基于波長交換的數據中心光網絡通信方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，特別涉及一種基于波長交換的數據中心光網絡通信方法和系統。
【背景技術】
[0002]數據中心(IDC)是Internet的重要組成部分，隨著大數據、云計算等技術的興起，數據逐漸成為Internet生態鏈中的核心元素，數據中心的重要性和地位也在不斷上升，與數據中心相關的各項技術也逐漸成為熱門。
[0003]數據中心內部通常采用層次化的二層(Layer 2)交換網絡完成服務器之間以及服務器與IDC數據出口設備之間的數據通信，如圖1所示。接入層的架頂交換機(TORSwitch)負責本機架范圍內服務器之間的數據通信，同時負責將本機架服務器與其它機架服務器之間的數據通信轉發至匯聚層交換機；匯聚層交換機負責該交換機服務范圍內各接入層架頂交換機之間的信息交互，同時出口數據和非服務范圍內交互信息轉發至核心/出口層交換機(或路由器)。
[0004]這種層次化組網結構存在如下問題:
[0005]1、機架之間服務器數據通信需要通過至少三臺設備轉發(兩臺架頂交換機和一臺匯聚層交換機)，帶來高昂的OEO(Optical Electrical Optical,光一電一光)再生和轉發成本。
[0006]2、隨著數據中心規模的不斷擴大，服務器和各種交換機設備和端口的數量都在快速增長，按照這種組網結構，每一對端口連接都需要占用一對光纖(即使采用單纖雙向傳輸技術，一對端口連接也一根光纖)；大量的光纖連接缺乏軟件管理能力和調整靈活性，后續擴容和調整難度非常大。
[0007]3、為了管理數據中心設備之間的光纖連接，一些公司也推出了基于大規模光開光的光交叉(OXC)設備，可以提供幾十甚至幾百根光纖連接靈活配置和管理；這種方案的成本非常高，而且光交叉(OXC)設備成為單一故障點，影響網絡安全性。
[0008]數據中心(IDC)內部組網存在的上述問題目前還沒有很好的解決方案，隨著IDC規模的不斷擴大，這些問題將越來越突出。
【發明內容】
[0009]本發明實施例提供一種基于波長交換的數據中心光網絡通信方法和系統。通過單層交換機網絡完成服務器之間數據通信，降低多層交換機網絡帶來的OEO和轉發成本；同時通過波長復用(WDM)技術和波長路由技術實現交換機之間連接的可管理和靈活調整，提高網絡靈活性和可靠性。
[0010]根據本發明的一個方面，提供一種基于波長交換的數據中心光網絡通信方法，包括:
[0011]第一數據交換設備在接收到需要發送的業務數據時，確定與業務數據目標節點相關聯的第二數據交換設備；
[0012]第一數據交換設備選擇上行端口 P，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給對應光纖環中與第一數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖OF ；
[0013]第二數據交換設備中的上行端口 P'在通過相關聯的波長交換光交叉設備從環形光纖OF接收到所述業務數據時，通過下行端口將所述業務數據發送給所述目標節點，其中上行端口 P和P對應的波長相同。
[0014]在一個實施例中，在所述數據交換設備中，包括L個上行端口組，其中在每個上行端口組中包括N個上行端口，N不超過WDM波長總數，L個上行端口組復用N個WDM波長，每個上行端口組具有對應的波長交換光交叉設備和光纖環，每個上行端口通過相關聯的波長交換光交叉設備發送或接收業務數據。
[0015]在一個實施例中，數據交換設備Sl j對應的光纖環包括第i個橫向光纖環和第j個縱向光纖環，從而數據交換設備Su能夠和與第i個橫向光纖環對應的數據交換設備Sini進行交互，其中I彡m彡K+l，m Φ j，還能夠和與第j個縱向光纖環對應的數據交換設備Snj進行交互，其中I彡η彡Κ+1, n ^ i, K為波長交換光交叉設備中波長選擇光開關的端口數目。
[0016]在一個實施例中，第一數據交換設備選擇上行端口 P，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給對應光纖環中與第一數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖OF的步驟包括:
[0017]第一數據交換設備判斷是否存在與第二數據交換設備共同對應的光纖環；
[0018]若第一數據交換設備存在與第二數據交換設備共同對應的光纖環，則第一數據交換設備在與共同對應的光纖環相關聯的上行端口中選擇上行端口 P，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給所述共同對應的光纖環中與第一數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖0F。
[0019]在一個實施例中，若第一數據交換設備與第二數據交換設備不存在共同對應的光纖環，則第一數據交換設備查詢第三數據交換設備，其中第三數據交換設備與第一數據交換設備存在共同對應的光纖環Cl,與第二數據交換設備存在共同對應的光纖環C2 ；
[0020]第一數據交換設備在與光纖環Cl相關聯的上行端口中選擇上行端口 P1，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給光纖環Cl中與第一數據交換設備和第三數據交換設備相關聯的環形光纖OFl ；
[0021]第三數據交換設備中的上行端口 P3在通過相關聯的波長交換光交叉設備從環形光纖OFl接收到所述業務數據時，在與光纖環C2相關聯的上行端口中選擇上行端口 P2，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給光纖環C2中與第三數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖0F2 ；
[0022]第二數據交換設備中的上行端口 P'在通過相關聯的波長交換光交叉設備從環形光纖0F2接收到所述業務數據時，通過下行端口將所述業務數據發送給所述目標節點。
[0023]根據本發明的另一方面，提供一種基于波長交換的數據中心光網絡通信系統，包括數據交換設備集、光纖環，其中每個數據交換設備具有上行端口和下行端口，上行端口與相應的波長交換光交叉設備相關聯，下行端口與相應的業務節點關聯，光纖環為環形光纖集合，其中環形光纖與兩個數據交換設備相關聯，其中:
[0024]第一數據交換設備，用于在接收到需要發送的業務數據時，確定與業務數據目標節點相關聯的第二數據交換設備；選擇上行端口 P，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給對應光纖環中與第一數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖0F;
[0025]第二數據交換設備，用于在自身的上行端口 P'在通過相關聯的波長交換光交叉設備從環形光纖OF接收到所述業務數據時，通過下行端口將所述業務數據發送給所述目標節點，其中上行端口 P和P對應的波長相同。
[0026]在一個實施例中，在所述數據交換設備中，包括L個上行端口組，其中在每個上行端口組中包括N個上行端口，N不超過WDM波長總數，L個上行端口組復用N個WDM波長，每個上行端口組具有對應的波長交換光交叉設備和光纖環，每個上行端口通過相關聯的波長交換光交叉設備發送或接收業務數據。
[0027]在一個實施例中，數據交換設備Sl j對應的光纖環包括第i個橫向光纖環和第j個縱向光纖環，從而數據交換設備Su能夠和與第i個橫向光纖環對應的數據交換設備Sini進行交互，其中I彡m彡K+l，m Φ j，還能夠和與第j個縱向光纖環對應的數據交換設備Snj進行交互，其中I彡η彡K+l, n ^ i, K為波長交換光交叉設備中波長選擇光開關的端口數目。
[0028]在一個實施例中第一數據交換設備還用于判斷是否存在與第二數據交換設備共同對應的光纖環；若第一數據交換設備存在與第二數據交換設備共同對應的光纖環，則在與共同對應的光纖環相關聯的上行端口中選擇上行端口 P，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給所述共同對應的光纖環中與第一數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖0F。
[0029]在一個實施例中，第一數據交換設備還用于在與第二數據交換設備不存在共同對應的光纖環時，查詢第三數據交換設備，其中第三數據交換設備與第一數據交換設備存在共同對應的光纖環Cl,與第二數據交換設備存在共同對應的光纖環C2 ;在與光纖環Cl相關聯的上行端口中選擇上行端口 P1，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給光纖環Cl中與第一數據交換設備和第三數據交換設備相關聯的環形光纖OFl ；
[0030]第三數據交換設備，用于在自身的上行端口 P3在通過相關聯的波長交換光交叉設備從環形光纖OFl接收到所述業務數據時，在與光纖環C2相關聯的上行端口中選擇上行端口 P2，通過相關聯的波長交換光交叉設備，以對應的波長將業務數據發送給光纖環C2中與第三數據交換設備和第二數據交換設備相關聯的環形光纖0F2