基于标签的光分组交换网络

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1、基于标签的光分组交换网络～教育资源库　　摘要：先进的光分组交换（OPS）技术和多协议标签交换（MPLS）的强大控制能力的结合产生了一种灵活紧凑的IP/D集成模型LOPS。它充分发挥了OPS的灵活性和OXC大容量优势，是未来核心光交换网络的理想解决方案。从OPS节点结构开始，分析了LOPS的网络结构和功能模型，简述了MPLS的控制能力。　　关键词　光分组交换　核心交换　边缘交换　网络结构　功能模型　　1　前言　　当前，密集波分复用（D）光传送网络充分利用光纤的巨大带宽资源来满足IP数据业务爆炸式增长的需要，然而，高质量的数据业务的传

2、输与交换仍然采用如IPoverATMoverSDHover的多层网络结构方案。功能重叠的多层协议结构不仅开销巨大，而且中间的SDH接口必须在中转节点经过光电转换，这种电路级同步时分复用技术，更无法充分利用底层D带宽资源和强大的波长路由能力。为了克服未来光网络中的电子瓶颈，需要引入全新的网络模型，即IP层直接运行于D之上，同时通过上层协议，改变现有网络电子处理的速率限制，尽可能的在络引入更加灵活、多功能和细粒度的全光子分组交换技术。其中一种很有发展前景的交换光网络是将大部分的交换流量在光域内完成，把光交换传输和路由转发功能分开，前者

3、利用光纤的巨大带宽资源在光域内完成，后者在电域内只对很少量的分组头信息进行处理。　　网络结构分两个功能层：外层是电层，完成业务汇聚和主要的包路由功能；内层基于光技术，称为交换光网络，完成传输和底层的交换功能。边缘交换单元（ES）位于两层的边界外，完成业务的汇聚和基本路由功能，确定输入的IP包转发到哪一个ES。并把IP包组装到目的ES的一个光包里，进入交换光网络。交换光网络把光包从源ES传送到目的ES，在目的ES，业务进行分解并分发到目的网络，交换光网络中的交换单元称为核心单元（CS），通过光传输网络连接。CS在光域完成光包的转转发

4、，同时完成到链路的统计复用。ES和ES均采用MPLS技术。　　交换光网络实现有两种传输模式：一种是光透明包网络（OTPN），基于定长和同步节点操作的光分组交换传输技术，它减小了带宽分配中的时标，即从长持续时间的电路到数据包。然而，光分组交换技术面临着很高的费用和技术上的难题还亟待突破。一种介于电子处理和全光交换之间的近期方案为光电混合交换技术，即传输和交换在光域完成，路由和转发在电域内对低速率光分组头信息进行处理，它提高了整个光网络的吞吐量和传输速率。另一种是光突发交换（OBS），基于可变长度的包和异步节点操作，这里主要讨论基于标

5、签的IPviaMPLSoverD的光分组交换网络（LOPS）。　　2　OPS网络简介及LOPS分层模型　　2.1　光同步分组交换网络需要比特级同步和快速时钟恢复，它对应于固定长度的光分组，包含一个固定长度的数据包头、保护时间和净荷。网络内的光缓存由光纤环路和光纤延迟线实现，它们能产生包时隙间隔整数倍的固定时延。任何到达输入交换端口的光分组都具有固定长度并且经过本地时钟相位对准后才可进入核心交换单元。　　光分组交换网络节点由4部分组成：输入接口、光交换矩阵、输出接口和控制单元。输入接口执行光分组读取和同步功能，对来自不同输入端口的光

6、分组进行时间和相位对准，同时必须保持数据净荷的透明传输。输入光链路通过解复用器分成单路光通道，然后光纤分束器将一小部分光功率分出用于一系列如光分组头识别、恢复和净荷定位等功能。最后经过光输入同步器完成载荷实时对准。光交换矩阵为经过同步的光分组选择路由，并解决输出端口竞争。一般光核心交换单元内部包含光分组缓存功能，对于本地交换节点，光交换单元同时完成上下路的功能。输出接口通过输出同步和再生模块，降低内部不同路径的光分组的相位抖动和功率均衡，同时完成光分组头的重写和光分组再生来补偿交换矩阵所带来的消光比和信噪比恶化。控制单元利用光包头

7、信息控制核心交换。　　光分组交换数据包在交换节点同步控制下插入固定时隙中。　　光分组交换数据包格式包括固定长度的光分组头、净荷和保护时间三部分。其中光分组头在交换节点进行电子处理，光包净荷占有固定持续时间但速率可变，保护时间主要根据具体器件的交换时间、节点内的净荷抖动及同步接口的不理想程度来具体定义。　　光数据包长度是网络设计的一个重要指标，数据包短则包头和保护时间占有较多带宽影响网络吞吐性能，光包较长则需要更深的光缓冲而且不能提供合适的粒度的交换传输。与包长密切相关的误包率（PacketErrorRate）用来衡量包头和净荷的传

8、输质量，一般而言，光包载荷的数据容量比包头大得多，相应的数据传输速率也大得多，为了均衡处理节点处的包头和净荷的误包率就必须选择适当的光功率和包长传送数据包。　　2.2　LOPS分层模型　　集成ＩＰ／ＤＷＤＭ方案简化了多层网络模型，OPS应用于集成I