互连的主流模式。
然而频繁发生的自然灾难、局部战争以及人为破坏对数据中心
的安全造成了极大的威胁，为了保证数据中心的可靠安全运
行，数据中心光网络需要部署高效的抗毁技术。目前数据中
心光网络主要采用的抗毁技术依然是传统光网络中经典的保
护和恢复技术。随着光网络容量和组网技术的发展，生存性技
术也由简单的１＋１、１∶１保护发展到基于格状网络拓扑的
专有保护和共享保护。然而光网络的生存性技术主要根据光网
络承载的业务进行设计，传统光网络中端到端的连接占据主流
地位，因此经典的保护和恢复技术在单故障情况下呈线性结构
或者环形结构［１］，在多故障情况下呈多面体结构［２］。
光网络生存性技术需要依赖光网络拓扑自身的连通性，而网络
连通度属于网络拓扑的固有属性，其特点是数值固定，大小不
变，网络层生存性能力的提升范围具有一个明确的上界。然而
对于数据中心来说，业务可以存储在任何一个或多个数据中心
中，用户并不需要关心业务具体放置的位置，只需保证业务是
可访问的或者是可获得的即可。数据中心资源与光网络资源之
间的隔离，造成生存性策略只能在光网络层对业务进行保护和
恢复，极大地限制了数据中心光网络的抗毁性能。
二、数据中心光组网及抗毁技术现状
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摘要：随着云计算、大数据和互联网应用等新型业
务的迅猛发展，作为其支撑设施的数据中心也得到了快
速的建设和发展。光互连具有高速、大容量和低时延的
优势，被广泛地应用于数据中心组网中。然而频繁发生
的自然灾难和人为破坏对数据中心及数据中心光网络的
可用性造成巨大的威胁，直接影响到数据中心的业务提
供，因此数据中心光网络的抗毁技术一直是数据中心光
网络运营者研究的重点。文章介绍了目前数据中心的组
网现状，分析和对比了数据中心光网络最常用的抗毁技
术，并根据当前数据中心光网络的发展趋势，阐述了未
来数据中心光网络抗毁技术的发展方向。
关键词：数据中心光网络；生存性；内容连通；自
然灾难
软件定义网络凭借其控制与转发分析、逻辑集中式控制和开放
可编程接口等优势，被广泛地应用于数据中心间及数据中心内
部的组网中。目前软件定义的数据中心组网主要涉及OpenFlow
协议与通用多协议标签交换协议的交互、异构网络的统一控制
和网络虚拟化等方面。数据中心光网络生存性技术主要涉及内
容连通和多路径共享保护理论。
1.软件定义的数据中心组网研究现状
针对数据中心光组网问题，美国NEC实验室提出了一个新型的
数据中心网络架构，该架构采用正交频分复用技术和并行信号
检测技术来实现高速率、低时延、细粒度、灵活带宽和低能耗
的多入多出技术交换。由于软件定义网络技术的兴起，针对数
据中心的软件定义组网包括：利用基于开放流OpenFlow协议的
集中式光网络控制平面方案代替基于通用多协议标签交换协议
的控制平面架构，开放的软件定义组网结构设计与网络集成调
度控制方法，以及基于应用的软件定义网络操作架构。由此可
见，软件定义的数据中心光网络得到了广泛的研究，软件定义
数据中心光组网带来的优势将促进数据中心光网络的发展和产
业化应用。
2.数据中心光组网抗毁技术发展现状
数据中心光网络的抗毁技术目前主要集中于基于业务多地备份
的内容连通理论方面的研究。针对数据中心光网络应用资源与
网络资源隔离的问题，文献［７］提出了将数据部署在两个地
理位置不同的数据中心的备份策略，工作路径和保护路径的目
的数据中心为两个独立的数据中心，以提高单故障情况下的恢
复能力。文献［８］进行了数据中心间可靠性组网的设计，将
虚拟化技术和弹性光网络技术相结合，大大提高了数据中心光
网络的可用性。
三、数据中心光网络抗毁技术发展趋势
依赖于数据中心之间的同步技术以及光网络灵活高效的控制技
术，数据可以在多个数据中心进行备份或者进行实时迁移，内
网络电信 二零一七年七月