OBS核心節(jié)點控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

引言

　　光突發(fā)交換(Optical Burst Switching，OBS)網(wǎng)絡是基于現(xiàn)有的技術條件，結合光線路交換和光分組交換的優(yōu)點，有效實現(xiàn)IP over WDM的解決方案。OBS網(wǎng)絡包括核心節(jié)點和邊緣節(jié)點。核心節(jié)點的主要功能是根據(jù)突發(fā)控制包(BCP：Burst Contro1 Packet)提供的信息進行路由和信道資源調(diào)度、設置光交換矩陣，為突發(fā)數(shù)據(jù)包BDP (Burst Data Packet)預留全光通道。

　　考慮到JIT協(xié)議調(diào)度算法的簡單性，調(diào)度處理速度很快，調(diào)度算法在獨立模塊中實現(xiàn)并沒有必要，反而會由于模塊的增加帶來額外的延時，而需要消耗更多的處理時間。本文提出了一種面向JIT協(xié)議的核心節(jié)點控制器的結構，將網(wǎng)絡層路由功能和OBS層信道調(diào)度功能整合到同一個模塊中處理，一方面，模塊的整合可以縮短BCP的處理時間;另一方面，該結構中，轉(zhuǎn)發(fā)是在調(diào)度之后再執(zhí)行，使得路由選擇可以在最優(yōu)的輸出端口沒有可用信道的情況下，選擇其它可行的輸出端口，再進行信道的調(diào)度，從而減少丟包的概率。

　　1 控制器的設計與實現(xiàn)

　　實現(xiàn)中選用了顯式建立、估算拆除的JIT(Just—In—Time)信令協(xié)議，該協(xié)議只有SETUP消息，沒有REALEASE消息。核心節(jié)點收到并完成SETUP消息的處理后，立即為其預留資源，并根據(jù)SETUP消息中包含的偏置時間和數(shù)據(jù)包長度估算出釋放資源的時間。

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　圖l為OBS核心控制器系統(tǒng)框圖，分為接收模塊、幀解析模塊、交叉矩陣、發(fā)送模塊、路由和調(diào)度模塊。在各功能模塊之間都設置了緩存結構，使得各個模塊可以獨立的工作，從而在各模塊之間實現(xiàn)流水線式的工作方式。各模塊的主要功能如下：

　　接收模塊接收控制信道上的數(shù)據(jù)，恢復成以太幀后，寫入到接收緩存中。

　　幀解析模塊從接收緩存中讀取以太幀，解析出相應協(xié)議域信息，進行相應處理。如果不是BCP包，直接進行轉(zhuǎn)發(fā)操作;如果是BCP包，把調(diào)度相關信息發(fā)送給路由和調(diào)度模塊，并根據(jù)路由和調(diào)度模塊返回的消息進行轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄。

　　路由和調(diào)度模塊負責實現(xiàn)網(wǎng)絡層的路由選擇功能和OBS層的信道調(diào)度功能，其中包含一個轉(zhuǎn)發(fā)路由表和一個信道資源庫，轉(zhuǎn)發(fā)路由表保存本節(jié)點的路由表信息，用于路由查詢;信道資源庫記錄本節(jié)點各輸出端口的數(shù)據(jù)信道資源占用情況，并負責控制光開關矩陣。

　　交叉矩陣將輸入緩存中的分組交換到輸出緩存中。發(fā)送模塊更新BCP包的偏置時間，再將其組成以太幀發(fā)送到控制信道上。

　　1.2 主要模塊的設計與實現(xiàn)

　　1.2.1 幀解析模塊

　　幀解析模塊負責解析幀的類型及幀的內(nèi)容，并作部分網(wǎng)絡層協(xié)議及OBS層協(xié)議的處理，同時控制路由和調(diào)度模塊的工作。其主要工作可分為如下幾個部分：l、從接收緩存中讀取收到的數(shù)據(jù)包，并記錄接收到的時間，用于更新BCP包的偏置時間;2、網(wǎng)絡層協(xié)議的處理，包括類型信息、包長、目的網(wǎng)絡地址的獲取及TTL的更新等;3、OBS層協(xié)議的處理，包括偏置時問的計算及更新，對路由和調(diào)度模塊的控制等;4、對處理好的數(shù)據(jù)包，本地包上傳到本節(jié)點的網(wǎng)管模塊，需要繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)的，則發(fā)送到輸出緩存中。

　　幀解析模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖2所示。上電后首先進入Idle狀態(tài)，在Idle狀態(tài)下檢查接收緩存是否有新的數(shù)據(jù)包，有的話則進入ReadMAC狀態(tài)，讀取MAC頭信息，判斷MAC幀類型，非IP數(shù)據(jù)包則將其丟棄，否則進入ReadIP狀態(tài)，這個狀態(tài)下讀取IP數(shù)據(jù)包的長度，以及類型，TTL等信息，如果是不是BCP包，進入Route狀態(tài)，進行路由選擇，如果是本地包，則上傳到網(wǎng)管模塊中，否則進入Update狀態(tài);如果是BCP包，則進入RouteSchedule狀態(tài)，啟動路由和調(diào)度模塊的工作。如果調(diào)度不成功，則要將該BCP包丟棄，如果成功，也進入Update狀態(tài);在Update狀態(tài)下，對TTL進行更新，如果調(diào)度出來的波長號發(fā)生改變，也要更新相應信息。之后，就進入Forward狀態(tài)，將已更新好的數(shù)據(jù)包發(fā)送到輸出緩存中，進行下一幀的處理。