[發(fā)明專利]光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)匯聚方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610140802.8
• 申請日: 2006-10-10
• 公開（公告）號: CN101163348A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁馳;李正斌;徐安士
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04L12/56;H04J14/02;H04B10/12
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 賈曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光突發(fā)交換(Optical?BurstSwitching)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)自適應(yīng)匯聚適配方法。

背景技術(shù)

波分復(fù)用(WDM)技術(shù)為光通信提供了海量的傳輸帶寬，一根光纖承載上百個(gè)波長信道，傳輸帶寬達(dá)到幾十至幾百太比特每秒，而目前使用的核心路由器接收高速光信號，經(jīng)過光/電轉(zhuǎn)換后并行處理，再經(jīng)過電/光轉(zhuǎn)換復(fù)接成高速光信號向前傳輸。為了維持線速包轉(zhuǎn)發(fā)，核心路由器不但需要大量的光/電/光轉(zhuǎn)換設(shè)備和大量的并行處理，而且需要進(jìn)行大量的復(fù)用、解復(fù)用。由于電子的本征特性制約交換模塊的處理能力和交換速度。當(dāng)前電子交換和信息處理網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)接近電子速率的極限，其固有的RC參數(shù)、時(shí)間抖動、漂移、串話、響應(yīng)速度等缺點(diǎn)限制了交換速率的提高，這就是“電子瓶頸”。由于“電子瓶頸”的存在，交換速率受核心路由器背板速率的制約，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本昂貴。克服“電子瓶頸”的辦法是直接進(jìn)行全光交換。

全光交換技術(shù)是指不經(jīng)過任何光/電和電/光轉(zhuǎn)換，直接將輸入光信號數(shù)據(jù)交換到路由器的不同輸出端口。研究中的全光交換技術(shù)主要有：光電路交換(Optical?Circuit?Switching，OCS)、光突發(fā)交換(Optical?BurstSwitching，OBS)以及光分組交換(Optical?Packet?Switching，OPS)。已有研究人員比較三種光交換技術(shù)，其中光突發(fā)交換在光電路交換與光分組交換之間取得了很好的平衡。它結(jié)合了光和電的優(yōu)點(diǎn)，其交換粒度適中、可以不依賴光緩存、實(shí)現(xiàn)容易、帶寬利用率高等特性能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)增長及業(yè)務(wù)多樣性的要求，交換時(shí)間根據(jù)粒度的不同采用納秒級或微秒級光器件實(shí)現(xiàn)，能統(tǒng)計(jì)復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。

光突發(fā)交換是一種亞波長粒度的全光交換，通過將用戶數(shù)據(jù)按照一定的匯聚方法封裝成一定長度的突發(fā)數(shù)據(jù)包(例如在10Gbps速率下持續(xù)時(shí)間從幾百微秒至幾十毫秒)傳輸。這對電子器件的處理速度和光開關(guān)速度要求大大降低。同時(shí)由于光突發(fā)交換的突發(fā)數(shù)據(jù)包為超長數(shù)據(jù)包，突發(fā)控制包比光分組交換的分組數(shù)目小很多，控制信息在OBS節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行的光/電和電/光轉(zhuǎn)換少得多，數(shù)據(jù)讀寫操作少，因而比光分組交換更易于實(shí)現(xiàn)。與OPS相比，OBS對光器件的要求較低，受到的限制較少；與OCS相比，OBS具有更高程度的統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力，更適應(yīng)于突發(fā)性強(qiáng)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。

在OBS網(wǎng)絡(luò)的邊緣，將具有相同的目的地址，相同業(yè)務(wù)等級(Class?ofService，CoS)以及相同的服務(wù)質(zhì)量(Quality?of?Service，QoS)要求的數(shù)據(jù)(如IP包、ATM信元等等)按照一定的匯聚方法封裝成突發(fā)數(shù)據(jù)包，突發(fā)數(shù)據(jù)包的長度從幾兆比特至幾十兆比特。突發(fā)數(shù)據(jù)包的封裝一般需要考慮兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是數(shù)據(jù)匯聚時(shí)間：T，另一個(gè)是匯聚數(shù)據(jù)的長度：L。此外，還需考慮突發(fā)數(shù)據(jù)包長度是固定的還是隨機(jī)的。目前的研究一般都是基于時(shí)間門限或基于長度門限進(jìn)行封裝的。文獻(xiàn)中能查到的突發(fā)數(shù)據(jù)包封裝方法主要有：1.基于匯聚時(shí)間門限方法：當(dāng)最大匯聚時(shí)延達(dá)到一定時(shí)間閾值時(shí)，即當(dāng)計(jì)時(shí)器達(dá)到一定時(shí)間閾值時(shí)，封裝器封裝數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包。當(dāng)業(yè)務(wù)突發(fā)起伏大時(shí)，其突發(fā)數(shù)據(jù)包長度變化較大，影響OBS網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。但當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，突發(fā)數(shù)據(jù)包可能過長，不利于網(wǎng)絡(luò)性能的提高。2.基于匯聚長度門限方法：當(dāng)匯聚數(shù)據(jù)的長度達(dá)到某一個(gè)大小閾值時(shí)，封裝器封裝數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包。這種封裝方法當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，數(shù)據(jù)時(shí)延較大，特別是對于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，其端到端時(shí)延將有可能大大超過用戶可接受的時(shí)延值。3.結(jié)合考慮匯聚時(shí)間和匯聚長度方法：當(dāng)匯聚時(shí)間達(dá)到一定時(shí)間閾值后或者匯聚數(shù)據(jù)的長度達(dá)到某一個(gè)大小閾值時(shí)，封裝器封裝數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包。這種封裝方法不能自適應(yīng)的隨負(fù)載動態(tài)改變而改變。

因此，研究一種更理想的數(shù)據(jù)匯聚方法，即根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載起伏或業(yè)務(wù)突發(fā)變化情況，動態(tài)地改變閾值，而且具有實(shí)現(xiàn)簡單、配置經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)匯聚方法，仍然是一個(gè)值得研究的熱點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述目前突發(fā)數(shù)據(jù)匯聚方法優(yōu)缺點(diǎn)的分析，本發(fā)明的目的是提供一用于全光通信網(wǎng)絡(luò)的新的數(shù)據(jù)匯聚方法--一種光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)自適應(yīng)匯聚適配方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種自適應(yīng)匯聚適配產(chǎn)生突發(fā)數(shù)據(jù)包的方法如下：

(1)來自接入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)經(jīng)業(yè)務(wù)分類器分類后進(jìn)入?yún)R聚適配模塊中的緩存隊(duì)列中等候封裝；