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、業(yè)務和比特率透明等突出特點，嫩高效的承載IP業(yè)務，同時它還能靈活地組網(wǎng)和實現(xiàn)網(wǎng)絡升級，大幅度提高網(wǎng)絡適應性和生存能力。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，目前基于光標簽交換的分組光網(wǎng)絡研究在網(wǎng)絡管理和控制方面，充分吸收了IETF(Internet Engineer Task Force)開發(fā)地MPLS技術(shù)的一些技術(shù)優(yōu)勢。

全光分組交換節(jié)點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(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包;檢測包的端點;當需要的時候重寫光子頭;而目前可是用的比較先進的光子交換技術(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(diào)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分組選定一路波長;而核心光標簽路由IOLSR要執(zhí)行標簽處理、新標簽的計算、全光的刷新標簽和轉(zhuǎn)換分組所在的波長。

光標簽分組交換網(wǎng)的核心網(wǎng)絡接點主要是按照OVPI標識來對IP包(第二層)執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)交換操作。每一個OVPI主要包括節(jié)點號、端口號和波長編號，它是由入口OLER負責分配，在交換過程中他的具體數(shù)值會在每一個下游交換節(jié)點上被更新。這時就相當于由IP選路和OLPS交換機電互聯(lián)而構(gòu)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)絡的節(jié)點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行光交換的能力，因此可以說他所執(zhí)行的功能就是IP交換路由器的功能，但這時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OLPS節(jié)點中光虛通道表進行更新。路由更新信息是通過在OPLS分組頭中標定一個特定的域來傳輸適當?shù)剡x路協(xié)議而從相鄰節(jié)點獲得的。OPLS節(jié)點的基本功能，一是通過選路IP包來更新路由表以獲得對光包執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作所需要使用的IVPI標識;二是對第三層選路由結(jié)果執(zhí)行標簽綁定操作;三是依據(jù)標簽對光分組進行轉(zhuǎn)發(fā)。貼有標簽的分組能夠被下游OLSR節(jié)點探測出，并由節(jié)點選路控制器來管理它的去留。

當OLPS節(jié)點面對不平衡業(yè)務狀況時，可通過給網(wǎng)絡中邊緣路由器OLER之間的任一光的虛通道分配峰值帶寬方法，來合理管理OLPS網(wǎng)絡資源以便校正業(yè)務的不平衡問題。這種網(wǎng)絡資源方法雖然降低了OPLS網(wǎng)絡資源的利用率，但是在網(wǎng)絡帶寬大到無窮而帶寬成本不成為問題的時候，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)絡還可提供對具有不同Qos要求的業(yè)務進行管理的能力。當網(wǎng)絡存在延時抖動和包丟失時，可為“供質(zhì)量保證”的業(yè)務預留一定量的帶寬，同時將剩余帶寬提供給”盡力而為的”業(yè)務。在這種情況下，特別是對于提供質(zhì)量保證的業(yè)務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)絡的邊緣路由器OLER上，可對需要執(zhí)行業(yè)務分級的業(yè)務，使用諸如WFQ(Weighted Fair Queuing)方法或不同的包丟棄算法，同時對提供質(zhì)量保證的業(yè)務使用“漏斗”算法來分配所需帶寬。

目前光標簽分組交換技術(shù)要步入實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)絡要獲得實現(xiàn)還需要有相當長的時間。

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)電路交換和光分組交換相比具有特有的優(yōu)勢，同時MPLS的標簽交換技術(shù)對未來網(wǎng)絡組網(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，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)開辟了一種新的解決方案。

使用OBS來支持IP Over WDM的一個方法是在每個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(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)絡層與WDM光層接口的一部分。在WDM層使用專用的控制來為這些IP實現(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可用來交換那些在物理上相鄰的、包含拓撲信息和路由表的IP實體間的分組信息。為了發(fā)送數(shù)據(jù)，首先需要用一個控制分組在不需要經(jīng)歷中間IP實體的情況下發(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(shù)據(jù)交換信道進行了分離，標簽信息在控制包中：而且這時在波長信道上所承載的數(shù)據(jù)是由多個IP包組成的突發(fā)數(shù)據(jù)流。在LOBS網(wǎng)絡中，每一個控制包/分組由控制信息和標簽構(gòu)成，并作為一個普通的IP包在運行了LDP而預先建立起來的一個LOBS通路上被傳送，該通道就類似于標簽交換通路LSP。在入口LOBS節(jié)點將多個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)點對控制包中的標簽進行處理后相應建立起來的波長通道上傳輸。在數(shù)據(jù)流的整個轉(zhuǎn)發(fā)過程中，都無需進行任何電子操作而完全在光域上執(zhí)行，其它的標簽操作均類似于MPLmS實現(xiàn)方案。在MPLmS中，每一個波長為一個標簽，即就是標簽交換通道LSP是波長通道。這時由于缺乏波長合并(merging)技術(shù)，所以中間節(jié)點無法在光域上實現(xiàn)對多個LSP的整合操作，因此不能實現(xiàn)業(yè)務合并和疏導(grooming)。相反在LOBS中每一個突發(fā)數(shù)據(jù)流對應一個標簽，在每一個交換節(jié)點上都對標簽信息、波長號、偏置時間等控制信息執(zhí)行電處理操作，因此不同LSP通路上的突發(fā)數(shù)據(jù)流無需進行光/電/光變換就完全可以進行業(yè)務整合。

此外，在骨干光網(wǎng)絡中應用OBS技術(shù)實現(xiàn)Qos有好幾種方法：

◆首先，我們可以控制LSP的建立，使其只具有一個較小的突發(fā)阻塞概率，方法是通過OBS MAC層的統(tǒng)計整型特性和在LSP整形結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過程。突發(fā)數(shù)據(jù)包在一個LSP上的到達統(tǒng)計特性即使經(jīng)過幾個節(jié)點以后也不會改變，這是因為整個交換過程對數(shù)據(jù)包都沒有執(zhí)行緩存操作的結(jié)果。因此，在確認一個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較低的突發(fā)阻塞概率。此外，通過優(yōu)化設計和規(guī)劃OBS MAC層結(jié)構(gòu)，我們可以實現(xiàn)預期的LSP時延特性。因此，LSP對IP層來說就是一個可以信賴的、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延。因此，在IP層可以應用標準的IP Qos機制例如區(qū)分服務DiffServ(differentiated service)對業(yè)務進行區(qū)分。