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

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(duì)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(jí)，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(shí)別和重置、沖突解決、分組路由和傳輸控制等光信號(hào)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(kāi)發(fā)地MPLS技術(shù)的一些技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

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(cè)分組字頭;完整的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包;檢測(cè)包的端點(diǎn);當(dāng)需要的時(shí)候重寫(xiě)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(zhǎng);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(zhǎng)。

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(shí)來(lái)對(duì)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(hào)、端口號(hào)和波長(zhǎng)編號(hào)，它是由入口OLER負(fù)責(zé)分配，在交換過(guò)程中他的具體數(shù)值會(huì)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(shuō)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(duì)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(guò)在OPLS分組頭中標(biāo)定一個(gè)特定的域來(lái)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(guò)選路IP包來(lái)更新路由表以獲得對(duì)光包執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作所需要使用的IVPI標(biāo)識(shí);二是對(duì)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(duì)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(cè)出，并由節(jié)點(diǎn)選路控制器來(lái)管理它的去留。

當(dāng)OLPS節(jié)點(diǎn)面對(duì)不平衡業(yè)務(wù)狀況時(shí)，可通過(guò)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(lái)合理管理OLPS網(wǎng)絡(luò)資源以便校正業(yè)務(wù)的不平衡問(wèn)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(wú)窮而帶寬成本不成為問(wèn)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(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)需要執(zhí)行業(yè)務(wù)分級(jí)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(duì)提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)使用“漏斗”算法來(lái)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(duì)滯后而造成的光標(biāo)簽頭的高速超快、全光刷新、重寫(xiě)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(zhǎng)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(zhǎng))電路交換和光分組交換相比具有特有的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)MPLS的標(biāo)簽交換技術(shù)對(duì)未來(lái)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(lái)，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(kāi)辟了一種新的解決方案。

使用OBS來(lái)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(lái)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(zhǎng)可用來(lái)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(duì)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(jí)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(zhǎng)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(lái)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(duì)控制包中的標(biāo)簽進(jìn)行處理后相應(yīng)建立起來(lái)的波長(zhǎng)通道上傳輸。在數(shù)據(jù)流的整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，都無(wú)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(zhǎng)為一個(gè)標(biāo)簽，即就是標(biāo)簽交換通道LSP是波長(zhǎng)通道。這時(shí)由于缺乏波長(zhǎng)合并(merging)技術(shù)，所以中間節(jié)點(diǎn)無(wú)法在光域上實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)簽，在每一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)上都對(duì)標(biāo)簽信息、波長(zhǎng)號(hào)、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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)以后也不會(huì)改變，這是因?yàn)檎麄€(gè)交換過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)包都沒(méi)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(guò)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(duì)IP層來(lái)說(shuō)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(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分。