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虚拟化技术的成熟应用和云计算技术的迅速发展为数据中心带来了业务量的爆炸性增长。仅2016年全年,全球数据中心承载的业务所产生的数据量就已达到7000EByte级,并将以每年24.7%的平均增速快速增长。爆炸性增长的业务量和数据量引发了数据中心规模的增长,并为数据中心网络带来了新的挑战。传统电互连数据中心网络由于吞吐低,时延高,能耗大,而无法满足未来数据中心的性能需求。为突破传统电互连数据中心网络所引发的性能瓶颈,研究人员为数据中心网络引入了光互连技术,并提出了光电混合互连和全光互连两种类型的数据中心网络。光互连技术的引入改善了数据中心网络的性能表现,但仍然存在集中式控制系统限制,非模块化及拓展性不足三个主要问题。为解决当前光互连数据中心网络存在的三个主要问题,论文提出了N维模块化数据中心光电混合互连网络拓扑(NDM:N-Dimensional Modular Hybrid Data Center Network)。针对集中式控制系统限制问题,NDM通过在网络中部署基于分布式控制系统的端口规模较小的光交换机的方式,消除了大规模网络下的集中式控制器的端口数量限制问题;针对非模块化问题,NDM使任意维度结构均能够由基本模块构建而成,因此数据中心网络的构建流程得以标准化,构建效率得以提升;针对拓展性不足问题,由于NDM采用分布式控制系统及模块化拓展方式,其规模不受光交换机及控制器端口数量限制,因此NDM能够支持数据中心网络拓展至千万级机架规模。为使论文提出的NDM更具可实现性及适用性,首先,论文利用商用AWG为NDM设计了支持光分组交换的交换节点和基于AWG的调度策略。其次,利用商用MEMS为NDM设计了支持光电路交换的交换节点,并结合NDM的特点设计出了一种波长调度策略以避免MEMS内部波长冲突,同时,设计了相应的MEMS配置策略以支持MEMS的多对一匹配。仿真结果表明,在同等规模和流量模式下,相比于cThrough架构,基于AWG的NDM架构的时延饱和点提高33.3%,饱和吞吐量提升24.3%;基于MEMS的NDM架构的时延饱和点提高28.8%,饱和点吞吐量提升22.9%。此外,当面对网络规模变化或网络流量变化时,基于AWG和MEMS的NDM架构在时延饱和点及饱和吞吐量两方面均表现稳定,且优于c-Through架构。然而,受制于MEMS的配置时延,基于MEMS的NDM架构的网络平均时延高于c-Through架构。