專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在光突發(fā)交換中支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信系統(tǒng)中的交換控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光突發(fā)交換系統(tǒng)的交換控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著因特網(wǎng)的規(guī)模和因特網(wǎng)業(yè)務(wù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也急劇增加，因此對(duì)路由器和交換機(jī)處理能力的要求也在不斷增加。由于傳統(tǒng)的電交換存在電處理瓶頸，而克服電交換瓶頸的最根本方法在于采用全光的分組交換技術(shù)，但目前該技術(shù)還存在若干難點(diǎn)，如全光存儲(chǔ)、光定時(shí)/同步等。為此，充分結(jié)合并發(fā)揮現(xiàn)有光、電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建光電混合的交換系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)大容量交換系統(tǒng)的有效方法，如光突發(fā)交換技術(shù)(Optical Burst Switching，簡(jiǎn)稱(chēng)OBS)。在OBS網(wǎng)絡(luò)中，承載用戶(hù)業(yè)務(wù)的突發(fā)數(shù)據(jù)(Burst)可以看作是由大量數(shù)據(jù)分組構(gòu)成的超長(zhǎng)分組，而這個(gè)超長(zhǎng)分組的分組頭就是突發(fā)數(shù)據(jù)的控制分組(BurstHeader Packet，BHP)。與傳統(tǒng)分組交換不同的是，BHP與突發(fā)數(shù)據(jù)在物理通道上是分離的在密集波分復(fù)用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)傳輸系統(tǒng)中，可以采用一個(gè)(或多個(gè))專(zhuān)門(mén)的波長(zhǎng)作為控制通道，用于傳送BHP，而把其他的波長(zhǎng)作為數(shù)據(jù)通道。BHP與突發(fā)數(shù)據(jù)間一一對(duì)應(yīng)，BHP中包含突發(fā)數(shù)據(jù)的有關(guān)信息，如偏移時(shí)間、突發(fā)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)通道(波長(zhǎng))等。在源端真正發(fā)送用戶(hù)數(shù)據(jù)前，設(shè)置BHP與突發(fā)數(shù)據(jù)之間的偏移時(shí)間(Offset Time，即源端發(fā)送BHP與發(fā)送相應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)之間的間隔時(shí)間)，使BHP先于突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)OBS的中間節(jié)點(diǎn)。BHP在中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行處理，包括路由的確定、資源的預(yù)約以及交換矩陣的配置等，保證當(dāng)突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道已經(jīng)配置好，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在光域的透明傳輸。
從完成的功能來(lái)看，BHP與傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡(luò)中的信令非常相似，正是在這個(gè)意義上，BHP也被稱(chēng)為信令消息。但與傳統(tǒng)信令不同的是，OBS的信令不必等待目的端的反饋確認(rèn)，即OBS的資源預(yù)約是單向的。也正是這種“單向預(yù)約”機(jī)制減小了連接建立延遲，提高了信道利用率。
一個(gè)OBS網(wǎng)絡(luò)主要由邊緣節(jié)點(diǎn)、核心節(jié)點(diǎn)和DWDM鏈路構(gòu)成(見(jiàn)附圖1)。其中，DWDM鏈路包括了控制信道(Control Channel)和數(shù)據(jù)信道(Data Channel)。核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)附圖2。其中邊緣節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)分組進(jìn)行緩存和封裝，組合成突發(fā)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給與之最鄰近的OBS核心節(jié)點(diǎn)。封裝時(shí)邊緣節(jié)點(diǎn)生成描述突發(fā)數(shù)據(jù)特性的BHP分組，先于突發(fā)數(shù)據(jù)在特定的控制通道上發(fā)送。核心節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制通道上收到的BHP，可以得知突發(fā)數(shù)據(jù)的到達(dá)時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、目的地址(和轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽)等控制信息，并根據(jù)這些信息完成對(duì)光路的配置，保證數(shù)據(jù)的透明通道(見(jiàn)文獻(xiàn)Y.Xiong，M.Vandenhoute，and H.Cankaya，“Control architecturein optical burst-switched WDM networks，”IEEE Journal on Selected Areas inCommunications，181838-1851，October 2000)。
對(duì)于突發(fā)性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)的波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)的利用率較低，而在OBS網(wǎng)絡(luò)(主要指采用單向的預(yù)約機(jī)制)中則效率較高。但是對(duì)于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，如語(yǔ)音業(yè)務(wù)和圖像業(yè)務(wù)，由于OBS網(wǎng)絡(luò)并不提供嚴(yán)格的帶寬保證，這些實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的某些突發(fā)數(shù)據(jù)可能在核心網(wǎng)絡(luò)中由于資源缺乏或沖突而被丟棄，數(shù)據(jù)丟失后需要重傳，因而引入了時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)。因此，在OBS網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)的延遲與延遲抖動(dòng)難以嚴(yán)格控制，這對(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)是非常不利的。與之形成對(duì)比的是，波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)由于直接提供透明的中間無(wú)電處理的直通光路，可以非常方便地支持這種類(lèi)型的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。
目前對(duì)在OBS網(wǎng)絡(luò)中支持實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的研究還非常少，只能提供一定程度的服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality of Service)，如利用不同的Offset Time為不同的業(yè)務(wù)提供不同的優(yōu)先級(jí)(見(jiàn)文獻(xiàn)M.Yoo and C.Qiao，“A New Optical Burst SwitchingProtocol for Supporting Quality of Service，”In SPIE Proc.of Conf.All-opticalNetworking，volume 3531，pages 396-405，1998)，使不同優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)在核心網(wǎng)絡(luò)中有不同的丟失率。顯然，這對(duì)于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的支持還是不夠的。因此在本發(fā)明中，我們通過(guò)適當(dāng)擴(kuò)展OBS的信令和資源預(yù)約方案，使得OBS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需要在某些情況下提供波長(zhǎng)路由網(wǎng)絡(luò)中那樣的直通光路，就可以在OBS網(wǎng)絡(luò)中有效地支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。
現(xiàn)在存在多種預(yù)約機(jī)制，各種預(yù)約機(jī)制主要是通過(guò)偏移時(shí)間對(duì)OBS的性能產(chǎn)生影響，根據(jù)偏移時(shí)間的長(zhǎng)度可將預(yù)約機(jī)制分為三大類(lèi)·無(wú)預(yù)約(No Reservation)突發(fā)數(shù)據(jù)在控制信息(BHP)發(fā)送后立即發(fā)送，偏移時(shí)間僅僅是BHP的發(fā)送時(shí)間，這一機(jī)制很接近光分組交換。除非交換機(jī)的配置時(shí)間和處理時(shí)間非常短，否則這一方案沒(méi)有使用價(jià)值。“Tell AndGo”就屬于這一類(lèi)。
·單向預(yù)約(One-Way Reservation)不等待目的地應(yīng)答，在發(fā)送BHP后間隔一段時(shí)間(偏移時(shí)間)再發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)。偏移時(shí)間介于BHP的發(fā)送時(shí)間和BHP的雙向傳輸時(shí)間。[Qiao99]提出了“Just-Enough-Time(JET)”機(jī)制，其偏移時(shí)間考慮了中間節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延，當(dāng)突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)中間節(jié)點(diǎn)時(shí)，交換機(jī)已配置好資源(見(jiàn)文獻(xiàn)C.Qiao and M.Yoo，“Optical burst switching(OBS)-A new paradigm foran optical Internet”，Journal of High Speed Networks，8(1)69-84，January 1999.)?！癑ust-in-Time(JIT)”機(jī)制也屬于這一類(lèi)(見(jiàn)文獻(xiàn)I.Baldine，G.N.Rouskas，H.G.Perros，and D.Stevenson，“JumpstartA Just-In-Time signaling architecture for WDMburst-switched networks，”IEEE Communications Magazine，40(2)82-89，F(xiàn)ebruary 2002)；·雙向預(yù)約(Two-Way Reservation)發(fā)送BHP、等待目的地應(yīng)答后，再發(fā)突發(fā)數(shù)據(jù)，偏移時(shí)間較長(zhǎng)。這一方案接近光電路交換，為建立傳輸鏈路而引入了往返時(shí)延。由于在突發(fā)數(shù)據(jù)的發(fā)送前，BHP已經(jīng)預(yù)約好了資源，傳輸可以得到保證。“Tell And Wait(TAW)”機(jī)制屬于這一類(lèi)。另外還提出了波長(zhǎng)路由光突發(fā)交換(WR-OBS)(見(jiàn)文獻(xiàn)M.Dueser and P.Bayvel，“Analysis of a dynamicallywavelength-routed optical burst switched network architecture”Journal of LightwaveTechnology，20574-585，April 2002.)，但與其它雙向機(jī)制不同，它在突發(fā)匯聚的過(guò)程中發(fā)送BHP，發(fā)送后繼續(xù)進(jìn)行匯聚并等待應(yīng)答信息，這就減小了平均時(shí)延。
其中，單向預(yù)約有較高的效率，因?yàn)榕c雙向預(yù)約相比不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的端到端時(shí)延，例如一個(gè)100KB的突發(fā)數(shù)據(jù)在10Gbps鏈路上的傳輸時(shí)間為80us，而200km長(zhǎng)鏈路的傳播時(shí)間為1ms左右。而且，單向預(yù)約更能體現(xiàn)光突發(fā)交換的思想。因此本文主要以單向預(yù)約機(jī)制為基礎(chǔ)。單向預(yù)約中，按預(yù)約的起止不同，主要有四中方案，見(jiàn)圖4所示。
圖4中所涉及方案的最主要區(qū)別在于同一突發(fā)數(shù)據(jù)占用節(jié)點(diǎn)資源的時(shí)間不同，而這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度取決于各種方案對(duì)突發(fā)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間的估計(jì)精度，估計(jì)越準(zhǔn)，占用資源的時(shí)間越短，資源利用率越高，且總的突發(fā)沖突概率越低。
其中，JIT(Just-in-Time)機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是BHP中不攜帶突發(fā)長(zhǎng)度信息，對(duì)波長(zhǎng)的預(yù)約和釋放都是通過(guò)明確的消息來(lái)完成的，因此核心節(jié)點(diǎn)只需以?xún)蓚€(gè)狀態(tài)來(lái)記錄鏈路的占用情況，這對(duì)邊緣和核心節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)比較有利。JIT的缺點(diǎn)是其較少的狀態(tài)信息不利于沖突解決。JET機(jī)制(Just-Enough-Time)和JIT機(jī)制正好相反，需要記錄每個(gè)突發(fā)的起止時(shí)間，鏈路利用較高，但系統(tǒng)較復(fù)雜。
我們的研究和發(fā)明將以JET機(jī)制為基礎(chǔ)。JET機(jī)制的信令方式如附圖3所示，具體步驟如下1.在邊緣節(jié)點(diǎn)匯聚時(shí)，將多個(gè)IP包匯聚成一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)，并向核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送與該突發(fā)對(duì)應(yīng)的BHP，BHP的格式見(jiàn)附圖5(a)；2.當(dāng)BHP到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果沒(méi)有資源可預(yù)約，核心節(jié)點(diǎn)將丟棄該BHP以及后來(lái)到達(dá)的突發(fā)數(shù)據(jù)，并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送含有丟棄消息的BHP，見(jiàn)附圖5(b)，將上游節(jié)點(diǎn)已預(yù)約好的資源釋放，同時(shí)通知邊緣節(jié)點(diǎn)安排重發(fā)；3.當(dāng)BHP到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果有資源可預(yù)約，則預(yù)約好資源，同時(shí)該核心節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)BHP；當(dāng)突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，核心節(jié)點(diǎn)的資源(包括交換矩陣和光開(kāi)關(guān)等)已配置好，突發(fā)數(shù)據(jù)將透明通過(guò)該核心節(jié)點(diǎn)；當(dāng)突發(fā)數(shù)據(jù)離開(kāi)核心節(jié)點(diǎn)后，核心節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)約時(shí)BHP中的突發(fā)長(zhǎng)度信息，自動(dòng)將相應(yīng)的資源釋放。
從以上闡述可知，由于現(xiàn)有的JET機(jī)制采用單向預(yù)約方式，并不能保證可靠的資源分配和數(shù)據(jù)傳輸，因此在網(wǎng)絡(luò)中存在丟失的可能性，這種丟失的可能性對(duì)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸影響不大，但對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的傳輸影響非常大。所以現(xiàn)有的JET機(jī)制不能很好地支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，這是其目前存在的主要缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在光突發(fā)交換中支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法，采用本發(fā)明的方法，能夠很好地同時(shí)支持非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。
為描述方便，先給出如下定義估計(jì)建立(或釋放)一種建立(或釋放)連接的方式；在這種方式里，是通過(guò)已經(jīng)接收到的BHP中的參數(shù)計(jì)算出連接的建立(或釋放)時(shí)間。
顯示的建立(或釋放)一種建立(或釋放)連接的方式；是在建立(或釋放)連接時(shí)，給網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)明確發(fā)送含有建立(或釋放)連接信息的BHP，來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的建立(或釋放)。
邊緣節(jié)點(diǎn)位于OBS網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)，在功能上主要實(shí)現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和光電轉(zhuǎn)換。
核心節(jié)點(diǎn)OBS網(wǎng)絡(luò)中的非邊緣節(jié)點(diǎn)。
上游節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中有一節(jié)點(diǎn)，向它發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為其上游節(jié)點(diǎn)。
下游節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中有一節(jié)點(diǎn)，接收它發(fā)送的數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為其下游節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明提供一種在光突發(fā)交換中支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法，其特征是采用以下步驟
步驟1(實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的請(qǐng)求)在邊緣節(jié)點(diǎn)匯聚時(shí)，將多個(gè)IP包匯聚成一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的請(qǐng)求，向核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，該BHP中含有預(yù)約消息，其中BHP的突發(fā)長(zhǎng)度(Burst Size)項(xiàng)設(shè)為無(wú)窮大，BHP的格式見(jiàn)附圖5(a)；步驟2(非搶占方式下不成功預(yù)約)當(dāng)BHP到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果采用非搶占方式，當(dāng)沒(méi)有資源可預(yù)約，核心節(jié)點(diǎn)將丟棄該BHP以及后來(lái)到達(dá)的突發(fā)數(shù)據(jù)，并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，這個(gè)BHP中含有數(shù)據(jù)被丟棄的消息，見(jiàn)附圖5(b)，為避免重新設(shè)計(jì)BHP格式，可以直接將BHP中的偏移時(shí)間(Offset)項(xiàng)設(shè)為一個(gè)約定值K來(lái)表示這個(gè)BHP含有數(shù)據(jù)被丟棄的消息，實(shí)際系統(tǒng)中的偏移時(shí)間一般不會(huì)為負(fù)數(shù)，所以我們定義約定值K為負(fù)數(shù)；上游節(jié)點(diǎn)收到這個(gè)BHP后，會(huì)將上游節(jié)點(diǎn)已預(yù)約好的資源釋放，同時(shí)通知邊緣節(jié)點(diǎn)安排重發(fā)。
步驟3(非搶占方式下成功預(yù)約)當(dāng)BHP到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果采用非搶占方式，當(dāng)有資源可預(yù)約，則預(yù)約好資源，同時(shí)該核心節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)BHP，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)為該業(yè)務(wù)提供的帶寬是被該業(yè)務(wù)獨(dú)享，該BHP對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)這個(gè)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，不會(huì)經(jīng)過(guò)任何處理，而是直接通過(guò)。預(yù)約成功后，核心節(jié)點(diǎn)將所選波長(zhǎng)信道的占用情況相應(yīng)地設(shè)為無(wú)窮大。
步驟4(搶占方式時(shí)的資源預(yù)約)如果采用搶占方式，則不管有沒(méi)有資源可預(yù)約，當(dāng)核心節(jié)點(diǎn)收到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的連接請(qǐng)求時(shí)，將強(qiáng)行拆除其它可被搶占業(yè)務(wù)的連接，以保證所需光路的建立。預(yù)約成功后，核心節(jié)點(diǎn)將所選波長(zhǎng)信道的占用情況相應(yīng)地設(shè)為無(wú)窮大。如果出現(xiàn)業(yè)務(wù)被搶占，則核心節(jié)點(diǎn)將終止被搶占的業(yè)務(wù)，并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，表示這個(gè)BHP所對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)被丟失。
步驟5(實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)終止)當(dāng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的連接需要被終止時(shí)，邊緣節(jié)點(diǎn)將向核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，這個(gè)BHP中含有顯示的釋放消息，BHP的格式見(jiàn)附圖5(c)，為避免重新設(shè)計(jì)BHP格式，也可以直接將BHP中的Offset項(xiàng)設(shè)定為一個(gè)特殊值來(lái)表示這個(gè)BHP含有數(shù)據(jù)被丟棄的消息，這個(gè)特殊的值也可以是一個(gè)負(fù)數(shù)；核心節(jié)點(diǎn)收到該BHP后將相應(yīng)的資源釋放，并向下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該BHP。
本發(fā)明資源預(yù)約的過(guò)程如圖6所示。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明所采用的擴(kuò)展并沒(méi)有對(duì)JET機(jī)制進(jìn)行大的修改，只是將BHP中的突發(fā)長(zhǎng)度這一項(xiàng)設(shè)置為無(wú)窮大，若成功地預(yù)約了波長(zhǎng)資源，則在節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息中，該波長(zhǎng)的可用時(shí)間也將被設(shè)為無(wú)窮大，和電路交換一樣，整個(gè)光路連接可以一直不拆除，直至源端希望終止這個(gè)連接；當(dāng)且僅當(dāng)顯式的資源釋放信令消息到達(dá)該節(jié)點(diǎn)時(shí)，才釋放該波長(zhǎng)資源。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)就是為克服現(xiàn)有JET機(jī)制所存在的缺陷，對(duì)現(xiàn)有JET機(jī)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，使其同時(shí)能很好地支持非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。具體地說(shuō)，就是在核心節(jié)點(diǎn)的控制方案中，允許兩種類(lèi)型的資源預(yù)約方式，對(duì)于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，仍采用目前的JET機(jī)制的信令方式，即估計(jì)建立和估計(jì)釋放(estimated setup andestimated release)方式。對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，則采用JET機(jī)制的擴(kuò)展方式，類(lèi)似于顯示的建立和顯示的釋放方式(explicit setup and explicit release)，為提高效率在建立光路時(shí)仍可采用估計(jì)建立(estimated setup)，但釋放時(shí)則發(fā)送顯示的消息。
本發(fā)明提供的一種在光突發(fā)交換中支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法，可以使現(xiàn)有的JET機(jī)制較好地支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，以方便地提供時(shí)間延遲較固定的光路連接，因此我們所提出的擴(kuò)展機(jī)制更加完善，能同時(shí)支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。
附圖及


圖1是現(xiàn)有的OBS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意2是現(xiàn)有典型的核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意3是現(xiàn)有的JET機(jī)制的信令示意4是現(xiàn)有的單向預(yù)約的幾種方案圖5是現(xiàn)有的控制分組(BHP)的格式示意圖其中，圖(a)為用于預(yù)約的BHP格式示意圖；圖(b)為含有丟失消息的BHP格式示意圖；圖(C)為釋放連接的BHP格式示意圖；圖6本發(fā)明能夠同時(shí)支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的信令示意7本發(fā)明具體實(shí)施方式
中所采用的一種基本的OBS核心節(jié)點(diǎn)光交換結(jié)構(gòu)其中，輸入、輸出光纖各有四根，核心節(jié)點(diǎn)的輸入端有四個(gè)光波長(zhǎng)解復(fù)用器與輸入的光纖相連，分別標(biāo)記為1-4(其中2、3以虛線(xiàn)方式省略)。核心節(jié)點(diǎn)的輸出端則有四個(gè)光波長(zhǎng)復(fù)用器，它們與輸入端的光波長(zhǎng)解復(fù)用器相對(duì)應(yīng)，也標(biāo)記為1-4(其中2、3以虛線(xiàn)方式省略)。
圖8是本發(fā)明的核心節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)狀態(tài)變化示意圖其中，圖(a)為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的BHP到達(dá)前的波長(zhǎng)狀態(tài)；圖(b)為成功預(yù)約后的波長(zhǎng)狀態(tài)；圖(c)為收到釋放消息后的BHP。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提出的支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法可用于不同的光交換結(jié)構(gòu)。以下以圖7所示的光交換結(jié)構(gòu)給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
由圖7可知，OBS核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)主要包括光交叉連接矩陣、波長(zhǎng)變換器和光延遲線(xiàn)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，有4根輸入光纖，每根輸入光纖有9個(gè)波長(zhǎng)，用于承載8路業(yè)務(wù)的突發(fā)數(shù)據(jù)和一個(gè)BHP信道。同樣的有4根輸出光纖，因此系統(tǒng)支持4組共32路突發(fā)數(shù)據(jù)的交換。圖7中每路僅給出了8個(gè)數(shù)據(jù)波長(zhǎng)信道，它們?cè)诘竭_(dá)光交換結(jié)構(gòu)時(shí)通過(guò)分波器連接到8個(gè)波長(zhǎng)變換器；波長(zhǎng)變化器的輸出通過(guò)8個(gè)獨(dú)立的可控光延遲線(xiàn)連接到公共的32×32無(wú)阻塞光交叉連接矩陣；矩陣的4組(每組8個(gè))輸出，要求組內(nèi)輸出波長(zhǎng)不重疊，通過(guò)合波器連接到一根輸出光纖。
在目前的核心節(jié)點(diǎn)中，我們定義了多個(gè)變量來(lái)記錄每個(gè)波長(zhǎng)的使用情況，其中T(Lam，End)表示某個(gè)波長(zhǎng)信道(Lam)被占用的結(jié)束時(shí)間(End)。見(jiàn)附圖8所示，一個(gè)光纖中可以有多個(gè)波長(zhǎng)信道，這里只用兩個(gè)波長(zhǎng)信道來(lái)舉例。
邊緣節(jié)點(diǎn)將多個(gè)IP包匯聚成一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)后，將BHP中的突發(fā)長(zhǎng)度項(xiàng)設(shè)置為無(wú)窮大，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們用-10000來(lái)表示無(wú)窮大。
核心節(jié)點(diǎn)在收到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請(qǐng)求建立連接的BHP之前，波長(zhǎng)信道1的T(Lam，End)＝(1，t1)，波長(zhǎng)2信道的T(Lam，End)＝(2，t2)。假設(shè)核心節(jié)點(diǎn)在t3時(shí)刻(t3＞t2)收到一個(gè)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)請(qǐng)求建立連接的BHP時(shí)，核心節(jié)點(diǎn)將根據(jù)BHP所指示的端口查找可符合條件的波長(zhǎng)信道，在非搶占方式下，如果沒(méi)有合適的波長(zhǎng)信道，則所有波長(zhǎng)信道對(duì)應(yīng)的T(Lam，End)將不變，核心節(jié)點(diǎn)只是向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，BHP中的偏移時(shí)間設(shè)為-1，表示這個(gè)BHP所對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)被丟失。
在非搶占方式下，如果有合適的波長(zhǎng)信道，則將該波長(zhǎng)信道對(duì)應(yīng)的T(Lam，End)設(shè)為一個(gè)特殊值(如-10000)表示無(wú)窮大，以標(biāo)示該波長(zhǎng)信道將被無(wú)限制的占用，同時(shí)該BHP將被轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在本例中只有波長(zhǎng)信道2符合條件，此時(shí)波長(zhǎng)信道1的T(Lam，End)＝(1，t4)，波長(zhǎng)信道2的T(Lam，End)＝(2，-10000)。
在搶占方式下，本例中波長(zhǎng)信道2仍符合條件，核心節(jié)點(diǎn)將設(shè)置波長(zhǎng)信道2的T(Lam，End)＝(2，-10000)。如果波長(zhǎng)信道1和2此時(shí)都被占用，且設(shè)當(dāng)前占用波長(zhǎng)信道2的業(yè)務(wù)可被搶占，則核心節(jié)點(diǎn)將終止當(dāng)前業(yè)務(wù)，設(shè)置波長(zhǎng)信道2的T(Lam，End)＝(2，-10000)，并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，BHP中的偏移時(shí)間設(shè)為-1，表示這個(gè)BHP所對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)被丟失。
當(dāng)連接結(jié)束時(shí)，假設(shè)邊緣節(jié)點(diǎn)發(fā)出的含有釋放消息的BHP(這個(gè)BHP中的偏移時(shí)間設(shè)為-2)在t6時(shí)刻到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)，波長(zhǎng)信道2的狀態(tài)將被重新設(shè)置為一個(gè)正常值，即該波長(zhǎng)被釋放的時(shí)間，這里有T(Lam，End)＝(2，t6)；波長(zhǎng)信道1則不受影響，仍有T(Lam，End)＝(2，t5)。
明顯，本方案在對(duì)JET機(jī)制進(jìn)行了簡(jiǎn)單而巧妙擴(kuò)展的情況后，能同時(shí)支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種在光突發(fā)交換中支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法，其特征是采用以下步驟步驟1(實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的請(qǐng)求)在邊緣節(jié)點(diǎn)匯聚時(shí)，將多個(gè)IP包匯聚成一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的請(qǐng)求，向核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，該BHP中含有預(yù)約消息，其中BHP的突發(fā)長(zhǎng)度(Burst Size)項(xiàng)設(shè)為無(wú)窮大；步驟2(非搶占方式下不成功預(yù)約)當(dāng)BHP到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果采用非強(qiáng)占方式，當(dāng)沒(méi)有資源可預(yù)約，核心節(jié)點(diǎn)將丟棄該BHP以及后來(lái)到達(dá)的突發(fā)數(shù)據(jù)，并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，這個(gè)BHP中含有數(shù)據(jù)被丟棄的消息，為避免重新設(shè)計(jì)BHP格式，可以直接將BHP中的偏移時(shí)間(Offset)項(xiàng)設(shè)為一個(gè)約定值K來(lái)表示這個(gè)BHP含有數(shù)據(jù)被丟棄的消息，實(shí)際系統(tǒng)中的偏移時(shí)間一般不會(huì)為負(fù)數(shù)，所以我們定義約定值K為負(fù)數(shù)；上游節(jié)點(diǎn)收到這個(gè)BHP后，會(huì)將上游節(jié)點(diǎn)已預(yù)約好的資源釋放，同時(shí)通知邊緣節(jié)點(diǎn)安排重發(fā)；步驟3(非搶占方式下成功預(yù)約)當(dāng)BHP到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果采用非強(qiáng)占方式，當(dāng)有資源可預(yù)約，則預(yù)約好資源，同時(shí)該核心節(jié)點(diǎn)向下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)BHP，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)為該業(yè)務(wù)提供的帶寬是被該業(yè)務(wù)獨(dú)享，該BHP對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)到達(dá)這個(gè)核心節(jié)點(diǎn)時(shí)，不會(huì)經(jīng)過(guò)任何處理，而是直接通過(guò)；預(yù)約成功后，核心節(jié)點(diǎn)將所選波長(zhǎng)信道的占用情況相應(yīng)地設(shè)為無(wú)窮大；步驟4(強(qiáng)占方式時(shí)的資源預(yù)約)如果采用強(qiáng)占方式，則不管有沒(méi)有資源可預(yù)約，當(dāng)核心節(jié)點(diǎn)收到實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的連接請(qǐng)求時(shí)，將強(qiáng)行拆除其它可被強(qiáng)占業(yè)務(wù)的連接，以保證所需光路的建立；預(yù)約成功后，核心節(jié)點(diǎn)將所選波長(zhǎng)信道的占用情況相應(yīng)地設(shè)為無(wú)窮大；如果出現(xiàn)業(yè)務(wù)被搶占，則核心節(jié)點(diǎn)將終止被搶占的業(yè)務(wù)，并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，表示這個(gè)BHP所對(duì)應(yīng)的突發(fā)數(shù)據(jù)被丟失；步驟5(實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)終止)當(dāng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的連接需要被終止時(shí)，邊緣節(jié)點(diǎn)將向核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)BHP，這個(gè)BHP中含有顯示的釋放消息，為避免重新設(shè)計(jì)BHP格式，也可以直接將BHP中的Offset項(xiàng)設(shè)定為一個(gè)特殊值來(lái)表示這個(gè)BHP含有數(shù)據(jù)被丟棄的消息，這個(gè)特殊的值也可以是一個(gè)負(fù)數(shù)；核心節(jié)點(diǎn)收到該BHP后將相應(yīng)的資源釋放，并向下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該BHP。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在光突發(fā)交換中支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的方法，在核心節(jié)點(diǎn)的控制方案中，允許兩種類(lèi)型的資源預(yù)約方式，對(duì)于非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，仍采用目前的JET機(jī)制的信令方式，即估計(jì)建立和估計(jì)釋放方式。對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，則采用JET機(jī)制的擴(kuò)展方式，類(lèi)似于顯示的建立和顯示的釋放方式，為提高效率在建立光路時(shí)仍可采用估計(jì)建立，但釋放時(shí)則發(fā)送顯示的消息。本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有JET機(jī)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，使其同時(shí)能很好地支持非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，以方便地提供時(shí)間延遲較固定的光路連接。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1625150SQ20031011107
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者王晟, 許都, 虞紅芳, 譚偉 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)