多協(xié)議標簽交換技術(shù)在全光互聯(lián)網(wǎng)中的應用

全光標簽分組交換網(wǎng)絡(luò )中的核心光標簽路由器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)現網(wǎng)絡(luò )升級，大幅度提高網(wǎng)絡(luò )適應性和生存能力。光核心路由器主要有光分組頭識別和重置、沖突解決、分組路由和傳輸控制等光信號處理功能模塊組成。同時(shí)，目前基于光標簽交換的分組光網(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。

全光分組交換節點(diǎn)OLSR主要有標簽交換模塊和光子交換機組成。光標簽交換模塊負責：檢測分組字頭;完整的轉發(fā)數據包;檢測包的端點(diǎn);當需要的時(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：微電子機械技術(shù)MEM、LiNbO交換器、快速液晶交換器、半導體光放大器SOA或電吸收EA調制器/交換器等。

光標簽邊緣路由器OLER主要負責為IP包分配光標簽和為每一個(gè)分組選定一路波長(cháng);而核心光標簽路由IOLSR要執行標簽處理、新標簽的計算、全光的刷新標簽和轉換分組所在的波長(cháng)。

光標簽分組交換網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò )接點(diǎn)主要是按照OVPI標識來(lái)對IP包(第二層)執行轉發(fā)交換操作。每一個(gè)OVPI主要包括節點(diǎn)號、端口號和波長(cháng)編號，它是由入口OLER負責分配，在交換過(guò)程中他的具體數值會(huì )在每一個(gè)下游交換節點(diǎn)上被更新。這時(shí)就相當于由IP選路和OLPS交換機電互聯(lián)而構成了具有光標簽分組交還能力的IP路由交換機。換言之，OLPS網(wǎng)絡(luò )的節點(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，而且具有按照標簽進(jìn)行光交換的能力，因此可以說(shuō)他所執行的功能就是IP交換路由器的功能，但這時(shí)路由表的更新與傳統路由器中的地址信息更新不同，而是對OLPS節點(diǎn)中光虛通道表進(jìn)行更新。路由更新信息是通過(guò)在OPLS分組頭中標定一個(gè)特定的域來(lái)傳輸適當地選路協(xié)議而從相鄰節點(diǎn)獲得的。OPLS節點(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光包執行轉發(fā)操作所需要使用的IVPI標識;二是對第三層選路由結果執行標簽綁定操作;三是依據標簽對光分組進(jìn)行轉發(fā)。貼有標簽的分組能夠被下游OLSR節點(diǎn)探測出，并由節點(diǎn)選路控制器來(lái)管理它的去留。

當OLPS節點(diǎn)面對不平衡業(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 )還可提供對具有不同Qos要求的業(yè)務(wù)進(jìn)行管理的能力。當網(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，特別是對于提供質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)就需要呼叫接入控制機制，而這些控制機制不應占用可用帶寬。在OLPS網(wǎng)絡(luò )的邊緣路由器OLER上，可對需要執行業(yè)務(wù)分級的業(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)相對滯后而造成的光標簽頭的高速超快、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)現還需要有相當長(cháng)的時(shí)間。

3.3 基于標簽光突發(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(cháng))電路交換和光分組交換相比具有特有的優(yōu)勢，同時(shí)MPLS的標簽交換技術(shù)對未來(lái)網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)技術(shù)的影響也意義深遠，所以我們同樣可以將MPLS的標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光交換上運行IP軟件和協(xié)議，以及其它的控制軟件(當然現在考慮的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(zhuān)用的控制來(lái)為這些IP實(shí)現間提供靜態(tài)的/物理的連接，特別的這些專(zhuān)用的控制波長(cháng)可用來(lái)交換那些在物理上相鄰的、包含拓撲信息和路由表的IP實(shí)體間的分組信息。為了發(fā)送數據，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能達到對阻塞和故障的高度的適應性，并且像在光分組/信元交換中一樣，能支持基于優(yōu)先級的路由。

基于標簽的光突發(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將控制信道和數據交換信道進(jìn)行了分離，標簽信息在控制包中：而且這時(shí)在波長(cháng)信道上所承載的數據是由多個(gè)IP包組成的突發(fā)數據流。在LOBS網(wǎng)絡(luò )中，每一個(gè)控制包/分組由控制信息和標簽構成，并作為一個(gè)普通的IP包在運行了LDP而預先建立起來(lái)的一個(gè)LOBS通路上被傳送，該通道就類(lèi)似于標簽交換通路LSP。在入口LOBS節點(diǎn)將多個(gè)IP包組裝成突發(fā)數據流，然后該突發(fā)數據流就在由節點(diǎn)對控制包中的標簽進(jìn)行處理后相應建立起來(lái)的波長(cháng)通道上傳輸。在數據流的整個(gè)轉發(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行，其它的標簽操作均類(lèi)似于MPLmS實(shí)現方案。在MPLmS中，每一個(gè)波長(cháng)為一個(gè)標簽，即就是標簽交換通道LSP是波長(cháng)通道。這時(shí)由于缺乏波長(cháng)合并(merging)技術(shù)，所以中間節點(diǎn)無(wú)法在光域上實(shí)現對多個(gè)LSP的整合操作，因此不能實(shí)現業(yè)務(wù)合并和疏導(grooming)。相反在LOBS中每一個(gè)突發(fā)數據流對應一個(gè)標簽，在每一個(gè)交換節點(diǎn)上都對標簽信息、波長(cháng)號、偏置時(shí)間等控制信息執行電處理操作，因此不同LSP通路上的突發(fā)數據流無(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 )中應用OBS技術(shù)實(shí)現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層的統計整型特性和在LSP整形結構的執行過(guò)程。突發(fā)數據包在一個(gè)LSP上的到達統計特性即使經(jīng)過(guò)幾個(gè)節點(diǎn)以后也不會(huì )改變，這是因為整個(gè)交換過(guò)程對數據包都沒(méi)有執行緩存操作的結果。因此，在確認一個(gè)LSP建立以后，在其輸出接口，我們就完全可以預期它是否保持一個(gè)較低的突發(fā)阻塞概率。此外，通過(guò)優(yōu)化設計和規劃OBS MAC層結構，我們可以實(shí)現預期的LSP時(shí)延特性。因此，LSP對IP層來(lái)說(shuō)就是一個(gè)可以信賴(lài)的、具有某種被指配的數據速率的數據傳送管道，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層可以應用標準的IP Qos機制例如區分服務(wù)DiffServ(differentiated service)對業(yè)務(wù)進(jìn)行區分。