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光突發(fā)交換技術的發(fā)展與應用

云知道

互聯(lián)網的不斷發(fā)展壯大和各種新興業(yè)務的出現(xiàn)，如各種多媒體網頁、多媒體游戲、多媒體會議、電子商務等，使互聯(lián)網絡業(yè)務呈指數(shù)增長 。由于業(yè)務的多樣性和多變性，傳統(tǒng)的核心交換網絡已經不適于互聯(lián)網不斷發(fā)展的需要 。這種形勢促使研究者們加快對波分復用(WDM)傳輸和全光交換技術深入研究，以便適應因特網流量的爆炸式增長、業(yè)務的多樣性和業(yè)務突發(fā)性 。
目前光網絡采用的靜態(tài)或動態(tài)波長路由(或者說光電路交換，OCS)機制，協(xié)議機制相對簡單，技術成熟，易于實現(xiàn) 。但它類似于電路交換機制，建立和拆除一條通道需要一定的時間，并且該時間與它連接的保持時間無關，而主要決定于端到端的信令時間 。當連接保持時間比較短時，它將導致信道的利用率變差 。因此，它不適合于持續(xù)增長且變化無常的因特網流量，如網頁瀏覽、FTP文件傳輸、電子郵件等 。
在光交換中，光分組交換(OPS)在帶寬利用率、延時和適應性等方面比較好 。從長遠的角度來考慮，OPS似乎是一種很有前途的技術，但因為它的實現(xiàn)比較復雜，目前光邏輯處理技術不成熟，沒有可用的光隨機存儲器(ORAM)，所以還需經過多年的研究才能得以應用 。
針對目前OCS和OPS存在的一些問題，近年來，人們提出了一種新的光交換技術—光突發(fā)交換(OBS)技術，并迅速得到國內外學者們的廣泛關注 。OBS得以引人注目，是因為它兼有OCS和OPS的優(yōu)點，同時又避免了它們的不足 。
在OBS網絡中，中間節(jié)點無需任何光RAM，突發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸是通過它相應的控制分組(BCP)預留資源來完成的，突發(fā)數(shù)據(jù)分組在中間節(jié)點直通，無需存儲 。而在光分組交換中，突發(fā)數(shù)據(jù)在中間節(jié)點存儲轉發(fā) 。相對于光電路交換，OBS可獲得更好的帶寬利用率，因為它答應每一個波長的突發(fā)數(shù)據(jù)流之間統(tǒng)計復用，否則需占用幾個波長 。另外，突發(fā)分組的端到端(ETE)延時相對較少，因為偏置時間遠小于波長路由中建立波長通道的時間 。
什么是“光突發(fā)交換”
突發(fā)交換的概念其實在20世紀80年代初就已提出，并且陸續(xù)有一些論文發(fā)表 。突發(fā)交換概念當時并沒有像電路交換與分組交換那樣得到普及，原因是提出突發(fā)交換的時候，無論電話網還是數(shù)據(jù)網，技術已經成熟，沒有必要以突發(fā)為單位來處理話音或數(shù)據(jù)，以改變整個網絡 。
但是，隨著通信技術的不斷發(fā)展，一個深刻的變化是，傳輸速率的增長大大超過了處理速率的增長，假如依舊按照老式的分組方法來處理，網絡處理設備將長期處于過載狀態(tài) 。因此，簡化網絡節(jié)點的處理是非常必要的 。光突發(fā)交換提高處理粒度就是一種較好的解決方法，通過預先發(fā)送控制信息，在每個節(jié)點處預約資源后，節(jié)點再傳送突發(fā)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以始終保持在光域內，同時免去分組交換中逐一處理分組頭的麻煩 。
在OBS網絡中，基本交換單位是突發(fā)(burst) 。突發(fā)是由相同的出口邊緣路由器地址，以及相同的服務質量(QoS)要求的IP分組組成 。光突發(fā)交換節(jié)點包括核心節(jié)點與邊緣節(jié)點 。邊緣節(jié)點負責突發(fā)數(shù)據(jù)包的重組和分類，可以提供各類業(yè)務接口，而核心節(jié)點的任務是完成突發(fā)數(shù)據(jù)的轉發(fā)與交換 。光突發(fā)交換的核心節(jié)點結構與光分組交換不同，它只需在電域處理控制信令 。
邊緣節(jié)點將具有相同的出口邊緣路由器地址和相同的QoS要求的IP分組，會聚成突發(fā)包，生成突發(fā)數(shù)據(jù)分組和相應的控制分組 。突發(fā)數(shù)據(jù)分組和控制分組的傳輸，在物理信道上(一般為同一光纖中不同波長)和時間上(控制分組提前于突發(fā)數(shù)據(jù)分組一段時間，即偏置時間)是分離的 。
在OBS系統(tǒng)中，一般采用單向預留的方式，即控制分組提前于數(shù)據(jù)突發(fā)分組發(fā)送，而數(shù)據(jù)突發(fā)分組在等待一定的時間后，不需要等待回復確認消息，直接在預先確定的信道(波長)上發(fā)送 。每個控制分組對應于一個突發(fā)數(shù)據(jù)分組，它包含其對應突發(fā)數(shù)據(jù)分組的一些基本信息，如突發(fā)長度、偏置時間、波長ID和路由信息等，比突發(fā)數(shù)據(jù)短得多 。

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