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光突發(fā)交換技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用( 三 )

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竟?fàn)幗鉀Q方案
為了處理當(dāng)多個(gè)分組同時(shí)到達(dá)同一個(gè)輸出端口時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)解決方案是必需的，這是所有分組交換方式必然會(huì)碰到的問(wèn)題，即所謂的外部阻塞 。比較典型的解決方式是通過(guò)緩存其它沖突的分組，只答應(yīng)一個(gè)輸出 。在OBS與OPS中，競(jìng)爭(zhēng)解決方案有光緩存、波長(zhǎng)變換和偏射路由，或者其中多種技術(shù)融合，下面將分別具體介紹 。
光緩存
在光域中，沒(méi)有可用的光RAM，因此，光交換中不可能完全采用電域中的交換機(jī)制 。光緩存的一種可選方案是用光纖延遲線(FDL)，在一定程度上能減少光分組/突發(fā)的丟包率 。但是，光緩存的一個(gè)主要問(wèn)題就是它的功率損耗 。為了補(bǔ)償功率損耗，不得不引入光信號(hào)放大或光信號(hào)再生，前者會(huì)引入噪聲，后者成本太高 ?？偟膩?lái)說(shuō)，引入FDL，將大大增加光交換的成本 。
波長(zhǎng)變換
光網(wǎng)絡(luò)還有另外一個(gè)域，即波長(zhǎng)域 。在使用波長(zhǎng)變換的系統(tǒng)中，假如發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)光分組/突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，其中一個(gè)分組/突發(fā)直通，另一個(gè)或其它幾個(gè)分組/突發(fā)還是交換到同一個(gè)輸出端口，但是用不同的波長(zhǎng) 。這種解決方案在競(jìng)爭(zhēng)分組的延遲方面是最佳的，它不會(huì)引入附加延時(shí) 。這種方法適合于電路交換，也適合于光分組/突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)，但需要快速可調(diào)諧變換器 。最近研究結(jié)果表明，它在分組交換光網(wǎng)絡(luò)中是一種最有潛力的可選方案之一 。它能最有效地降低光分組/突發(fā)的丟包率，非凡是應(yīng)用于多波長(zhǎng)DWDM系統(tǒng)，因此快速可調(diào)波長(zhǎng)變換器是目前研究的熱點(diǎn) 。
偏射路由
因?yàn)楣饩彺孢€有幾個(gè)問(wèn)題難以解決，所以盡量少用或不用 。偏射路由是在沒(méi)有緩存可用時(shí)的另一種解決方案 。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)，分組/突發(fā)不能交換到正確的輸出端口，將它路由到另一個(gè)可選輸出端口，有可能通過(guò)另一條路徑到達(dá)目的節(jié)點(diǎn) 。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較小，且它的連通性比較好，即這些節(jié)點(diǎn)都有很多相鄰節(jié)點(diǎn)時(shí)，這種方式的效果還不錯(cuò)的 。但是，假如網(wǎng)絡(luò)的連通性不好，這些被偏射的分組/突發(fā)將很可能無(wú)法到達(dá)目的節(jié)點(diǎn) 。因?yàn)檫@些分組/突發(fā)在網(wǎng)絡(luò)中游弋消耗了大量資源，但無(wú)法到達(dá)目的節(jié)點(diǎn) 。很顯然，在這種情況下，其它解決方案會(huì)起到更好的效果 。
此外，偏射路由方案只能適用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載比較輕的場(chǎng)合，若平均流量負(fù)載比較重，偏射路由的分組只能降低網(wǎng)絡(luò)的效率 。偏射路由方案可以進(jìn)行改進(jìn)，只答應(yīng)使用某些端口，假如分組不能找到一條合理的路由到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，即使有空閑的端口它也將被阻塞 。
多種技術(shù)融合
由于單個(gè)沖突解決機(jī)制對(duì)性能的改善有限，而且上述三種技術(shù)互不影響或沖突，因此可以采用上述二種或三種技術(shù)有機(jī)結(jié)合的方式 。其中，最有效的組合解決方案是，使用緩存和全波長(zhǎng)變換的有機(jī)結(jié)合，配合適當(dāng)?shù)目臻g偏射路由 。最經(jīng)濟(jì)的解決方案是，最小的光緩存配合部分波長(zhǎng)變換，再引入偏射路由機(jī)制，這樣可以大大降低成本，但性能略有損傷 。
OBS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
利用OBS實(shí)現(xiàn)IP over WDM網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示 。邊緣路由器一邊與業(yè)務(wù)網(wǎng)，如IP網(wǎng)相連，另一邊與一個(gè)核心路由器相連 。而核心路由器，可以與一個(gè)或多個(gè)邊緣路由器，同時(shí)與其它核心路由器構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng) 。在入口節(jié)點(diǎn)，邊緣路由器根據(jù)輸入的IP流的特性來(lái)決定數(shù)據(jù)突發(fā)大小、偏置時(shí)間 。

圖2 OBS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
控制分組包含出口地址、偏置時(shí)間、數(shù)據(jù)突發(fā)大小和QoS等信息，提前于它相應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)分組在分離的控制波長(zhǎng)上發(fā)送，它對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)分組經(jīng)過(guò)一個(gè)給定的偏置時(shí)間后跟隨控制分組傳送 。
這些控制分組在中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行處理 。

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