光突發(fā)交換試驗(yàn)網(wǎng)的可行性分析

摘要：

文章對(duì)光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景、光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)模型及技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性，以及進(jìn)一步發(fā)展光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)需要關(guān)注的核心技術(shù)予以分析，最后對(duì)建設(shè)中國下一代高速光因特網(wǎng)提出一些建議與思考。

關(guān)鍵詞：

光突發(fā)交換；光分組交換；光因特網(wǎng)

ABSTRACT:

The background of the emerging of OBS networks， the model of OBS networks and the feasibility to implement the OBS technology are reviewed at first. Then the key attention-drawing technologies to further develop the OBS networks are analyzed. At last， some suggestions and considerations on constructing the next generation high-speed optical Internet are presented.

KEY WORDS:

Optical burst switching; Optical packet switching; Optical Internet

1 引言

寬帶通信的發(fā)展刺激了大容量業(yè)務(wù)與需求的發(fā)展。吉比特(Gigabit)以太網(wǎng)與太比特(Terabit)級(jí)交換機(jī)的出現(xiàn)越來越要求建立高效、高容量、高帶寬的光纖網(wǎng)絡(luò)。從1998年秋季開始，面向互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的下一代光網(wǎng)絡(luò)，開始由IP over Sonet/SDH向IP over WDM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。IP over WDM又被稱為光因特網(wǎng)，指IP直接接入到WDM網(wǎng)絡(luò)上或直接接入到光纖上。目前提出的實(shí)現(xiàn)IP over WDM的技術(shù)方案有3種：線路交換/波長路由、光分組/信元交換和光突發(fā)交換(OBS)。線路交換采用雙向資源預(yù)留方式設(shè)置光通路，中間節(jié)點(diǎn)不需要光緩存，可提供有保證的服務(wù)。但線路交換是粗粒度的，不能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用，帶寬利用率低，不適于傳輸突發(fā)速率的數(shù)據(jù)；對(duì)長距離網(wǎng)絡(luò)來說，其回環(huán)時(shí)間與延遲長；由于波長數(shù)目有限，還不能建立全連接的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載的不均衡。光分組/信元交換能對(duì)DWDM的巨大帶寬進(jìn)行更靈活、更有效地分配和利用。然而光分組交換對(duì)光子器件提出了很高的要求，有很多關(guān)鍵技術(shù)(如快速嚴(yán)格同步、光緩存等)還有待突破。

為了結(jié)合這兩種交換的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服二者的不足，即在較低的光子器件要求下，實(shí)現(xiàn)面向IP的快速資源分配和高資源利用率，光突發(fā)交換便被提出。它是一種單向資源預(yù)留方案。其控制分組和數(shù)據(jù)分組在時(shí)間上是分離的。控制分組先于數(shù)據(jù)分組在特定DWDM(密集波分復(fù)用)信道中傳送。核心交換節(jié)點(diǎn)/路由器根據(jù)控制分組中的信息和網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀況為相應(yīng)的數(shù)據(jù)分組建立全光通路。數(shù)據(jù)分組經(jīng)過一段延遲后，在不需要確認(rèn)的情況下直接在預(yù)先設(shè)置的全光通道中透明傳輸。不需要確認(rèn)的單向預(yù)留方案減小了建立通道的延遲等待時(shí)間，提高了帶寬利用率；而數(shù)據(jù)分組和控制分組的隔離、適合的顆粒及非時(shí)隙交換方式降低了對(duì)光子器件的要求和中間交換節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度，如中間節(jié)點(diǎn)可以不使用緩存，不存在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的時(shí)隙同步問題等。

光突發(fā)交換是近幾年來比較熱門的研究方向［１］。光突發(fā)交換被認(rèn)為是下一代光因特網(wǎng)的交換模式，是IP over WDM的一種探索。突發(fā)交換的概念是J. Kulzer于1984年提出的，但是直到近年來才應(yīng)用到WDM光網(wǎng)絡(luò)中。美國紐約州立大學(xué)Buffalo分校和諾基亞研究中心的M. Yoo、Chunming Qiao等對(duì)OBS經(jīng)過比較深入的研究，提出了一種JET(Just Enough Time)信令協(xié)議，并研究了基于該協(xié)議的核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和性能^[1，2]。該協(xié)議能在WDM層實(shí)現(xiàn)基本的區(qū)分服務(wù)，支持服務(wù)質(zhì)量(QoS)，并能提高資源利用率。該小組還開展了OBS交換中的組播和MPLS(多協(xié)議標(biāo)簽交換)在OBS交換中的運(yùn)用研究，提出了MPLS與OBS相結(jié)合的方案——標(biāo)簽光突發(fā)交換(LOBS)。為了降低復(fù)雜性，Y. Wei等一些研究人員建議采用JIT(Just In Time)信令協(xié)議，JIT協(xié)議提供盡力而為的服務(wù)，不支持WDM層的QoS。英國倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)的P.Bayvel等人提出了一種波長路由光突發(fā)交換(WROBS)方案，并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。該方案以波長路由為基礎(chǔ)，更接近線路交換，可以提供有保證的服務(wù)，并支持QoS，但網(wǎng)絡(luò)的靈活性和帶寬利用率低，而且雖然原理上可以以波長為標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)MPLS，但由于涉及到對(duì)波長的操作，一些MPLS操作(如標(biāo)簽棧、標(biāo)記交換路徑——LSP融合等)難以實(shí)現(xiàn)。阿爾卡特研究中心的Yijun Xiong等人研究了OBS網(wǎng)絡(luò)的控制結(jié)構(gòu)和通道調(diào)度算法。從事這方面的研究還有美國德克薩斯大學(xué)、伊利諾斯州技術(shù)學(xué)院、北卡羅來納州立大學(xué)、意大利的羅馬大學(xué)等。國內(nèi)一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，近年來也開展了相關(guān)預(yù)研工作。國家“863”計(jì)劃在“十五”期間，在2001年的第1批預(yù)研中選擇了上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的探索研究，目前已發(fā)布了光突發(fā)交換試驗(yàn)網(wǎng)的重點(diǎn)項(xiàng)目研究指南。

2 光突發(fā)交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)模型

傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡(luò)交換方式是在交換節(jié)點(diǎn)將光分組或者幀轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，在電交換層實(shí)現(xiàn)電路或分組交換，然后再轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。這樣，由于電域的“瓶頸”效應(yīng)，光網(wǎng)絡(luò)的交換容量降低。通過全光交換的方式雖可以使光網(wǎng)絡(luò)的容量大量增長，但光的電路交換顆粒度比較粗，帶寬的利用率比較低。光分組交換的顆粒度比較細(xì)，但現(xiàn)在由于光的交換器件的影響，實(shí)現(xiàn)起來還比較困難。光的突發(fā)交換方式結(jié)合光的電路交換與光分組交換的優(yōu)點(diǎn)，顆粒度適中，對(duì)器件的要求降低。表1是光突發(fā)交換與其他光交換方式的比較。

2.1 光突發(fā)交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1給出光突發(fā)交換系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，OBS體系結(jié)構(gòu)包含3層：核心光層、邊緣分配光層、接入層。核心光層由全光核心路由器構(gòu)成，完成光分組數(shù)據(jù)的傳送、路由和OBS網(wǎng)絡(luò)管理，核心網(wǎng)絡(luò)的核心OBS節(jié)點(diǎn)無需任何處理，進(jìn)行突發(fā)數(shù)據(jù)的透明交換。邊緣分配光層由光/電的邊緣路由器構(gòu)成，負(fù)責(zé)來自或發(fā)送接入層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分發(fā)服務(wù)，它們之間由WDM鏈路相連；在邊緣節(jié)點(diǎn)收集來自接入網(wǎng)的流量，并會(huì)聚成較大的數(shù)據(jù)單元(即突發(fā)包)，為實(shí)現(xiàn)此目的，需事先通過控制信令預(yù)留資源，并配置交換矩陣。控制包與數(shù)據(jù)包(突發(fā)包)完全分離，通過不同波長傳輸。控制波長需經(jīng)過光/電/光(O/E/O)處理，而數(shù)據(jù)在光域進(jìn)行交換，透明傳輸。接入層是OBS層的用戶層，可以為目前存在的各種網(wǎng)絡(luò)如IP、ATM、SDH等，也可以是終端用戶。圖1中，左邊邊緣路由器將來自接入層的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分別打成兩個(gè)突發(fā)包，并沿著兩條可能的路徑通過OBS的核心層，最后到達(dá)右邊邊緣路由器，解包后發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到接入層。

2.2 光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)分層參考模型

與上述光突發(fā)交換系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)分層參考模型分為接入層、OBS層和物理層。接入層是OBS層的用戶層，OBS層向上層提供各種OBS服務(wù)，如IP、ATM、SDH等；也可以是終端用戶，如VOD等；它又可分為適配子層、網(wǎng)絡(luò)子層、鏈路子層。適配子層的功能是接入層和光層間比特率的適配，上層數(shù)據(jù)的會(huì)聚、分類和整形，及突發(fā)數(shù)據(jù)分組的組裝和拆卸；網(wǎng)絡(luò)子層的功能是讀取控制分組中的信息，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況(資源、拓?fù)涞?進(jìn)行路由和通道調(diào)度，在源邊界路由處還要完成分組頭的產(chǎn)生和偏置時(shí)間的設(shè)置；鏈路子層通過波長和資源分配實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)到物理媒質(zhì)的控制，并對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行比特控制以滿足在物理媒質(zhì)上傳輸?shù)囊蟆Ｎ锢韺犹峁└鱾€(gè)路由器件的物理全光連接，實(shí)現(xiàn)光比特的透明傳輸、放大功能。

3 核心技術(shù)及其可行性分析

3.1 高速光突發(fā)交換模塊技術(shù)

光交換矩陣是光突發(fā)交換系統(tǒng)的核心器件和決定網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素，目前提出的光突發(fā)交換矩陣的典型結(jié)構(gòu)有：基于空間光開關(guān)矩陣和基于陣列波導(dǎo)光柵(AWG)的光突發(fā)交換結(jié)構(gòu)。所涉及的半導(dǎo)體光邏輯門(SOA)、波導(dǎo)開關(guān)、微電子機(jī)械光開關(guān)(MEMS)、液晶光開關(guān)等光開關(guān)技術(shù)和集成化都取得了很大的突破。

機(jī)械開關(guān)在插損、隔離度、消光比和偏振敏感性方面都有很好的性能。但它的開關(guān)尺寸比較大，開關(guān)動(dòng)作時(shí)間比較長，一般為幾十毫秒到毫秒量級(jí)，而且機(jī)械開關(guān)不易集成為大規(guī)模的矩陣陣列。隨著液晶技術(shù)的成熟，液晶光交換機(jī)將成為光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個(gè)重要設(shè)備。該交換設(shè)備主要由液晶片、極化光束分離器、成光束調(diào)相器組成，而液晶在交換機(jī)中的主要作用是旋轉(zhuǎn)入射光的極化角。由聲光技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的交換速度，可方便地構(gòu)成端口較少的交換機(jī)，但它不適用于矩陣交換機(jī)。波導(dǎo)開關(guān)的開關(guān)速度在毫秒到亞毫秒量級(jí)，體積非常小，而且易于集成為大規(guī)模的矩陣開關(guān)陣列，但其插損、隔離度、消光比、偏振敏感性等指標(biāo)都比較差。光突發(fā)交換要求光開關(guān)速度達(dá)到微秒級(jí)，目前商用化的開關(guān)中只有鈮酸鋰開關(guān)、SOA開關(guān)滿足要求，但使用這兩種開關(guān)構(gòu)成交換矩陣，造價(jià)相當(dāng)昂貴。歐洲先進(jìn)通信技術(shù)系統(tǒng)計(jì)劃(ACTS)中的光分組交換關(guān)鍵技術(shù)(KEOPS)項(xiàng)目中采用的是SOA構(gòu)成的16×16廣播－選擇型交換矩陣，這種結(jié)構(gòu)需要N×(N+K)個(gè)SOA，N是輸入端口數(shù)，K是光延遲線的數(shù)目。

能滿足光突發(fā)交換速率的大型光開關(guān)矩陣還不成熟，光交換矩陣是光突發(fā)交換系統(tǒng)的核心器件和決定網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素，積極尋求適合于光突發(fā)交換的快速光交換矩陣顯得極為重要，這也是今后光突發(fā)交換和光分組交換網(wǎng)絡(luò)研究的主要內(nèi)容之一。鑒于目前的光網(wǎng)絡(luò)以全光作為信息的通道，路由控制則完全依賴于電子技術(shù)，因而光電混合將成為主流技術(shù)，全光處理還有待時(shí)日，故電光開關(guān)被普遍看好。其技術(shù)實(shí)現(xiàn)還將以有源薄膜(ATF)技術(shù)與平面波導(dǎo)繼承(PIC)為突破口。

3.2 突發(fā)交換信令控制方法與同步技術(shù)

OBS網(wǎng)絡(luò)控制的一個(gè)核心問題就是控制信令的設(shè)計(jì)。用于光突發(fā)交換的控制信令可以歸納為三大類：第1種方式為RFD(Reserve-a-Fixed-Duration)，該方式由控制分組中的偏置時(shí)間來決定帶寬預(yù)留時(shí)間的長短，到時(shí)立即拆除連接，優(yōu)點(diǎn)是無信令開銷、易實(shí)現(xiàn)帶寬資源的動(dòng)態(tài)分配，資源利用率高。其改進(jìn)的變形協(xié)議有：TAW(Tell-And-Wait)、JET、JIT、SCDT、LAUC和LAUC-VF等等［２］。第2種協(xié)議是TAG(Tell-And-Go)，該協(xié)議是先發(fā)送控制分組來預(yù)留帶寬，緊接著發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)，在中間節(jié)點(diǎn)需光纖延遲線(FDL)緩存突發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送完突發(fā)數(shù)據(jù)流后再發(fā)送用于釋放連接的分組來拆除連接。第3種協(xié)議是IBT(In-Band-Terminator)，該方式在突發(fā)數(shù)據(jù)流之后緊跟著IBT標(biāo)識(shí)，整個(gè)過程由控制分組來預(yù)留帶寬，由IBT標(biāo)識(shí)拆除連接，因此最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是IBT標(biāo)識(shí)的全光再生技術(shù)。

信令控制可以比作光突發(fā)包的大腦，由于目前光突發(fā)交換以控制與數(shù)據(jù)獨(dú)立傳輸為特征，因而如何保證控制分組的丟失率最低(理想為零丟失率)極為關(guān)鍵。同時(shí)，控制分組與數(shù)據(jù)分組的非同步問題將在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和負(fù)載增大時(shí)變得更為嚴(yán)重。因此，提高控制分組的QoS同樣被提到重要層面來研究。

我們知道，千兆以太網(wǎng)中為了解決載波偵聽多路接入/碰撞檢測(CSMA/CD)引起的短幀傳輸效率過低的問題，也引入了突發(fā)幀的概念，但與光突發(fā)交換中的突發(fā)幀有所不同。在千兆網(wǎng)中，把在一個(gè)突發(fā)周期內(nèi)一個(gè)源節(jié)點(diǎn)傳送的所有以太網(wǎng)幀定義為一個(gè)突發(fā)幀，因?yàn)橐粋€(gè)突發(fā)幀中每個(gè)以太網(wǎng)幀的目的節(jié)點(diǎn)可能不同，它們的幀間隔必須大于96 bit，以使目的節(jié)點(diǎn)能正確恢復(fù)時(shí)鐘和判決閾值。而在光突發(fā)交換中，突發(fā)幀定義為在一個(gè)突發(fā)周期內(nèi)傳輸?shù)摹⒛康墓?jié)點(diǎn)相同的幀的集合，一個(gè)突發(fā)幀是作為一個(gè)整體進(jìn)行光交換的。由于一個(gè)突發(fā)幀中的所有幀都傳向同一目的節(jié)點(diǎn)，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)各幀的時(shí)鐘相位和振幅都相同，因此沒必要保持96 bit的幀間隔，從而可以明顯提高網(wǎng)絡(luò)效率，但突發(fā)幀之間的間隔還是必須遵循一定的原則。在設(shè)計(jì)時(shí)，突發(fā)幀的長度也是一個(gè)需要仔細(xì)考慮的問題，特別是在需要考慮對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的支持時(shí)，突發(fā)幀過長，引入的時(shí)延也長，會(huì)影響業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性。同樣，突發(fā)幀的長短對(duì)核心節(jié)點(diǎn)的阻塞率也是有影響的。

光突發(fā)交換的突發(fā)特性不可避免地引入突發(fā)接收和突發(fā)同步問題。邊緣節(jié)點(diǎn)接收到的各突發(fā)幀可能來自不同的其他節(jié)點(diǎn)，它們的時(shí)鐘相位和振幅都不相同，因此每一幀都要進(jìn)行時(shí)鐘同步和判決閾值提取。考慮到突發(fā)幀的長度，一般OBS中需要納秒量級(jí)的時(shí)鐘同步。傳統(tǒng)的接收機(jī)采用鎖相環(huán)技術(shù)來恢復(fù)時(shí)鐘，恢復(fù)速度約為毫秒級(jí)，無法實(shí)現(xiàn)每秒吉比特速率的突發(fā)接收技術(shù)。因此在突發(fā)分組中設(shè)定一定長度的同步字節(jié)，通過詳細(xì)的研究確定合適的同步字節(jié)的長度及碼型。這樣雖對(duì)網(wǎng)絡(luò)效率有所影響，但有可能使用成熟的商用器件，大大降低了研究的復(fù)雜性和成本。其次，還可以研究采用快速鎖相環(huán)(Fast PLL)技術(shù)實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)的突發(fā)接收。

3.3 邊緣路由處的突發(fā)數(shù)據(jù)整合

IP數(shù)據(jù)包接入邊緣節(jié)點(diǎn)后必須適配成突發(fā)分組才能接入光突發(fā)交換網(wǎng)，這涉及突發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)聚、調(diào)度和突發(fā)分組幀格式的設(shè)計(jì)等問題。邊緣節(jié)點(diǎn)包括邊緣入口路由器和邊緣出口路由器。邊緣入口路由器完成數(shù)據(jù)分組的整合、適配，出口路由器完成相應(yīng)的拆分、提取。突發(fā)數(shù)據(jù)雖然是可變長的，但考慮到各種因素，變化頻率和幅度應(yīng)該降低到最小，使得數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)越平穩(wěn)越好。在邊緣入口節(jié)點(diǎn)，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多來自分組交換網(wǎng)絡(luò)(包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、ATM網(wǎng))，信息流具有長相關(guān)性(LRD)/自相似性，也就是說當(dāng)對(duì)此業(yè)務(wù)流進(jìn)行多時(shí)間尺度(毫秒～小時(shí))的測量時(shí)，業(yè)務(wù)流會(huì)產(chǎn)生相似的特性，與傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流模型(MMPP——調(diào)制馬可夫泊松、MMBP——調(diào)制馬可夫貝努利過程等)的短時(shí)相關(guān)性具有明顯的不同。在設(shè)計(jì)邊緣業(yè)務(wù)模型的時(shí)候，就是基于自相似模型，數(shù)據(jù)分組的到達(dá)間隔分布滿足Pareto分布，而不是傳統(tǒng)的泊松分布，通過一種有效的算法，利用時(shí)間器和隊(duì)列長度特性來共同決定隊(duì)列長度，使得會(huì)聚以后的數(shù)據(jù)突發(fā)盡可能減小長相關(guān)性。

3.4 波長／帶寬分配算法與沖突解決方案

在波長路由網(wǎng)絡(luò)，波長分配問題是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問題，在光突發(fā)交換中，控制分組在每一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)分組發(fā)送之前發(fā)送，雖然克服了波長一致性原則，波長資源是統(tǒng)計(jì)復(fù)用的，利用率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于波長路由網(wǎng)絡(luò)，但是在沒有全光波長變換的情況下，波長分配問題仍是制約網(wǎng)絡(luò)性能的一個(gè)重要問題，它通知該數(shù)據(jù)分組要通過的中間節(jié)點(diǎn)在預(yù)定的時(shí)段內(nèi)為該分組預(yù)留資源(分配帶寬)。如果預(yù)留失敗，該數(shù)據(jù)分組被丟棄或使用反射路由送到其他節(jié)點(diǎn)。帶寬的動(dòng)態(tài)分配技術(shù)是OBS的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，帶寬分配技術(shù)的好壞直接影響網(wǎng)絡(luò)的效率和性能。

由于數(shù)據(jù)分組在沒有等到連接建立的確認(rèn)信息之前就發(fā)送到線路上，很有可能在中間節(jié)點(diǎn)由于沒有預(yù)約到資源而出現(xiàn)阻塞，此時(shí)只能丟棄。因?yàn)槊恳粋€(gè)數(shù)據(jù)突發(fā)都是被安排在一定路徑的一定波長上的，所以只有在同一條鏈路、同一波長、同一時(shí)間有兩個(gè)以上數(shù)據(jù)突發(fā)要使用資源的時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)沖突。因此根據(jù)這3類屬性：鏈路、波長和時(shí)間，我們可以考慮解決沖突的3類基本方法：偏射路由、波長變換和光緩存。

偏射路由是利用空閑鏈路解決沖突的方法［３］。在鏈路資源比較充足的情況下，這種方法有很好的性能，但其邊緣入口節(jié)點(diǎn)偏置時(shí)間的確定、出口節(jié)點(diǎn)的重新排序以及公平性都是一些潛在的問題，而且在負(fù)荷較重的情況下，它的性能反而惡化。光波長變換是較理想的解決方案，但現(xiàn)在全光的波長變換器還沒有商用，仍處在研究階段。光纖延遲線可以用作光緩存器件，但由于各種限制，延遲時(shí)間最大可能是幾十微秒，對(duì)于長的數(shù)據(jù)突發(fā)不能適用。

根據(jù)光突發(fā)交換的特點(diǎn)以及目前幾個(gè)解決沖突的方法的可靠性與可行性，人們還是大多傾向于偏射路由。該方法等于將整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)光緩存器(OB)，所以可以認(rèn)為光突發(fā)交換網(wǎng)就是一個(gè)光緩存網(wǎng)。其帶來的弊病是占用了光網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，無形中等于增加了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載，所幸現(xiàn)在的光纖通信技術(shù)已能提供對(duì)于目前需求來說幾乎是無限的帶寬。

3.5 網(wǎng)元與網(wǎng)絡(luò)的生存性管理

作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，OBS的核心節(jié)點(diǎn)必須實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管功能，以便實(shí)現(xiàn)和其他設(shè)備的互連互通以及相關(guān)的設(shè)備管理監(jiān)測。根據(jù)現(xiàn)有的路由管理協(xié)議和光網(wǎng)管理協(xié)議，結(jié)合OBS技術(shù)、OBS核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備的MIB(管理信息庫)，中心SNMP(簡單網(wǎng)管協(xié)議)管理站可以根據(jù)這個(gè)MIB結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。具體網(wǎng)管功能包括：性能管理，如管理站可以通過SNMP代理實(shí)時(shí)獲得設(shè)備的運(yùn)行情況(端口的忙閑時(shí)間比、端口的數(shù)據(jù)流量等)；故障管理，如設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，SNMP代理器將主動(dòng)向管理站發(fā)送告警信息，報(bào)告故障的時(shí)間、位置等信息，以便網(wǎng)絡(luò)管理員及時(shí)處理，當(dāng)故障解除時(shí)，代理站也將發(fā)送故障解除的信息給管理站；配置管理，如SNMP管理站可以遠(yuǎn)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置(路由表的配置等)；安全管理，由于SNMP協(xié)議支持分布式的遠(yuǎn)程管理，必須對(duì)管理者的權(quán)限進(jìn)行控制，以便保護(hù)設(shè)備不被惡意攻擊。網(wǎng)管技術(shù)難點(diǎn)包括：網(wǎng)管數(shù)據(jù)的高速采集和處理，網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫的動(dòng)態(tài)更新，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，中心管理站和各代理器的標(biāo)準(zhǔn)SNMP通信。

根據(jù)現(xiàn)有成果［４，５］，例如多協(xié)議波長交換(MPλS)機(jī)制中可以實(shí)現(xiàn)故障定位、保護(hù)恢復(fù)等功能，在OBS網(wǎng)絡(luò)中因?yàn)榭梢砸隡PLS的概念，自然也可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)生存性的研究。

另外，和一般的分組交換一樣，光突發(fā)交換是無連接的，如果要引入一些面向連接的優(yōu)勢特征的話(比如引入GMPLS的機(jī)制)，就需要其他信令協(xié)議(CR-LDP或RSVP-TE)來完成。引入面向連接機(jī)制的一個(gè)好處是可以通過它來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。突發(fā)交換在現(xiàn)行狀況下實(shí)現(xiàn)依然是很困難的，主要是因?yàn)楣獯鎯?chǔ)、波長轉(zhuǎn)換技術(shù)都還有待進(jìn)一步成熟，而且成本很高，在存在持續(xù)時(shí)間較長的數(shù)據(jù)流的情況下，標(biāo)簽交換能夠很好地提升網(wǎng)絡(luò)的性能。基于標(biāo)簽的光突發(fā)交換(LOBS)結(jié)合了廣泛討論的標(biāo)簽技術(shù)，利用廣義的標(biāo)簽(包括波長標(biāo)簽和通常的標(biāo)簽)來簡化光突發(fā)交換的一些操作，同時(shí)改進(jìn)其不足。攜帶標(biāo)簽的控制分組在預(yù)先建立的LOBS通路上傳送。突發(fā)數(shù)據(jù)分組在控制分組確定的路徑上傳輸和交換，擴(kuò)展的顯式路由和受限路由均可用于LOBS資源的分配和管理，擴(kuò)展的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議(IGP)傳送網(wǎng)絡(luò)資源和拓?fù)湫畔ⅲ詼p少不同核心節(jié)點(diǎn)波長資源的競爭。由于每個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽信息(波長號(hào)、偏置時(shí)間等)是在控制分組上承載的，因此LOBS可不經(jīng)過光/電/光轉(zhuǎn)換，直接將多個(gè)業(yè)務(wù)分組整合為一個(gè)突發(fā)分組，不經(jīng)過全光交換實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽交換。

4 建議與思考

光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)目前還處于探索研究階段，中國在“十五”“863”計(jì)劃中的第1期與第2期項(xiàng)目中均將此項(xiàng)技術(shù)列入，相信可以在一個(gè)或幾個(gè)方面有所突破。筆者認(rèn)為，下一步應(yīng)該考慮在國際范圍內(nèi)進(jìn)行一些實(shí)質(zhì)性的現(xiàn)場試驗(yàn)，利用現(xiàn)有國內(nèi)／國際電信系統(tǒng)的備份光纖線路(或光波長備份通道)進(jìn)行試驗(yàn)。國家科技部應(yīng)該一方面通過申請(qǐng)國家有限的財(cái)政撥款，另一方面可積極與有經(jīng)濟(jì)條件的地方科委和國內(nèi)外有優(yōu)勢的電信公司聯(lián)手籌集研究經(jīng)費(fèi)，同時(shí)調(diào)動(dòng)國內(nèi)研究人員在國際上良好的合作關(guān)系，共同制定項(xiàng)目研究計(jì)劃，建設(shè)下一代高速光因特網(wǎng)。

本文研究項(xiàng)目得到北京郵電大學(xué)紀(jì)越峰教授、伍劍副教授、高澤華講師以及武漢郵電設(shè)計(jì)院洪小斌經(jīng)理等有關(guān)專家的幫助，在此表示衷心感謝。□

參考文獻(xiàn)

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3 Yoo Myungsik， Qiao Chunming. A Novel Switching Paradigm for Buffer-less WDM Networks. OFC/IOOC ‘99 Technical Digest ， 1999， (3): 177—179

4 Yoo Myungsik， Qiao Chunming. Just-Enough-Time (JET): A High Speed Protocol for Bursty Traffic in optical networks. Digest of the IEEE/LEOS Summer Topical Meeting， 1997 :26 —27

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(收稿日期：2002-07-08)

作者簡介

李新碗，上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副教授，IEEE LEOS會(huì)員。1990年學(xué)士畢業(yè)于蘇州大學(xué)物理系，1993年碩士畢業(yè)于上海科技大學(xué)電子工程系，畢業(yè)后一直工作于上海交通大學(xué)。1997—1998年赴英國ESSEX大學(xué)作訪問學(xué)者，2001年赴美國加州圣荷西OPCOM公司進(jìn)行合作研究。作為課題負(fù)責(zé)人，承擔(dān)國家“863”項(xiàng)目和部委及上海市科委發(fā)展基金項(xiàng)目4項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)，獲教育部和上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)兩項(xiàng)。已發(fā)表研究論文20多篇，被EI收錄9篇，參與出版國家“九五”重點(diǎn)圖書一本。一直從事光交換器件、光分組與突發(fā)交換技術(shù)研究。

葉愛倫，上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授。持有發(fā)明專利2項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利3項(xiàng)，獲國家和教育部及上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)5項(xiàng)。一直從事光器件技術(shù)研究。

陳建平，上海交通大學(xué)區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，博士，教授，博士生導(dǎo)師，IEEE LEOS會(huì)員。承擔(dān)國家“863”項(xiàng)目和部委及上海市科委發(fā)展基金項(xiàng)目5項(xiàng)，獲教育部和上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)多項(xiàng)。