光突发交换网络的冲突解决方案研究

光突发交换网络的冲突解决方案研究
中图分类号：tp 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2012）12-0129-01
摘要：光突发交换网络是下一代光网络的研究热点，但在突发数据包传输过程中的竞争问题急需解决。

本文从obs网络的原理出发，研究和分析了四种解决竞争的方案，在最后提出了将几种方案结合的高效性方案。

关键词：光突发交换网络突发数据包解决方案
一、引言
随着网络技术的快速发展，各种数据业务也层出不穷并迅猛的增长。

光纤的利用也得到了广泛的应用，在光层上采用波分复用技术来扩大网络的传输带宽和提高传输效率，具有十分重要的意义。

目前，在光网络中主要有三种交换技术，他们分别是光路交换、光分组交换、光突发交换。

光路交换技术稳定，但带宽利用不高，不具备承受复杂性的大数据网络，光分组交换在数据处理方面对器件的要求很高，面对很多技术难关，而光突发交换是介于这种两种技术之间的，并结合了他们的优势，是下一代网络的研究热点，具有很好的前景。

二、光突发交换网络技术
1.光突发交换介绍
光突发交换（optical burst switching， obs）是由美国州立大学乔春明教授提出的一种新的光交换技术。

这种技术对光器件要求比较低，它的交换粒度也是比较适中的。

obs是由突发控制包（bcp）和突发数据包（bdp）构成，在控制信道上主要是用来传输突发控制包（bcp），通过bcp在核心节点上预留资源，而突发数据包（bdp）的数据信道始终在光域中传输。

2.光突发交换原理
下图给出了obs 技术的传输原理简图。

通过右图我们可以看到，bcp在独立的控制信道上传输要进过光/电/光转换处理，而bdp始终在保持在光域的数据信道中传输。

从图中数字可以看出，每一个bdp域其相对应的bcp之间有一个时间间隔，这个间隔被叫做“偏置时间”，该偏置时间的设定对于后面的数据在核心节点上的冲突解决具有很重要的作用。

三、obs网络中突发包竞争解决方案
obs网络在核心节点预留资源主要是通过控制包进行预留，从而使数据包能够始终保持在光域信道上传输。

而这种预留机制采用的是单向预留协议，使得在核心节点上的数据包存在重叠的时间区，因而就会产生突发包竞争问题。

目前，在obs网络中的突发包竞争的解决方案主要有以下几种：1）通过采用偏置时间随机技术在竞争发生前尽量减少冲突。

2）通过使用光缓存、高效信道调度算法、波长变换技术和偏射路由技术
在竞争发生后尽量消除冲突。

3）在不能消除竞争的情况下，就采用突发包分割技术来尽量减少竞争。

比较常用的几种解决方案主要是：光缓存（fdl）、偏射路由、波长转换和突发包分割技术，还有本文提出的结合解决方案。

1.光缓存（fdl）方案。

目前的研究方案中，光缓存器件只能依靠光纤延迟线（fdl）来实现对光路上的数据缓存。

fdl就是利用光信号在传播的时候有时延这一特点，然后选择fdl来使光信号在线路中传播更多的时间而达到对光存储的作用。

采用光缓存技术可以使得在数据传输信道中的bdp时间重叠减少，提高包的丢失率。

但是加入光纤延迟线后会造成传输中的功率损耗，通常要采用放大器来弥补，增加了成本，带来了噪声，降低网络性能。

2.偏射路由方案。

偏射路由技术就是一种热土豆路由算法的应用，它把源节点到目的节点这过程中所经过的中间核心节点看做是一个大的缓存器，当冲突发生时候将竞争的数据包路由到另一个中间节点中的输出端口进行输出，使得受到阻塞的突发数据包从最短路径转发到网络的其它部分中去，从而也达到了减少竞争的目的。

这种技术设计简单成本也较低，但在网络数据量比较大的时候，不能保证最短路径化，会降低网络性能。

3.波长转换方案。

在光突发交换网络中，波长转换技术的思想是：当在同一信道上的两个bdp发生竞争时，而且它们都是在同一个波长段上，这时可以采用波长转换的方式将其中的一条传输bdp装上
波长转换器，将其转换到另外一空闲的波长信道中去，另外一条继续在原波长信道上传输bdp。

这种方式也达到了消除竞争的目的，提高了bdp的传输效率，而且还降低包的丢失率。

但是在数据业务量比较大的时候，单单利用波长转换技术很难解决问题，还是存在一定的局限性。

4.突发包分割方案。

在光突发交换中，最小的突发单位是突发包，它又是由大量ip组成，因此根据这一特点提出来突发数据包分割的方法：把若干的bdp分为很多个数据段，每一个数据段又是由若干个ip分组构成，当突发包发生竞争时，可以采用两种方法进行数据分割。

一种是头部分割方法，另一种是尾部分割方法。

采用这种分割机制不需要硬器件，设计比较简单，而且达到了降低突发包竞争的目的，提高了网络的性能。

但利用该技术分割bdp 后，相应的bcp需要发送一个消息来告知下一个节点释放资源，被分割的部分也需要进行数据的处理，在这一过程中很可能会造成数据包损坏，从而使得部分的数据丢失，影响网络性能。

5.几种技术结合的方案。

通过对上述三种方法的研究，各自方案都具有能降低阻塞率的优势，但每种单独的方法都存在着一定的缺陷，具有局限性。

因此在实际的应用方案中，将几种方案的技术结合起来，各取其优势，可以达到很好的降低冲突效果，减少数据包的丢失率。

如将光缓存、偏射路由和分段技术结合起来，通过相关的网络仿真工具结果表明：在同一信道中传输相同的突发数据包它
的丢包率比其他单独方案的丢失率都要小，而且结合偏置时间机制，能更好的减少延时，信道资源浪费等问题。

所以采用结合的方案应该是比较理想的。

四、结语
本文主要从obs 网络的原理和结构出发，研究和分析了光缓存，偏射路由，波长变换，突发包分割四种冲突解决方案，并在最后提出了联合几种方案各自的优势之处来解决冲突的可能性，实验结果分析取得良好的效果和很小的丢包率。

但还是有些问题需要考虑，如几种方案结合的顺序问题，时间机制等，这些待以后进一步分析，总结提高。

参考文献：
[1]张海芳，管爱红.光突发交换网络中冲突解决方法研究.电子质量，2011
[2]楚翠英.obs网络中竞争解决方案的研究.北京交通大学，2010
[3]项冰冰.光突发交换网络竞争解决机制研究.安徽大学，2011。