標(biāo)簽交換技術(shù)在全光互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

2019-11-03 10:23:22

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

張磊范忠禮

　　摘要：本文首先介紹了MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，其次闡述了傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用，最后分析了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

　　關(guān)鍵詞：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS

1、MPLS向光網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展

　　傳統(tǒng)的ip網(wǎng)絡(luò)是“盡力而為”的，在流量和網(wǎng)絡(luò)帶寬管理上功能很弱，往往導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，很難滿足對時(shí)延、抖動和傳輸質(zhì)量有特別要求的應(yīng)用(如語音和視頻業(yè)務(wù)等)，此時(shí)MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了將第三層的包交換轉(zhuǎn)換成第二層基于標(biāo)簽的包交換的“多層交換技術(shù)”，可使用各種第二層的協(xié)議，如幀中繼、ATM、PPP、以太網(wǎng)等。MPLS具有基于標(biāo)簽的快速轉(zhuǎn)發(fā)和很強(qiáng)的流量工程管理功能，能夠提供較好的QoS方面的服務(wù)保障，IP/MPLS over ATM這種成熟的技術(shù)結(jié)合方式已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到能滿足電信級QOS要求的骨干網(wǎng)絡(luò)中。

　　隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，通信距離已經(jīng)“死亡”，網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬瓶頸已經(jīng)成為過去，WDM技術(shù)在光纖中的應(yīng)用給出了IP/MPLS over ATM模式的一種替代方案，即IP/MPLS over WDM，高速的ATM交換路由器從骨干網(wǎng)走到了網(wǎng)絡(luò)的邊緣。為了將MPLS應(yīng)用到光網(wǎng)絡(luò)上，必須將MPLS的路由協(xié)議和信令協(xié)議與光交換機(jī)相適配構(gòu)造智能型波長路由器/光交換機(jī)，同時(shí)將對傳統(tǒng)MPLS協(xié)議作相應(yīng)的擴(kuò)展和修改。與此同時(shí)IETF提出了GMPLS的全新概念，它是MPLS向光網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的必然產(chǎn)物，具有對智能光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速實(shí)施光連接，在光層實(shí)現(xiàn)動態(tài)業(yè)務(wù)分配和動態(tài)的提供網(wǎng)絡(luò)資源，以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端監(jiān)控保護(hù)和恢復(fù)功能。GMPLS能支持多種交換類型，如分組交換PSC，時(shí)分復(fù)用TDM﹑波長交換LSC和光纖交換FSC,由此出現(xiàn)了通用標(biāo)簽和LSP分級嵌套概念，即允許系統(tǒng)以一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)層來進(jìn)行縮放，那么位于頂層的標(biāo)簽將是FSC接口，接下來的是LSC、TDM，最后是PSC。GMPLS 還擴(kuò)展了MPLS在邏輯上把控制平面從數(shù)據(jù)平面中分離出來的概念，允許與數(shù)據(jù)平面相關(guān)的多種物理上的控制平面存在。

2、傳統(tǒng)電域交換技術(shù)在光域中的應(yīng)用

　　在傳統(tǒng)的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)中我們已經(jīng)分別采用了電路交換和分組交換這些成熟的技術(shù)，相比之下突發(fā)交換技術(shù)就鮮為人知了，當(dāng)然從交換粒度，交換模式（直通還是存儲轉(zhuǎn)發(fā)），網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的預(yù)留方式等方面來分類的話還有許多交換技術(shù)，應(yīng)用最多的就是以上三種交換技術(shù)。根據(jù)它們的各自特點(diǎn)，在光域中出現(xiàn)了相應(yīng)的三種光交換技術(shù)：

　　1）波長路由交換(WRS)：在WDM網(wǎng)絡(luò)中使用電路交換技術(shù)時(shí)，是以波長交換的形式來實(shí)現(xiàn)，在相鄰節(jié)點(diǎn)間的每條鏈路上，一個(gè)波長就對應(yīng)一個(gè)用于交換的光通道，提供端到端的“虛波長路由”，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣建立起光路徑。光路徑通過沿路徑的每條鏈路上預(yù)留專門的波長通道而創(chuàng)建。在點(diǎn)到點(diǎn)的光通路中傳輸數(shù)據(jù)流時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)不需要任何處理，不需要任何E/O和O/E轉(zhuǎn)換，也不需要緩沖數(shù)據(jù)。波長路由交換網(wǎng)絡(luò)就是傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)的一種形式，不能統(tǒng)計(jì)復(fù)用共享帶寬資源，所以帶寬利用率比較低；

　　2）光分組交換(OPS)：電域的包/分組交換在光域上表現(xiàn)為光分組交換OPS，是基于虛電路和光時(shí)分復(fù)用方式的，采用固定長度短數(shù)據(jù)包格式，一般基于TDM來使用光纖中的所有帶寬，數(shù)據(jù)凈荷以光信號方式存在，信頭開銷可以是光形式，也可以是電形式，通過帶外波長或副載波復(fù)用傳送控制開銷使之與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分開，控制開銷和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的時(shí)延用光纖遲延線（光存儲器）來實(shí)現(xiàn)，而可變長度的光分組，可使用串聯(lián)的光纖延遲線來實(shí)現(xiàn)，OPS主要優(yōu)點(diǎn)是能通過統(tǒng)計(jì)復(fù)用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源提高帶寬利用率，而由于通過光/電轉(zhuǎn)換處理控制信息帶來的時(shí)延問題比較嚴(yán)重；

　　3）光突發(fā)交換(OBS)：結(jié)合了波長路由交換和光分組交換的優(yōu)點(diǎn)，OBS技術(shù)通過在有限的時(shí)間段預(yù)留帶寬來提高網(wǎng)絡(luò)利用率。基本交換實(shí)體就是突發(fā)幀，它是在入口節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)、出口節(jié)點(diǎn)之間移動的一串?dāng)?shù)據(jù)包。突發(fā)幀主要由頭部控制突發(fā)幀（Control Burst）和數(shù)據(jù)突發(fā)幀（Data Burst）組成，它們之間各自獨(dú)立傳送。控制突發(fā)幀被先于數(shù)據(jù)突發(fā)幀傳送用來沿路徑預(yù)留帶寬，接著數(shù)據(jù)突發(fā)幀隨著控制突發(fā)幀預(yù)留帶寬的相同路徑傳送，同時(shí)有三種突發(fā)交換協(xié)議TAG（Tell-And-Go）、IBT（In-Band-Terminator）、RFD（Reserve-a-Fixed-Duration）來協(xié)調(diào)控制突發(fā)幀和數(shù)據(jù)突發(fā)幀之間的協(xié)同工作（即它們之間的發(fā)送偏置時(shí)間）；

3、基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案

　　將傳統(tǒng)的MPLS技術(shù)和波長路由交換,光分組交換,光突發(fā)交換相結(jié)合形成了基于標(biāo)簽交換的全光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相應(yīng)的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案有：多協(xié)議波長標(biāo)簽交換MPLmS、基于標(biāo)簽光突發(fā)交換LOBS、全光標(biāo)簽分組交換OLPS。

3.1 多協(xié)議波長標(biāo)簽交換（MPLmS）光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　MPLmS是傳統(tǒng)電MPLS在光域上的擴(kuò)展，使用OXC作為LSR，波長作為標(biāo)簽（如圖1所示），沿用了原有的MPLS框架，不需要定義新的內(nèi)容。它直接采用第一層（光波長級）的交換來處理第三層的ＩＰ路由轉(zhuǎn)發(fā)，將標(biāo)簽與ＷＤＭ波長信道關(guān)聯(lián)起來，其分立波長或光纖信道類似于標(biāo)簽，并通過ＭＰＬｍＳ信令來指配光信道。從而大大簡化了網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)，并具有更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)管理、流量工程、ＱｏＳ保證的功能。MPLmS 也可以看作是一種沒有標(biāo)簽棧或按包轉(zhuǎn)發(fā)的簡化MPLS，利用IP選路協(xié)議來發(fā)現(xiàn)拓?fù)洌肕PLS信令協(xié)議來實(shí)現(xiàn)波長通路的自動指配，為實(shí)時(shí)配置光波長通路提供了基本框架，選路與信令分離有利于靈活引入新特性新算法。這種方法可以使業(yè)務(wù)層上的路由器、ATM交換機(jī)或ADM動態(tài)地要求傳送網(wǎng)提供所需的波長，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制和快速業(yè)務(wù)供給，簡化了IP層與光層的融合以及跨層的網(wǎng)絡(luò)管理，降低了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和業(yè)務(wù)拓展成本，有利于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)敷設(shè)。IP層與光層的融合正展現(xiàn)了前所未有的前景。ＭＰＬｍＳ是構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)的管理控制平臺，通過它可將ＩＰ等各種業(yè)務(wù)無縫的接入到具有巨大帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)上來，是構(gòu)建未來新型網(wǎng)絡(luò)的有效方法。

圖1 MPLmS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及標(biāo)簽交換過程

　　MPLmS把MPLS標(biāo)簽交換的基本概念應(yīng)用到了光域，采用光波長作為交換的標(biāo)簽，將第三層路由轉(zhuǎn)發(fā)與第一層（光層）的光交換進(jìn)行了無縫融合，利用波長來尋找路由，并標(biāo)識所建立的光通路，為上層業(yè)務(wù)提供快速的波長交換通道。光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被看作是MPLS設(shè)備，ＭＰＬｍＳ光網(wǎng)絡(luò)的邊緣采用標(biāo)簽棧，它將更小的電MPLS設(shè)備節(jié)點(diǎn)的LSP整合進(jìn)更大的波長LSP中。ＭＰＬｍＳ域的中間節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)傳輸過程中不再運(yùn)行任何電的標(biāo)簽處理，并且只有有限個(gè)標(biāo)簽處理操作在光域上實(shí)現(xiàn)。利用這些功能，波長標(biāo)簽方案將MPLS的控制平面粘貼到光波長路由交換機(jī)／光交叉連接設(shè)備的上層，并將它看作是具有MPLS能力的節(jié)點(diǎn)，即光波長交換路由器（Ｏ－ＬＳＲ）節(jié)點(diǎn)。

　　實(shí)際上最初MPLS的標(biāo)簽交換的目的是運(yùn)行第二層的快速轉(zhuǎn)發(fā)來處理第三層的數(shù)據(jù)流，人們延伸了這種想法，波長標(biāo)簽在本質(zhì)上是運(yùn)行第一層（如光層）轉(zhuǎn)發(fā)來處理第三層的數(shù)據(jù)流。尤其是在ＭＰＬｍＳ標(biāo)簽和ＷＤＭ波長通道之間，允許使用ＭＰＬｍＳ信令來建立光路徑通道。例如，一個(gè)在對等MPLS Ｏ－ＬＳＲ之間的端到端的光路徑等價(jià)于一個(gè)粗粒度的LSP，稱為波長LSP等。下面我們看看MPLmS的網(wǎng)絡(luò)模型：

　　MPLmS應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)模型圖2所示。支持標(biāo)簽交換的IP路由器（LSR）連接光核心網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)由若干OXC通過光鏈路相互連接而成。OXC由光層面的交叉連接設(shè)備和控制平面組成，具有數(shù)據(jù)流交換功能，交換由可配置的交叉連接表控制。目前，OXC節(jié)點(diǎn)交換需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在電域進(jìn)行。隨著光開關(guān)和可調(diào)諧激光器等技術(shù)的進(jìn)步，將來它可以實(shí)現(xiàn)全光交換。控制平面使用基于IP的協(xié)議和信令進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性檢測、控制建立和維護(hù)端到端的光通路。

圖2 MPLmS的網(wǎng)絡(luò)模型

　　在MPLmS中，波長標(biāo)簽可以由上游節(jié)點(diǎn)提出，由下游節(jié)點(diǎn)認(rèn)可后使用，用于在某些特定的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備區(qū)域中建立LSP。傳統(tǒng)意義的LSP是單向的，為了適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)的需要，MPLmS支持雙向的LSP，以簡化倒換過程、減少建立LSP的延時(shí)和維護(hù)開銷。該標(biāo)簽請求支持建立LSP需要的通信參數(shù)，包括鏈路保護(hù)、鏈路編碼、LSP凈荷等。通過標(biāo)簽請求可提出鏈路保護(hù)類型要求(1＋1或1：N)。鏈路的保護(hù)能力通過路由協(xié)議發(fā)布，以供路由選擇時(shí)使用。標(biāo)簽請求消息還攜帶LSP鏈路編碼參數(shù)，稱為LSP編碼類型（SDH/SONET/Gage）。圖3是標(biāo)簽請求（通用標(biāo)簽請求）TLV（類型/長度/值）結(jié)構(gòu)（以CR-LDP為例）。

　　

　 LPT：鏈路保護(hù)類型，8比特，0表示沒有鏈路保護(hù)要求。

LSP-ENC：LSP編碼類型，16比特，定義了OC-n（SONET）、STS-n（SDH）、GigE、10GigE、DS1～DS4、E1～E4、J3、J4、VT以及光波長、波帶等類型。

G-PID：通用凈荷標(biāo)識，表示LSP運(yùn)載的凈荷類型，使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)凈荷類型，由入節(jié)點(diǎn)設(shè)置，供出節(jié)點(diǎn)使用，中間節(jié)點(diǎn)僅進(jìn)行透明傳送。

圖3 標(biāo)簽請求（通用標(biāo)簽請求）TLV結(jié)構(gòu)

　　為了支持光網(wǎng)絡(luò)的傳輸環(huán)境，MPLmS標(biāo)簽應(yīng)該支持對光纖、波帶、波長甚至?xí)r隙的標(biāo)識。不同的應(yīng)用環(huán)境下標(biāo)簽格式不同，以CR-LDP為例的TLV格式圖4所示。

圖4 以CR－LDP為例的TLV格式

　　鏈路標(biāo)識符標(biāo)識收到標(biāo)簽請求的鏈路，僅在鄰接的節(jié)點(diǎn)間具有本地效力。標(biāo)簽的長度和格式根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境而不同。比如在波長標(biāo)簽交換應(yīng)用中，端口/波長標(biāo)簽為32比特，表示使用的光纖或端口或波長，與傳統(tǒng)標(biāo)簽不同的是沒有實(shí)驗(yàn)比特、標(biāo)簽棧底標(biāo)簽和TTL等域，但它與傳統(tǒng)標(biāo)簽一樣，僅在鄰接節(jié)點(diǎn)間具有本地效力。標(biāo)簽值可以通過人工指配或由協(xié)議動態(tài)決定。MPLmS概念的提出是MPLS技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。通過光波分復(fù)用以及波長交換技術(shù)不僅提高了光傳輸網(wǎng)的容量，而且可以很好地利用標(biāo)簽交換及其相關(guān)協(xié)議的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以MPLS技術(shù)提高光網(wǎng)絡(luò)的靈活性、生存能力并實(shí)現(xiàn)流量工程。

3.2 基于全光標(biāo)簽分組交換（OLPS）的光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　所謂全光標(biāo)簽分組交換技術(shù)就是在光分組信息上利用光技術(shù)附加可有效改變光分組交換性能的光標(biāo)簽技術(shù)。目前關(guān)于光標(biāo)簽頭和光分組的復(fù)用技術(shù)主要是利用副載波復(fù)用SCM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。如圖5所示它將副載波復(fù)用光頭粘在每個(gè)分組上，即標(biāo)簽頭采用與分組凈荷傳輸所用的波長相同的波長的帶內(nèi)方式，但是為了有效利用帶寬，使用帶外調(diào)制來轉(zhuǎn)發(fā)分組數(shù)據(jù)。這種方法中數(shù)據(jù)頭和凈荷信息被復(fù)用在同一個(gè)波長上，但數(shù)據(jù)是調(diào)制在基帶上，而包頭信息承載于一個(gè)合適的副載波上。這樣克服了傳統(tǒng)分組交換需要承受的光緩存（消除了遲延線的使用）和比特同步的限制。

圖5 光標(biāo)簽的隨路和共路復(fù)用方式－副載波復(fù)用SCM

　　OLPS光標(biāo)簽分組交換技術(shù)將目前普遍接納的IP尋址、標(biāo)簽交換與光波長交換技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來。采用標(biāo)簽交換技術(shù)，可發(fā)揮其支持組播（Multicast）、合并（Merge）和約束選路（constraint-based routing）等特點(diǎn)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)分組交換字節(jié)結(jié)構(gòu)避免了同期到達(dá)的去往同一目的地的數(shù)據(jù)包對資源的競爭問題，改善了端對端的時(shí)延特性，簡化了路由器入口處處理包頭信息和轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類（FEC）分配的過程，改善了選路的性能和成本，從而實(shí)現(xiàn)了快速有效地分組轉(zhuǎn)發(fā)。

　　OLPS網(wǎng)由光標(biāo)簽邊緣路由交換機(jī)OLER和光標(biāo)簽核心路由交換機(jī)OLSR組成。在MPLS原理中我們提到，的三層地址（IP）地址被映射成第二層地址（即就是標(biāo)簽，當(dāng)在OLPS網(wǎng)絡(luò)中時(shí)時(shí)光虛道路標(biāo)識OVPI）。這種對等的多層映射（MLM）方法將第三層的路由和第二層的交換有機(jī)的結(jié)合在一起。路由信息被第三層IP選路協(xié)議分發(fā)到相鄰路由交換機(jī)，以便使分組轉(zhuǎn)發(fā)只按照第二層信息來執(zhí)行。按照激發(fā)本地映射的方式的不同，可將MLM分為流驅(qū)動和控制驅(qū)動兩種：1）流驅(qū)動MLM遵循“次選路，全部交換”的方針。只分析數(shù)據(jù)流中開始的一些數(shù)據(jù)包，將持續(xù)期長的數(shù)據(jù)流映射到本地直通連接上，而將持續(xù)期短的數(shù)據(jù)流一個(gè)包一個(gè)包地進(jìn)行逐包處理。基于這種方法的著名的方案就是Toshiba的“元交換路由”方案和由Ipsilon開發(fā)的“P Switch”方案；2）控制驅(qū)動MLM是由路由更新激發(fā)地址映射。控制驅(qū)動意味著每一次映射要么是諸如IP包的路由信息報(bào)文驅(qū)動的，要么就是由路由器或IP RSVP包控制報(bào)文來驅(qū)動的。相關(guān)的一些公司如Cisco（Tag Switching）、Asend（IP Navigator）和IBM（ARIS）均開發(fā)了此類技術(shù)以滿足骨干網(wǎng)絡(luò)的要求。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中必須遵循現(xiàn)在已經(jīng)被工人是未來發(fā)展方向的一種優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則，即“高網(wǎng)絡(luò)邊緣的智能化，以換取骨干網(wǎng)絡(luò)性能的提高”的設(shè)計(jì)原則。

　　全光標(biāo)簽分組交換網(wǎng)絡(luò)中的核心光標(biāo)簽路由器OLSR即可以使用空分交換也可以使用波分交換，并且僅對帶有路由信息的光分組頭進(jìn)行高速處理而為光分組的有效負(fù)載提供透明路徑，因此他具有高速、大吞吐量、低延時(shí)、業(yè)務(wù)和比特率透明等突出特點(diǎn)，嫩高效的承載IP業(yè)務(wù)，同時(shí)它還能靈活地組網(wǎng)和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)升級，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性和生存能力。光核心路由器主要有光分組頭識別和重置、沖突解決、分組路由和傳輸控制等光信號處理功能模塊組成。同時(shí)，目前基于光標(biāo)簽交換的分組光網(wǎng)絡(luò)研究在網(wǎng)絡(luò)管理和控制方面，充分吸收了IETF（Internet Engineer Task Force）開發(fā)地MPLS技術(shù)的一些技術(shù)優(yōu)勢。

　　全光分組交換節(jié)點(diǎn)OLSR主要有標(biāo)簽交換模塊和光子交換機(jī)組成。光標(biāo)簽交換模塊負(fù)責(zé)：檢測分組字頭；完整的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；檢測包的端點(diǎn)；當(dāng)需要的時(shí)候重寫光子頭；而目前可是用的比較先進(jìn)的光子交換技術(shù)有：微電子機(jī)械技術(shù)MEM、LiNbO交換器、快速液晶交換器、半導(dǎo)體光放大器SOA或電吸收EA調(diào)制器/交換器等。

　　光標(biāo)簽邊緣路由器OLER主要負(fù)責(zé)為IP包分配光標(biāo)簽和為每一個(gè)分組選定一路波長；而核心光標(biāo)簽路由IOLSR要執(zhí)行標(biāo)簽處理、新標(biāo)簽的計(jì)算、全光的刷新標(biāo)簽和轉(zhuǎn)換分組所在的波長。

　　光標(biāo)簽分組交換網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)主要是按照OVPI標(biāo)識來對IP包（第二層）執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)交換操作。每一個(gè)OVPI主要包括節(jié)點(diǎn)號、端口號和波長編號，它是由入口OLER負(fù)責(zé)分配，在交換過程中他的具體數(shù)值會在每一個(gè)下游交換節(jié)點(diǎn)上被更新。這時(shí)就相當(dāng)于由IP選路和OLPS交換機(jī)電互聯(lián)而構(gòu)成了具有光標(biāo)簽分組交還能力的IP路由交換機(jī)。換言之，OLPS網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)不但具有其他路由器所具有的路由表和路由更新協(xié)議，而且具有按照標(biāo)簽進(jìn)行光交換的能力，因此可以說他所執(zhí)行的功能就是IP交換路由器的功能，但這時(shí)路由表的更新與傳統(tǒng)路由器中的地址信息更新不同，而是對OLPS節(jié)點(diǎn)中光虛通道表進(jìn)行更新。路由更新信息是通過在OPLS分組頭中標(biāo)定一個(gè)特定的域來傳輸適當(dāng)?shù)剡x路協(xié)議而從相鄰節(jié)點(diǎn)獲得的。OPLS節(jié)點(diǎn)的基本功能，一是通過選路IP包來更新路由表以獲得對光包執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作所需要使用的IVPI標(biāo)識；二是對第三層選路由結(jié)果執(zhí)行標(biāo)簽綁定操作；三是依據(jù)標(biāo)簽對光分組進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。貼有標(biāo)簽的分組能夠被下游OLSR節(jié)點(diǎn)探測出，并由節(jié)點(diǎn)選路控制器來管理它的去留。

　　當(dāng)OLPS節(jié)點(diǎn)面對不平衡業(yè)務(wù)狀況時(shí)，可通過給網(wǎng)絡(luò)中邊緣路由器OLER之間的任一光的虛通道分配峰值帶寬方法，來合理管理OLPS網(wǎng)絡(luò)資源以便校正業(yè)務(wù)的不平衡問題。這種網(wǎng)絡(luò)資源方法雖然降低了OPLS網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，但是在網(wǎng)絡(luò)帶寬大到無窮而帶寬成本不成為問題的時(shí)候，這種低的帶寬利用率的資源管理方法仍可以接受。而且這種基于MPLS的OLPS網(wǎng)絡(luò)還可提供對具有不同Qos要求的業(yè)務(wù)進(jìn)行管理的能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)存在延時(shí)抖動和包丟失時(shí)，可為“供質(zhì)量保證”的業(yè)務(wù)預(yù)留一定量的帶寬，同時(shí)將剩余帶寬提供給”盡力而為的”業(yè)務(wù)。在這種情況下，特別是對于提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)就需要呼叫接入控制機(jī)制，而這些控制機(jī)制不應(yīng)占用可用帶寬。在OLPS網(wǎng)絡(luò)的邊緣路由器OLER上，可對需要執(zhí)行業(yè)務(wù)分級的業(yè)務(wù)，使用諸如WFQ（Weighted Fair Queuing）方法或不同的包丟棄算法，同時(shí)對提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)使用“漏斗”算法來分配所需帶寬。

　　目前光標(biāo)簽分組交換技術(shù)要步入實(shí)用還受制于邏輯處理技術(shù)相對滯后而造成的光標(biāo)簽頭的高速超快、全光刷新、重寫以及光頭可用帶寬太窄等技術(shù)的限制。因此真正意義的光分組交換網(wǎng)絡(luò)要獲得實(shí)現(xiàn)還需要有相當(dāng)長的時(shí)間。

3.3 基于標(biāo)簽光突發(fā)交換（LOBS）的光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　由于光突發(fā)交換與（波長）電路交換和光分組交換相比具有特有的優(yōu)勢，同時(shí)MPLS的標(biāo)簽交換技術(shù)對未來網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)的影響也意義深遠(yuǎn)，所以我們同樣可以將MPLS的標(biāo)簽交換思想引入到光突發(fā)交換中來，從而產(chǎn)生了基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換技術(shù)LOBS，為IP Over WDM光互聯(lián)網(wǎng)開辟了一種新的解決方案。

　　使用OBS來支持IP Over WDM的一個(gè)方法是在每個(gè)WDM光交換上運(yùn)行IP軟件和協(xié)議，以及其它的控制軟件（當(dāng)然現(xiàn)在考慮的IP協(xié)議主要是MPLS協(xié)議和其控制技術(shù)），這些控制軟件是網(wǎng)絡(luò)層與WDM光層接口的一部分。在WDM層使用專用的控制來為這些IP實(shí)現(xiàn)間提供靜態(tài)的/物理的連接，特別的這些專用的控制波長可用來交換那些在物理上相鄰的、包含拓?fù)湫畔⒑吐酚杀淼腎P實(shí)體間的分組信息。為了發(fā)送數(shù)據(jù)，首先需要用一個(gè)控制分組在不需要經(jīng)歷中間IP實(shí)體的情況下發(fā)送到宿端，這樣就減少了突發(fā)分組的等待時(shí)間以及在IP層上的處理。需要注意的是，由于控制分組的有限的不透明性，OBS能達(dá)到對阻塞和故障的高度的適應(yīng)性，并且像在光分組/信元交換中一樣，能支持基于優(yōu)先級的路由。

　　基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換LOBS技術(shù)與前面所述的MPLmS技術(shù)在吸收MPLS標(biāo)簽交換技術(shù)方面的基本思路是一致的，所不同的主要是LOBS將控制信道和數(shù)據(jù)交換信道進(jìn)行了分離，標(biāo)簽信息在控制包中：而且這時(shí)在波長信道上所承載的數(shù)據(jù)是由多個(gè)IP包組成的突發(fā)數(shù)據(jù)流。在LOBS網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)控制包/分組由控制信息和標(biāo)簽構(gòu)成，并作為一個(gè)普通的IP包在運(yùn)行了LDP而預(yù)先建立起來的一個(gè)LOBS通路上被傳送，該通道就類似于標(biāo)簽交換通路LSP。在入口LOBS節(jié)點(diǎn)將多個(gè)IP包組裝成突發(fā)數(shù)據(jù)流，然后該突發(fā)數(shù)據(jù)流就在由節(jié)點(diǎn)對控制包中的標(biāo)簽進(jìn)行處理后相應(yīng)建立起來的波長通道上傳輸。在數(shù)據(jù)流的整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過程中，都無需進(jìn)行任何電子操作而完全在光域上執(zhí)行，其它的標(biāo)簽操作均類似于MPLmS實(shí)現(xiàn)方案。在MPLmS中，每一個(gè)波長為一個(gè)標(biāo)簽，即就是標(biāo)簽交換通道LSP是波長通道。這時(shí)由于缺乏波長合并（merging）技術(shù)，所以中間節(jié)點(diǎn)無法在光域上實(shí)現(xiàn)對多個(gè)LSP的整合操作，因此不能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)合并和疏導(dǎo)（grooming）。相反在LOBS中每一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)流對應(yīng)一個(gè)標(biāo)簽，在每一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)上都對標(biāo)簽信息、波長號、偏置時(shí)間等控制信息執(zhí)行電處理操作，因此不同LSP通路上的突發(fā)數(shù)據(jù)流無需進(jìn)行光/電/光變換就完全可以進(jìn)行業(yè)務(wù)整合。

　　此外，在骨干光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用OBS技術(shù)實(shí)現(xiàn)Qos有好幾種方法：

　　◆首先，我們可以控制LSP的建立，使其只具有一個(gè)較小的突發(fā)阻塞概率，方法是通過OBS MAC層的統(tǒng)計(jì)整型特性和在LSP整形結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程。突發(fā)數(shù)據(jù)包在一個(gè)LSP上的到達(dá)統(tǒng)計(jì)特性即使經(jīng)過幾個(gè)節(jié)點(diǎn)以后也不會改變，這是因?yàn)檎麄€(gè)交換過程對數(shù)據(jù)包都沒有執(zhí)行緩存操作的結(jié)果。因此，在確認(rèn)一個(gè)LSP建立以后，在其輸出接口，我們就完全可以預(yù)期它是否保持一個(gè)較低的突發(fā)阻塞概率。此外，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和規(guī)劃OBS MAC層結(jié)構(gòu)，我們可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的LSP時(shí)延特性。因此，LSP對IP層來說就是一個(gè)可以信賴的、具有某種被指配的數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)傳送管道，而且具有較低的突發(fā)阻塞概率和確定的傳輸時(shí)延。因此，在IP層可以應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的IP Qos機(jī)制例如區(qū)分服務(wù)DiffServ(differentiated service)對業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分。

　　◆另外一個(gè)Qos方案就是業(yè)務(wù)提供商可以在部分網(wǎng)絡(luò)上提供具有不同可信度的LSP通道。標(biāo)準(zhǔn)的Qos路由機(jī)構(gòu)可以根據(jù)他們不同的Qos需求（也就是具有不同的分組丟失率）將這些分組數(shù)據(jù)從接入邊界路由器路由到合適的出口邊界路由器。可以利用額外的偏置時(shí)間來支持優(yōu)先級和Qos（即達(dá)到公平性），而不需要中間節(jié)點(diǎn)上的緩存。

　　◆有一種方法就是自適應(yīng)路由和優(yōu)先級技術(shù)。在OBS中一個(gè)主要的設(shè)計(jì)問題就是如何減少突發(fā)分組丟失的概率，在沒有或者只有有限的緩存的情況下，可以采用自適應(yīng)路由和/或分配優(yōu)先級的方法來減少突發(fā)分組丟失的概率。

4、結(jié)束語

　　下一代網(wǎng)絡(luò)NGN是一個(gè)以軟交換為中心，以智能的OTN為基礎(chǔ)的傳送光網(wǎng)絡(luò)。目前ITU-T提出的ASON具有大容量光交換能力和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動發(fā)現(xiàn)、端到端光電路配置、帶寬動態(tài)分配等功能，是一種新的全光互聯(lián)網(wǎng)解決方案，具有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 《高速寬帶光互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》徐榮龔倩編著人民郵電出版社 2002.2第一次出版

[2] “QoS Performance of Optical Burst Switching in IP-Over-WDM

Networks” Myungsik Yoo, Member, IEEE, Chunming Qiao, Member, IEEE, and Sudhir Dixit, Senior Member, IEEE

[3] “Quality-of-Service Mechanisms in IP-over-WDM Networks” Ayman Kaheel, Tamer Khattab, Amr Mohamed and Hussein Alnuweiri, Department of Electrical and Computer Engineering, The University of British Columbia

作者簡介：

1.張磊（1978-），男，江蘇常州人，南京郵電學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)研究生，2001年畢業(yè)于南京郵電學(xué)院通信工程系，目前主要從事IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全光互聯(lián)網(wǎng)的研究。

2.范忠禮（1941-），男，重慶市人。南京郵電學(xué)院光纖通信研究所第一研究室主任，教授級高工，1966年畢業(yè)于北京郵電學(xué)院，目前主要從事智能光網(wǎng)絡(luò)，寬帶IP網(wǎng)絡(luò)的研究。

摘自　光纖在線

上一篇：自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)信令技術(shù)研究

下一篇：多協(xié)議標(biāo)志交換基本原理