什么是光突發(fā)交換技術(shù)

　　導(dǎo)讀--目前光網(wǎng)絡(luò)中的交換技術(shù)主要有三種：光路交換OCS(Optical Circuit Switching)，光分組交換OPS(Optical Packet Switching)，光突發(fā)交換OBS(Optical Burst Switching). 

　　三種光路交換技術(shù) 

　　 

　　目前光網(wǎng)絡(luò)中的交換技術(shù)主要有三種：光路交換OCS(Optical Circuit Switching)，光分組交換OPS(Optical Packet Switching)，光突發(fā)交換OBS(Optical Burst Switching). 

　　 

　　其中研究得最多最成熟的是光路交換OCS，網(wǎng)絡(luò)需要為每一個連接請求建立從源端到目的地端的光路(每一個鏈路上均需要分配一個專業(yè)波長)。交換過程共分三個階段：①鏈路建立階段是雙向的帶寬申請過程，需要經(jīng)過請求與應(yīng)答確認(rèn)兩個處理過程。②鏈路保持階段，鏈路始終被通信雙方占用，不允許其他通信方共享該鏈路。③鏈路拆除階段，任意一方首先發(fā)出斷開信號，另一方收到斷開信號后進(jìn)行確認(rèn)，資源就被真正釋放。

　　 

　　從長遠(yuǎn)來看，全光的分組交換OPS是光交換的發(fā)展方向。OPS是一種不面向連接的交換方式，采用單向預(yù)約機制，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立路由、分配資源。分組凈荷緊跟分組頭在相同光路中傳輸，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需要緩存凈荷，等待帶分組目的地的分組頭的處理，以確定路由。相比OCS，OPS有著很高的資源利用率，和很強的適應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)的能力。但是也存在著兩個近期內(nèi)難以克服的障礙：一是光緩存器技術(shù)還不成熟；二是在OPS交換節(jié)點處，多個輸入分組的精確同步難以實現(xiàn)。因此光分組交換難于在短時間內(nèi)實現(xiàn)。

　　 

　　1997年，由Chunming Qiao和J.S Tunnor分別提出的一種新的光交換技術(shù)——光突發(fā)交換OBS，作為由電路交換到分組交換技術(shù)的過渡技術(shù)。OBS結(jié)合了電路交換和分組交換兩者的優(yōu)點且克服了兩者的部分缺點，已引起了越來越多人的注意。

　　 

　　突發(fā) 

　　 

　　光突發(fā)交換中的“突發(fā)”可以看成是由一些較小的具有相同出口邊緣節(jié)點地址和相同QoS要求的數(shù)據(jù)分組組成的超長數(shù)據(jù)分組，這些數(shù)據(jù)分組可以來自于傳統(tǒng)IP網(wǎng)中的IP包。突發(fā)是光突發(fā)交換網(wǎng)中的基本交換單元，它由控制分組(BCP, Burst Control Packet, 作用相當(dāng)于分組交換中的分組頭)與突發(fā)數(shù)據(jù)BP(凈載荷)兩部分組成。突發(fā)數(shù)據(jù)和控制分組在物理信道上是分離的，每個控制分組對應(yīng)于一個突發(fā)數(shù)據(jù)，這也是光突發(fā)交換的核心設(shè)計思想。例如，在WDM系統(tǒng)中，控制分組占用一個或幾個波長，突發(fā)數(shù)據(jù)則占用所有其它波長。 

　　 

　　將控制分組和突發(fā)數(shù)據(jù)分離的意義在于控制分組可以先于突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸，以彌補控制分組在交換節(jié)點的處理過程中O/E/O變換及電處理造成的時延。隨后發(fā)出的突發(fā)數(shù)據(jù)在交換節(jié)點進(jìn)行全光交換透明傳輸，從而降低對光緩存器的需求，甚至降為零，避開了目前光緩存器技術(shù)不成熟的缺點。并且，由于控制分組大小遠(yuǎn)小于突發(fā)包大小，需要O/E/O變換和電處理的數(shù)據(jù)大為減小，縮短了處理時延，大大提高了交換速度。這一過程就好像一個出境旅行團(tuán)，在團(tuán)隊出發(fā)前，一個工作人員攜帶團(tuán)員們的有關(guān)資料，提前一天到達(dá)邊境辦理出入境手續(xù)及預(yù)定車票等，旅行團(tuán)隨后才出發(fā)，節(jié)約了游客們的時間也簡化了程序。

　　 

　　邊緣節(jié)點和核心節(jié)點 

　　 

　　由于光網(wǎng)絡(luò)在光纖到戶上的瓶頸問題，目前主要用于主干網(wǎng)和城域網(wǎng)，用戶端仍是傳統(tǒng)的電IP網(wǎng)絡(luò)。光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)主要由光的核心節(jié)點和電的邊緣節(jié)點組成。邊緣節(jié)點主要負(fù)責(zé)IP分組的接入、分類、組裝和調(diào)度，及反向突發(fā)數(shù)據(jù)的接收與拆幀。入口邊緣節(jié)點處數(shù)據(jù)通過線卡輸入，根據(jù)IP包的目的地址分類后進(jìn)行組裝，形成突發(fā)數(shù)據(jù)，并提取相應(yīng)分組頭產(chǎn)生控制分組，而突發(fā)數(shù)據(jù)緩存于突發(fā)隊列等待調(diào)度。當(dāng)一個突發(fā)數(shù)據(jù)在突發(fā)發(fā)送隊列的隊列頭部時，計算突發(fā)數(shù)據(jù)與相應(yīng)控制分組間的偏移時間并反饋到控制數(shù)據(jù)包產(chǎn)生器中，然后發(fā)出這個控制分組，該控制分組包括時間偏移量、突發(fā)數(shù)據(jù)長度和具體的路由等信息。當(dāng)偏移時間到期時，發(fā)出該突發(fā)數(shù)據(jù)。出口邊緣節(jié)點只是簡單地將突發(fā)數(shù)據(jù)拆開，并將其中的IP數(shù)據(jù)抽出。

　　  
 

　　圖1 核心節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖 




　　核心節(jié)點的功能是控制分組查找、交換、突發(fā)數(shù)據(jù)監(jiān)測(如阻塞概率、延遲等)，其結(jié)構(gòu)如圖1。假定每根光纖支持的波長數(shù)為K+1(一個波長用于傳輸控制分組BCP，另外K個波長用于傳輸突發(fā)數(shù)據(jù))。用于傳輸BCP的波長在核心節(jié)點需要先進(jìn)行O/E變換，然后進(jìn)行電的路由表查找、對光的交換矩陣進(jìn)行控制，最后更新BCP相應(yīng)數(shù)據(jù)再進(jìn)行E/O變換。其余的K個波長傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)，在核心節(jié)點處不需要O/E/O變換，整個交換傳輸在光域內(nèi)完成，保證了數(shù)據(jù)的透明性。圖中光交換矩陣前的光纖延遲線用于緩存突發(fā)數(shù)據(jù)(只能緩存有限長時間)，等待控制分組的處理，通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)钠茣r間offset time，可以使突發(fā)數(shù)據(jù)不需要在中間節(jié)點緩存，直接通過OBS網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而可以取消光纖延遲線。另外光纖延遲線還可以用于解決競爭問題，減少沖突，實現(xiàn)WDM層的QoS(服務(wù)質(zhì)量)保證。當(dāng)突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)入光交換矩陣時，由控制單元控制的光交換矩陣選擇相應(yīng)的輸出波長。