专利名称：一种存储与光交换的混合光网络数据节点装置与控制方法
技术领域：
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种同时支持光交换和数据存储的光网络节点以及能够降低视频传输能耗和阻塞率的控制机制。
背景技术：
21世纪以来，气候变暖逐渐成为国际社会上非常重要的议题。导致全球气候变暖的原因有很多，包括自然原因，如太阳辐射变化、火山活动等，但是更主要的是人为原因，如人类从事的大量耗能的活动。近年来，计算机通信网络的规模增长迅速，由此带来了十分惊人的能量需求。因此，针对计算机网络节能技术的研究引起了广泛的关注。在现在的互联网业务中，视频业务占据了互联网中的大部分流量。一项最近的研究表明，视频点播业务的流量每两年半就会翻一倍。在视频点播系统中，广泛采用了分布式存储系统，将整个网络按照地理位置分为几个独立的域，整个网络中有一个中心服务器，存放所有的视频资源，另外在每个域内都设有一个边缘服务器，在边缘服务器上缓存有当前 域内最热门的视频。当用户请求的视频在边缘服务器上有缓存时，由边缘服务器直接将所请求的视频发送给用户；当用户所请求的视频在边缘服务器上没有备份时，边缘服务器首先向中心服务器请求视频，然后发送给用户，并且以特定的策略更新边缘服务器上的视频备份。如果网络中所有的边缘服务器都直接和中心服务器进行连接和视频传输，如果边缘服务器与中心服务器之间经过的跳数较多，则由于在转发和处理时需要转为电信号进行处理以及光纤远距离传输需要更多的中继设备，所以耗能也较多。如果能够提出一种策略使得边缘服务器之间传输视频，则边缘服务器可以向其临近的其它的边缘服务器请求缺少的视频，从而减少能耗。另外，但是由于在光通信网络中，核心网中采用光作为信号的传输载体，光的波长资源是有限的，如果所有的边缘服务器都直接和中心服务器之间建立光路连接，中心服务器临近的光波长资源会很容易耗尽，此时若有其它边缘服务器请求视频传输，则会由于光波长资源短缺而发生阻塞。
发明内容
针对背景技术所述，本发明的目的是提出一种能够同时支持数据存储和光交换的混合光网络数据节点结构，将边缘服务器和中心服务器都置于这种网络节点中，并基于此节点结构，提出一种能够降低视频传输能耗和阻塞率的机制。该机制可以减少边缘服务器从中心服务器拉取视频时所经过域的跳数，从而可以减少视频传输的能耗，同时由于光通信网络中波长资源有限，减少了视频传输的跳数，因此减少了阻塞率。本发明提供了一种能够同时支持数据存储和光交换的光网络节点结构，其至少包括接口模块(SlOl):接口模块包括输入接口与输出接口，通过光纤与外部系统相连，负责接收光信号，接口数目根据网络需求可以变化；
光交换模块(S102):光交换模块接收控制模块的控制，完成光波长的倒换功能，此模块由光交叉矩阵组成；数据库模块(S103):数据库模块中存储有当前节点中的数据目录，以及数据所对应的文件存储位置；数据存储模块(S104):负责节点内数据的存储，在视频点播网络中，存储视频数据；控制模块(S105):控制模块与网络中控制软件通信，接收控制信令，控制光交换模块的倒换。本发明提出的控制方法包括以下步骤步骤1，在视频点播网络中，按照地理位置将整个网络划分为几个相互独立的域，每个域内有视频点播的用户，域间使用本发明所提供的网络节点连接； 步骤2，在网络中某域内放置一个中心服务器，中心服务器中存有整个系统的视频资源，在网络中其它域内分别放置一个边缘服务器，在边缘服务器中存储在本域内用户在一段时间内观看最多的视频；步骤3，当某域内用户需要观看某视频时，向其域内的边缘服务器发送视频请求，如果此边缘服务器内已经保存有对应的视频，则由边缘服务器直接向用户推送所请求的视频，否则，进入步骤4;步骤4，若边缘服务器中没有保存用户所请求的视频，则在与其距离为I的域内的边缘服务器中查找是否有所请求的视频，如果有，进入步骤5，否则进入步骤6 ；步骤5，当在其它域内的边缘服务器中找到所请求的视频后，本域内的边缘服务器从中拉取视频，并发送给用户，然后进入步骤7 ;步骤6，若与其距离为I的边缘服务器没有保存所请求的视频，则在距离为2的域内的边缘服务器中查找是否有所请求的视频，如果有，进入步骤5，否则继续在更远跳数的域内查找，直至在中心服务器中查找到对应的视频，并拉取到本地，发送给用户，然后进入步骤7 ;步骤7，从其它域的视频服务器拉取到视频后，根据采取的视频更新策略判断是否需要保存当前视频，如果不是，结束；否则更新视频后结束。
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得的更多的附图。图I是本发明提供的同时支持存储和光交换的混合光网络节点结构图。图2是本发明所提供的机制中用户请求视频时系统流程图；图3是本发明一个实施例提供的网络结构示意图，图中所有的节点都有图2所示的节点结构。当图中所示请求域内边缘服务器向其它域内服务器请求视频时，首先向图中标识为I的域内服务器请求，如果没有相应视频，则再依次向图中标识为2的域内的服务器请求视频。由图可知，中心服务器(即标识为C的域)在第二层请求域中，所以在第二次请求时一定会找到相应的视频。
具体实施例方式图I是本发明提供的同时支持存储和光交换的混合光网络节点结构图。节点由五部分组成，分别是接口模块、光交换模块、数据库模块、数据存储模块和控制模块。本发明所提供的视频传输机制的实施场景是以光网络作为传输介质的视频点播业务，通过本发明机制，可以减少视频数据在核心网中的传输距离和跳数，从而可以减少光中继和路由器等设备的能耗。另外传输跳数降低，从而传输视频所占据的光波长资源减少，从而降低了视频传输的阻塞率。为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案步骤1，在视频点播网络中，按照地理位置将整个网络划分为几个相互独立的域，每个域内有视频点播的用户，域间使用本发明所提供的网络节点连接；步骤2，在网络中某域内放置一个中心服务器，中心服务器中存有整个系统的视频资源，在网络中其它域内分别放置一个边缘服务器，在边缘服务器中存储在本域内用户在一段时间内观看最多的视频；步骤3，当某域内用户需要观看某视频时，向其域内的边缘服务器发送视频请求，如果此边缘服务器内已经保存有对应的视频，则由边缘服务器直接向用户推送所请求的视频，否则，进入步骤4;步骤4，若边缘服务器中没有保存用户所请求的视频，则在与其距离为I的域内的边缘服务器中查找是否有所请求的视频，如果有，进入步骤5，否则进入步骤6 ；步骤5，当在其它域内的边缘服务器中找到所请求的视频后，本域内的边缘服务器从中拉取视频，并发送给用户，然后进入步骤7 ;步骤6，若与其距离为I的边缘服务器没有保存所请求的视频，则在距离为2的域内的边缘服务器中查找是否有所请求的视频，如果有，进入步骤5，否则继续在更远跳数的域内查找，直至在中心服务器中查找到对应的视频，并拉取到本地，发送给用户，然后进入步骤7 ;步骤7，从其它域的视频服务器拉取到视频后，根据采取的视频更新策略判断是否需要保存当前视频，如果不是，结束；否则更新视频后结束。本发明所提供的机制在大规模多域连接度较高的网络中尤其适用。
权利要求
1.一种同时支持光交换和数据存储的光网络节点，其特征在于包括以下几个组成部分 接口模块接口模块通过光纤与外部系统相连，负责接收光信号； 光交换模块光交换模块接收控制模块的控制，完成光波长的倒换功能，此模块由光交叉矩阵组成； 数据库模块数据库模块中存储有当前节点中的数据目录，以及数据所对应的文件存储位置； 数据存储模块负责节点内数据的存储，在视频点播网络中，存储视频数据； 控制模块控制模块与网络中控制软件通信，接收控制信令，控制光交换模块的倒换。
2.一种在光通信网络中节能和降低阻塞率的视频传输机制，其特征在于包括以下步骤 步骤1，在视频点播网络中，按照地理位置将整个网络划分为几个相互独立的域，每个域内有视频点播的用户，域间使用本发明所提供的网络节点连接； 步骤2，在网络中某域内放置一个中心服务器，中心服务器中存有整个系统的视频资源，在网络中其它域内分别放置一个边缘服务器，在边缘服务器中存储在本域内用户在一段时间内观看最多的视频； 步骤3，当某域内用户需要观看某视频时，向其域内的边缘服务器发送视频请求，如果此边缘服务器内已经保存有对应的视频，则由边缘服务器直接向用户推送所请求的视频，否则，进入步骤4; 步骤4，若边缘服务器中没有保存用户所请求的视频，则在与其距离为I的域内的边缘服务器中查找是否有所请求的视频，如果有，进入步骤5，否则进入步骤6 ； 步骤5，当在其它域内的边缘服务器中找到所请求的视频后，本域内的边缘服务器从中拉取视频，并发送给用户，然后进入步骤7 ； 步骤6，若与其距离为I的边缘服务器没有保存所请求的视频，则在距离为2的域内的边缘服务器中查找是否有所请求的视频，如果有，进入步骤5，否则继续在更远跳数的域内查找，直至在中心服务器中查找到对应的视频，并拉取到本地，发送给用户，然后进入步骤·7 ； 步骤7，从其它域的视频服务器拉取到视频后，根据采取的视频更新策略判断是否需要保存当前视频，如果不是，结束；否则更新视频后结束。
全文摘要
本发明涉及一种支持光交换和数据存储的光网络节点以及能够降低视频传输能耗和阻塞率的控制机制。在此机制中，按照地理位置将整个网络划分为几个相互独立的域，每个域内有视频点播的用户，域间使用本发明所提供的网络节点进行连接。当边缘服务器中没有用户所请求的视频时，不会直接向中心服务器请求视频，而是向其邻近的域中的视频服务器请求，不管其临近域内是中心服务器还是边缘服务器。采用这种视频请求机制，可以减少边缘服务器从中心服务器拉取视频时所经过域的跳数，从而可以减少视频传输的能耗，同时由于光通信网络中波长资源有限，减少视频传输的跳数，也减少了阻塞率。本发明所提出的机制在大规模多域连结度较高的光网络中尤其适用。
文档编号H04N21/238GK102984597SQ20121047536
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者李慧, 李剑飞, 纪越峰 申请人:北京邮电大学