光突发交换技术及其进展

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1、光突发交换技术及其进展～教育资源库　　摘要：光突发交换是光路交换和光分组交换的一个有效折衷方案，同时避免了其缺点，能很好的适应于目前和未来业务量爆炸式增长及业务的多样性和多变性的要求，是目前最好发展潜力的光交换技术之一。本文首先介绍了光突发交换的概念，并讨论了光突发交换最为关键技术竞争问题。然后分析了光突发交换的优势和存在的问题及其可用的解决方案，最后，介绍了光突发交换技术的最新研究进展和发展趋势。　　关键词：光突发交换，密集波分复用，全光交换，光分组交换，波长路由光网络，光因特网　　1引言　　因特网流量呈指数增长，并到200

2、5年时，有望达到话音流量的10倍。这种形势，促使研究者们加快对波分复用（）传输和光交换技术进行深入研究，以满足因特网流量的爆炸式增长、业务的多样性和业务突发性的要求。考虑到IP网络的发展趋势和光技术的先进性，下一代因特网必然是以网络为基础，以因特网业务流量为主的优化IP光网络（即IPoverD），光交换网络就成为下一代光因特网的核心技术之一。　　目前比较成熟的光交换网络是光路交换（OCS），即波长路由（PλS）和通用多协议标签交换（GMPLS）协议机制，利用波长进行选路，即使在一个无波长变换的网络，也可以得到很好

3、的应用。相对简单、易于实现，但建立和拆除一条通道需要一定的时间，且该时间与其连接的保持时间无关。这种开销，主要决定于端到端的信令时间，当连接保持时间比较短的情况下，它将导致信道的利用率太差，因此，它不适合于不断增长且变化无常的因特网流量。同时，它的交换粒度最小是一个波长，且波长分配不灵活，对于一个大的网络，波长资源是很有限的，可能造成波长资源匮乏的情况。　　在光域交换中，光分组交换（OPS）在交换粒度、带宽利用率、延时和适应性等方面性能都比较好。从长远的角度来考虑，OPS似乎是一种非常有前途的技术，但因其实现较复杂，目前光逻辑

4、处理技术不成熟，没有可用的光随机存储器（ORAM），还需经过多年的研究，才能得以应用。　　针对目前OCS和OPS存在的一些问题，近年来，人们提出了一种新的光交换技术光突发交换（OBS）技术[1-3]，并迅速得到国内外学者们的广泛研究。OBS得以引人注目是因为它兼有OCS和OPS的优点，同时又避免了它们的不足。在OBS网络中，原则上在中间节点无需任何光RAM（当然，若有光缓存，可以更好的解决光突发交换中的竞争问题），突发数据的传输是通过它相应的控制分组（BCP）提前预留（也就是事先配置好）的资源来完成的，突发数据分组在中间节点直

5、通，无需存储，然而在光分组交换中，在中间节点存储转发。相对于光电路交换，OBS可获得更好的带宽利用率，因为它允许每一个波长的突发数据流之间统计复用，即时分复用，否则（如OCS系统中）需占用几个波长，这样节约了有限的波长资源。另外，突发分组的端到端（ETE）延时相对较少，因为一般情况下，偏置时间远小于波长路由中的波长通道建立时间。　　2光突发交换及其控制协议　　2.1OBS概念　　在OBS中，突发（burst）是由相同的出口边缘路由器地址和相同的服务质量（QoS）要求的分组（包括IP分组、以太网帧、帧中继（FR）帧等）会聚而成，

6、它是OBS网络中的基本交换单位。突发数据分组和控制分组的传输在物理信道上是分离的（一般为同一光纤中不同波长），每个控制分组对应于一个突发数据分组，它包含其对应突发数据分组的一些基本信息，如突发长度、偏置时间、波长ID和路由信息等，比突发数据短得多。在中间节点，控制分组经过光/电/光变换和电信息处理，而突发数据分组不需光/电/光处理，从源节点，通过控制分组事先配置好的链路，直接透明（全光）的传送到目的节点。　　2.2控制协议　　从1980年以来，各种电突发交换技术都已经提出：Tell-and-Go（TAG），带内终结器（IBT）

7、和预留固定周期（RFD）等等协议。TAG技术类似于快速电路交换，它无需确认所有带宽已经预留而直接发送突发数据，其带宽利用率不高。IBT方案预留带宽是从控制分组处理完成时开始，到IBT检测到为止，但IBT的全光检测比较困难。在基于RFD的突发交换中，只是由其突发控制分组指定的带宽被预留，这样排除了信令开销的影响，从而提供了高效的带宽预留机制。　　恰量时间（JET）[3]协议基于RFD，是在光域中的突发交换控制协议。它采用了两种独特的特性，即偏置时间和延迟预留。这些特性使JET相对于TAG或其它没有采用这两种特性的OBS协议更加适

8、合于OBS。JET允许数据信道的交换完全在光域中进行，其控制是由在电域处理的突发控制分组信息决定。控制分组要先于突发数据分组发送，即控制分组与其相应的突发数据分组在源端发送时有一个偏置时间的间隔。突发数据与其头部分离发送与交换，有助于实现，并降低对核心节点在头部处理和光电处理