基于波长交换的数据中心光网络通信方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于波长交换的数据中心光网络通信方法和系统。
【背景技术】
[0002]数据中心(IDC)是Internet的重要组成部分，随着大数据、云计算等技术的兴起，数据逐渐成为Internet生态链中的核心元素，数据中心的重要性和地位也在不断上升，与数据中心相关的各项技术也逐渐成为热门。
[0003]数据中心内部通常采用层次化的二层(Layer 2)交换网络完成服务器之间以及服务器与IDC数据出口设备之间的数据通信，如图1所示。接入层的架顶交换机(TORSwitch)负责本机架范围内服务器之间的数据通信，同时负责将本机架服务器与其它机架服务器之间的数据通信转发至汇聚层交换机；汇聚层交换机负责该交换机服务范围内各接入层架顶交换机之间的信息交互，同时出口数据和非服务范围内交互信息转发至核心/出口层交换机(或路由器)。
[0004]这种层次化组网结构存在如下问题:
[0005]1、机架之间服务器数据通信需要通过至少三台设备转发(两台架顶交换机和一台汇聚层交换机)，带来高昂的OEO(Optical Electrical Optical,光一电一光)再生和转发成本。
[0006]2、随着数据中心规模的不断扩大，服务器和各种交换机设备和端口的数量都在快速增长，按照这种组网结构，每一对端口连接都需要占用一对光纤(即使采用单纤双向传输技术，一对端口连接也一根光纤)；大量的光纤连接缺乏软件管理能力和调整灵活性，后续扩容和调整难度非常大。
[0007]3、为了管理数据中心设备之间的光纤连接，一些公司也推出了基于大规模光开光的光交叉(OXC)设备，可以提供几十甚至几百根光纤连接灵活配置和管理；这种方案的成本非常高，而且光交叉(OXC)设备成为单一故障点，影响网络安全性。
[0008]数据中心(IDC)内部组网存在的上述问题目前还没有很好的解决方案，随着IDC规模的不断扩大，这些问题将越来越突出。
【发明内容】
[0009]本发明实施例提供一种基于波长交换的数据中心光网络通信方法和系统。通过单层交换机网络完成服务器之间数据通信，降低多层交换机网络带来的OEO和转发成本；同时通过波长复用(WDM)技术和波长路由技术实现交换机之间连接的可管理和灵活调整，提高网络灵活性和可靠性。
[0010]根据本发明的一个方面，提供一种基于波长交换的数据中心光网络通信方法，包括:
[0011]第一数据交换设备在接收到需要发送的业务数据时，确定与业务数据目标节点相关联的第二数据交换设备；
[0012]第一数据交换设备选择上行端口 P，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给对应光纤环中与第一数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤OF ；
[0013]第二数据交换设备中的上行端口 P'在通过相关联的波长交换光交叉设备从环形光纤OF接收到所述业务数据时，通过下行端口将所述业务数据发送给所述目标节点，其中上行端口 P和P对应的波长相同。
[0014]在一个实施例中，在所述数据交换设备中，包括L个上行端口组，其中在每个上行端口组中包括N个上行端口，N不超过WDM波长总数，L个上行端口组复用N个WDM波长，每个上行端口组具有对应的波长交换光交叉设备和光纤环，每个上行端口通过相关联的波长交换光交叉设备发送或接收业务数据。
[0015]在一个实施例中，数据交换设备Sl j对应的光纤环包括第i个横向光纤环和第j个纵向光纤环，从而数据交换设备Su能够和与第i个横向光纤环对应的数据交换设备Sini进行交互，其中I彡m彡K+l，m Φ j，还能够和与第j个纵向光纤环对应的数据交换设备Snj进行交互，其中I彡η彡Κ+1, n ^ i, K为波长交换光交叉设备中波长选择光开关的端口数目。
[0016]在一个实施例中，第一数据交换设备选择上行端口 P，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给对应光纤环中与第一数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤OF的步骤包括:
[0017]第一数据交换设备判断是否存在与第二数据交换设备共同对应的光纤环；
[0018]若第一数据交换设备存在与第二数据交换设备共同对应的光纤环，则第一数据交换设备在与共同对应的光纤环相关联的上行端口中选择上行端口 P，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给所述共同对应的光纤环中与第一数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤0F。
[0019]在一个实施例中，若第一数据交换设备与第二数据交换设备不存在共同对应的光纤环，则第一数据交换设备查询第三数据交换设备，其中第三数据交换设备与第一数据交换设备存在共同对应的光纤环Cl,与第二数据交换设备存在共同对应的光纤环C2 ；
[0020]第一数据交换设备在与光纤环Cl相关联的上行端口中选择上行端口 P1，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给光纤环Cl中与第一数据交换设备和第三数据交换设备相关联的环形光纤OFl ；
[0021]第三数据交换设备中的上行端口 P3在通过相关联的波长交换光交叉设备从环形光纤OFl接收到所述业务数据时，在与光纤环C2相关联的上行端口中选择上行端口 P2，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给光纤环C2中与第三数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤0F2 ；
[0022]第二数据交换设备中的上行端口 P'在通过相关联的波长交换光交叉设备从环形光纤0F2接收到所述业务数据时，通过下行端口将所述业务数据发送给所述目标节点。
[0023]根据本发明的另一方面，提供一种基于波长交换的数据中心光网络通信系统，包括数据交换设备集、光纤环，其中每个数据交换设备具有上行端口和下行端口，上行端口与相应的波长交换光交叉设备相关联，下行端口与相应的业务节点关联，光纤环为环形光纤集合，其中环形光纤与两个数据交换设备相关联，其中:
[0024]第一数据交换设备，用于在接收到需要发送的业务数据时，确定与业务数据目标节点相关联的第二数据交换设备；选择上行端口 P，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给对应光纤环中与第一数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤0F;
[0025]第二数据交换设备，用于在自身的上行端口 P'在通过相关联的波长交换光交叉设备从环形光纤OF接收到所述业务数据时，通过下行端口将所述业务数据发送给所述目标节点，其中上行端口 P和P对应的波长相同。
[0026]在一个实施例中，在所述数据交换设备中，包括L个上行端口组，其中在每个上行端口组中包括N个上行端口，N不超过WDM波长总数，L个上行端口组复用N个WDM波长，每个上行端口组具有对应的波长交换光交叉设备和光纤环，每个上行端口通过相关联的波长交换光交叉设备发送或接收业务数据。
[0027]在一个实施例中，数据交换设备Sl j对应的光纤环包括第i个横向光纤环和第j个纵向光纤环，从而数据交换设备Su能够和与第i个横向光纤环对应的数据交换设备Sini进行交互，其中I彡m彡K+l，m Φ j，还能够和与第j个纵向光纤环对应的数据交换设备Snj进行交互，其中I彡η彡K+l, n ^ i, K为波长交换光交叉设备中波长选择光开关的端口数目。
[0028]在一个实施例中第一数据交换设备还用于判断是否存在与第二数据交换设备共同对应的光纤环；若第一数据交换设备存在与第二数据交换设备共同对应的光纤环，则在与共同对应的光纤环相关联的上行端口中选择上行端口 P，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给所述共同对应的光纤环中与第一数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤0F。
[0029]在一个实施例中，第一数据交换设备还用于在与第二数据交换设备不存在共同对应的光纤环时，查询第三数据交换设备，其中第三数据交换设备与第一数据交换设备存在共同对应的光纤环Cl,与第二数据交换设备存在共同对应的光纤环C2 ;在与光纤环Cl相关联的上行端口中选择上行端口 P1，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给光纤环Cl中与第一数据交换设备和第三数据交换设备相关联的环形光纤OFl ；
[0030]第三数据交换设备，用于在自身的上行端口 P3在通过相关联的波长交换光交叉设备从环形光纤OFl接收到所述业务数据时，在与光纤环C2相关联的上行端口中选择上行端口 P2，通过相关联的波长交换光交叉设备，以对应的波长将业务数据发送给光纤环C2中与第三数据交换设备和第二数据交换设备相关联的环形光纤0F2