專利名稱：一種存儲與光交換的混合光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)節(jié)點裝置與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種同時支持光交換和數(shù)據(jù)存儲的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以及能夠降低視頻傳輸能耗和阻塞率的控制機制。
背景技術(shù)：
21世紀以來，氣候變暖逐漸成為國際社會上非常重要的議題。導致全球氣候變暖的原因有很多，包括自然原因，如太陽輻射變化、火山活動等，但是更主要的是人為原因，如人類從事的大量耗能的活動。近年來，計算機通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模增長迅速，由此帶來了十分驚人的能量需求。因此，針對計算機網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)的研究引起了廣泛的關(guān)注。在現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務中，視頻業(yè)務占據(jù)了互聯(lián)網(wǎng)中的大部分流量。一項最近的研究表明，視頻點播業(yè)務的流量每兩年半就會翻一倍。在視頻點播系統(tǒng)中，廣泛采用了分布式存儲系統(tǒng)，將整個網(wǎng)絡(luò)按照地理位置分為幾個獨立的域，整個網(wǎng)絡(luò)中有一個中心服務器，存放所有的視頻資源，另外在每個域內(nèi)都設(shè)有一個邊緣服務器，在邊緣服務器上緩存有當前 域內(nèi)最熱門的視頻。當用戶請求的視頻在邊緣服務器上有緩存時，由邊緣服務器直接將所請求的視頻發(fā)送給用戶；當用戶所請求的視頻在邊緣服務器上沒有備份時，邊緣服務器首先向中心服務器請求視頻，然后發(fā)送給用戶，并且以特定的策略更新邊緣服務器上的視頻備份。如果網(wǎng)絡(luò)中所有的邊緣服務器都直接和中心服務器進行連接和視頻傳輸，如果邊緣服務器與中心服務器之間經(jīng)過的跳數(shù)較多，則由于在轉(zhuǎn)發(fā)和處理時需要轉(zhuǎn)為電信號進行處理以及光纖遠距離傳輸需要更多的中繼設(shè)備，所以耗能也較多。如果能夠提出一種策略使得邊緣服務器之間傳輸視頻，則邊緣服務器可以向其臨近的其它的邊緣服務器請求缺少的視頻，從而減少能耗。另外，但是由于在光通信網(wǎng)絡(luò)中，核心網(wǎng)中采用光作為信號的傳輸載體，光的波長資源是有限的，如果所有的邊緣服務器都直接和中心服務器之間建立光路連接，中心服務器臨近的光波長資源會很容易耗盡，此時若有其它邊緣服務器請求視頻傳輸，則會由于光波長資源短缺而發(fā)生阻塞。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的是提出一種能夠同時支持數(shù)據(jù)存儲和光交換的混合光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)節(jié)點結(jié)構(gòu)，將邊緣服務器和中心服務器都置于這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中，并基于此節(jié)點結(jié)構(gòu)，提出一種能夠降低視頻傳輸能耗和阻塞率的機制。該機制可以減少邊緣服務器從中心服務器拉取視頻時所經(jīng)過域的跳數(shù)，從而可以減少視頻傳輸?shù)哪芎?，同時由于光通信網(wǎng)絡(luò)中波長資源有限，減少了視頻傳輸?shù)奶鴶?shù)，因此減少了阻塞率。本發(fā)明提供了一種能夠同時支持數(shù)據(jù)存儲和光交換的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其至少包括接口模塊(SlOl):接口模塊包括輸入接口與輸出接口，通過光纖與外部系統(tǒng)相連，負責接收光信號，接口數(shù)目根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求可以變化；
光交換模塊(S102):光交換模塊接收控制模塊的控制，完成光波長的倒換功能，此模塊由光交叉矩陣組成；數(shù)據(jù)庫模塊(S103):數(shù)據(jù)庫模塊中存儲有當前節(jié)點中的數(shù)據(jù)目錄，以及數(shù)據(jù)所對應的文件存儲位置；數(shù)據(jù)存儲模塊(S104):負責節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲，在視頻點播網(wǎng)絡(luò)中，存儲視頻數(shù)據(jù)；控制模塊(S105):控制模塊與網(wǎng)絡(luò)中控制軟件通信，接收控制信令，控制光交換模塊的倒換。本發(fā)明提出的控制方法包括以下步驟步驟1，在視頻點播網(wǎng)絡(luò)中，按照地理位置將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個相互獨立的域，每個域內(nèi)有視頻點播的用戶，域間使用本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接； 步驟2，在網(wǎng)絡(luò)中某域內(nèi)放置一個中心服務器，中心服務器中存有整個系統(tǒng)的視頻資源，在網(wǎng)絡(luò)中其它域內(nèi)分別放置一個邊緣服務器，在邊緣服務器中存儲在本域內(nèi)用戶在一段時間內(nèi)觀看最多的視頻；步驟3，當某域內(nèi)用戶需要觀看某視頻時，向其域內(nèi)的邊緣服務器發(fā)送視頻請求，如果此邊緣服務器內(nèi)已經(jīng)保存有對應的視頻，則由邊緣服務器直接向用戶推送所請求的視頻，否則，進入步驟4;步驟4，若邊緣服務器中沒有保存用戶所請求的視頻，則在與其距離為I的域內(nèi)的邊緣服務器中查找是否有所請求的視頻，如果有，進入步驟5，否則進入步驟6 ；步驟5，當在其它域內(nèi)的邊緣服務器中找到所請求的視頻后，本域內(nèi)的邊緣服務器從中拉取視頻，并發(fā)送給用戶，然后進入步驟7 ;步驟6，若與其距離為I的邊緣服務器沒有保存所請求的視頻，則在距離為2的域內(nèi)的邊緣服務器中查找是否有所請求的視頻，如果有，進入步驟5，否則繼續(xù)在更遠跳數(shù)的域內(nèi)查找，直至在中心服務器中查找到對應的視頻，并拉取到本地，發(fā)送給用戶，然后進入步驟7 ;步驟7，從其它域的視頻服務器拉取到視頻后，根據(jù)采取的視頻更新策略判斷是否需要保存當前視頻，如果不是，結(jié)束；否則更新視頻后結(jié)束。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯然，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得的更多的附圖。圖I是本發(fā)明提供的同時支持存儲和光交換的混合光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明所提供的機制中用戶請求視頻時系統(tǒng)流程圖；圖3是本發(fā)明一個實施例提供的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所有的節(jié)點都有圖2所示的節(jié)點結(jié)構(gòu)。當圖中所示請求域內(nèi)邊緣服務器向其它域內(nèi)服務器請求視頻時，首先向圖中標識為I的域內(nèi)服務器請求，如果沒有相應視頻，則再依次向圖中標識為2的域內(nèi)的服務器請求視頻。由圖可知，中心服務器(即標識為C的域)在第二層請求域中，所以在第二次請求時一定會找到相應的視頻。
具體實施例方式圖I是本發(fā)明提供的同時支持存儲和光交換的混合光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)圖。節(jié)點由五部分組成，分別是接口模塊、光交換模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和控制模塊。本發(fā)明所提供的視頻傳輸機制的實施場景是以光網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)的視頻點播業(yè)務，通過本發(fā)明機制，可以減少視頻數(shù)據(jù)在核心網(wǎng)中的傳輸距離和跳數(shù)，從而可以減少光中繼和路由器等設(shè)備的能耗。另外傳輸跳數(shù)降低，從而傳輸視頻所占據(jù)的光波長資源減少，從而降低了視頻傳輸?shù)淖枞?。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案步驟1，在視頻點播網(wǎng)絡(luò)中，按照地理位置將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個相互獨立的域，每個域內(nèi)有視頻點播的用戶，域間使用本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接；步驟2，在網(wǎng)絡(luò)中某域內(nèi)放置一個中心服務器，中心服務器中存有整個系統(tǒng)的視頻資源，在網(wǎng)絡(luò)中其它域內(nèi)分別放置一個邊緣服務器，在邊緣服務器中存儲在本域內(nèi)用戶在一段時間內(nèi)觀看最多的視頻；步驟3，當某域內(nèi)用戶需要觀看某視頻時，向其域內(nèi)的邊緣服務器發(fā)送視頻請求，如果此邊緣服務器內(nèi)已經(jīng)保存有對應的視頻，則由邊緣服務器直接向用戶推送所請求的視頻，否則，進入步驟4;步驟4，若邊緣服務器中沒有保存用戶所請求的視頻，則在與其距離為I的域內(nèi)的邊緣服務器中查找是否有所請求的視頻，如果有，進入步驟5，否則進入步驟6 ；步驟5，當在其它域內(nèi)的邊緣服務器中找到所請求的視頻后，本域內(nèi)的邊緣服務器從中拉取視頻，并發(fā)送給用戶，然后進入步驟7 ;步驟6，若與其距離為I的邊緣服務器沒有保存所請求的視頻，則在距離為2的域內(nèi)的邊緣服務器中查找是否有所請求的視頻，如果有，進入步驟5，否則繼續(xù)在更遠跳數(shù)的域內(nèi)查找，直至在中心服務器中查找到對應的視頻，并拉取到本地，發(fā)送給用戶，然后進入步驟7 ;步驟7，從其它域的視頻服務器拉取到視頻后，根據(jù)采取的視頻更新策略判斷是否需要保存當前視頻，如果不是，結(jié)束；否則更新視頻后結(jié)束。本發(fā)明所提供的機制在大規(guī)模多域連接度較高的網(wǎng)絡(luò)中尤其適用。
權(quán)利要求
1.一種同時支持光交換和數(shù)據(jù)存儲的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其特征在于包括以下幾個組成部分 接口模塊接口模塊通過光纖與外部系統(tǒng)相連，負責接收光信號； 光交換模塊光交換模塊接收控制模塊的控制，完成光波長的倒換功能，此模塊由光交叉矩陣組成； 數(shù)據(jù)庫模塊數(shù)據(jù)庫模塊中存儲有當前節(jié)點中的數(shù)據(jù)目錄，以及數(shù)據(jù)所對應的文件存儲位置； 數(shù)據(jù)存儲模塊負責節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)的存儲，在視頻點播網(wǎng)絡(luò)中，存儲視頻數(shù)據(jù)； 控制模塊控制模塊與網(wǎng)絡(luò)中控制軟件通信，接收控制信令，控制光交換模塊的倒換。
2.一種在光通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能和降低阻塞率的視頻傳輸機制，其特征在于包括以下步驟 步驟1，在視頻點播網(wǎng)絡(luò)中，按照地理位置將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個相互獨立的域，每個域內(nèi)有視頻點播的用戶，域間使用本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接； 步驟2，在網(wǎng)絡(luò)中某域內(nèi)放置一個中心服務器，中心服務器中存有整個系統(tǒng)的視頻資源，在網(wǎng)絡(luò)中其它域內(nèi)分別放置一個邊緣服務器，在邊緣服務器中存儲在本域內(nèi)用戶在一段時間內(nèi)觀看最多的視頻； 步驟3，當某域內(nèi)用戶需要觀看某視頻時，向其域內(nèi)的邊緣服務器發(fā)送視頻請求，如果此邊緣服務器內(nèi)已經(jīng)保存有對應的視頻，則由邊緣服務器直接向用戶推送所請求的視頻，否則，進入步驟4; 步驟4，若邊緣服務器中沒有保存用戶所請求的視頻，則在與其距離為I的域內(nèi)的邊緣服務器中查找是否有所請求的視頻，如果有，進入步驟5，否則進入步驟6 ； 步驟5，當在其它域內(nèi)的邊緣服務器中找到所請求的視頻后，本域內(nèi)的邊緣服務器從中拉取視頻，并發(fā)送給用戶，然后進入步驟7 ； 步驟6，若與其距離為I的邊緣服務器沒有保存所請求的視頻，則在距離為2的域內(nèi)的邊緣服務器中查找是否有所請求的視頻，如果有，進入步驟5，否則繼續(xù)在更遠跳數(shù)的域內(nèi)查找，直至在中心服務器中查找到對應的視頻，并拉取到本地，發(fā)送給用戶，然后進入步驟·7 ； 步驟7，從其它域的視頻服務器拉取到視頻后，根據(jù)采取的視頻更新策略判斷是否需要保存當前視頻，如果不是，結(jié)束；否則更新視頻后結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種支持光交換和數(shù)據(jù)存儲的光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以及能夠降低視頻傳輸能耗和阻塞率的控制機制。在此機制中，按照地理位置將整個網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個相互獨立的域，每個域內(nèi)有視頻點播的用戶，域間使用本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行連接。當邊緣服務器中沒有用戶所請求的視頻時，不會直接向中心服務器請求視頻，而是向其鄰近的域中的視頻服務器請求，不管其臨近域內(nèi)是中心服務器還是邊緣服務器。采用這種視頻請求機制，可以減少邊緣服務器從中心服務器拉取視頻時所經(jīng)過域的跳數(shù)，從而可以減少視頻傳輸?shù)哪芎模瑫r由于光通信網(wǎng)絡(luò)中波長資源有限，減少視頻傳輸?shù)奶鴶?shù)，也減少了阻塞率。本發(fā)明所提出的機制在大規(guī)模多域連結(jié)度較高的光網(wǎng)絡(luò)中尤其適用。
文檔編號H04N21/238GK102984597SQ20121047536
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者李慧, 李劍飛, 紀越峰 申請人:北京郵電大學