光突发交换技术

电子技术

光突发交换技术(OBS)(optical burst switching)是电子技术，它的特点是数据分组和控制分组独立传送，在时间上和信道上都是分离的，它采用单向资源预留机制，以光突发作为最小的交换单元。obs克服了ops的缺点，对光开关和光缓存的要求降低，并能够很好的支持突发性的分组业务，同时与ocs相比，它又大大提高了资源分配的灵活性和资源的利用率。被认为很有可能在未来互联网中扮演关键角色。

提出

该技术是针对光信号处理技术尚未足够成熟而提出的，在这种技术中有两种光分组技术：包含路由信息的控制分组技术和承载业务的数据分组技术。控制分组技术中的控制信息要通过路由器的电子处理，而数据分组技术不需光电/电光转换和电子路由器的转发，直接在端到端的透明传输信道中传输。控制分组在WDM传输链路中的某一特定信道中传送，每一个突发的数据分组对应于一个控制分组，并且控制分组先于数据分组传送，通过“数据报”或“虚电路”路由模式指定路由器分配空闲信道，实现数据信道的带宽资源动态分配。数据信道与控制信道的隔离简化了突发数据交换的处理，且控制分组长度非常短，因此使高速处理得以实现。同时由于控制分组和数据分组是通过控制分组中含有的可“重置”的时延信息相联系的，传输过程中可以根据链路的实际状况用电子处理对控制信元作调整，因此控制分组和信号分组都不需要光同步。

光突发交换中的“突发”可以看成是由一些较小的具有相同出口边缘节点地址和相同QoS要求的数据分组组成的超长数据分组，这些数据分组可以来自于传统IP网中的IP包。突发是光突发交换网中的基本交换单元，它由控制分组(BCP, Burst Control Packet, 作用相当于分组交换中的分组头)与突发数据BP(净载荷)两部分组成。突发数据和控制分组在物理信道上是分离的，每个控制分组对应于一个突发数据，这也是光突发交换的核心设计思想。例如，在WDM系统中，控制分组占用一个或几个波长，突发数据则占用所有其它波长。

意义

将控制分组和突发数据分离的意义在于控制分组可以先于突发数据传输，以弥补控制分组在交换节点的处理过程中O/E/O变换及电处理造成的时延。随后发出的突发数据在交换节点进行全光交换透明传输，从而降低对光缓存器的需求，甚至降为零，避开了光缓存器技术不成熟的缺点。并且，由于控制分组大小远小于突发包大小，需要O/E/O变换和电处理的数据大为减小，缩短了处理时延，大大提高了交换速度。这一过程就好像一个出境旅行团，在团队出发前，一个工作人员携带团员们的有关资料，提前一天到达边境办理出入境手续及预定车票等，旅行团随后才出发，节约了游客们的时间也简化了程序。

由于光网络在光纤到户上的瓶颈问题，主要用于主干网和城域网，用户端仍是传统的电IP网络。光突发交换网络主要由光的核心节点和电的边缘节点组成。边缘节点主要负责IP分组的接入、分类、组装和调度，及反向突发数据的接收与拆帧。入口边缘节点处数据通过线卡输入，根据IP包的目的地址分类后进行组装，形成突发数据，并提取相应分组头产生控制分组，而突发数据缓存于突发队列等待调度。当一个突发数据在突发发送队列的队列头部时，计算突发数据与相应控制分组间的偏移时间并反馈到控制数据包产生器中，然后发出这个控制分组，该控制分组包括时间偏移量、突发数据长度和具体的路由等信息。当偏移时间到期时，发出该突发数据。出口边缘节点只是简单地将突发数据拆开，并将其中的IP数据抽出。

核心节点的功能是控制分组查找、交换、突发数据监测(如阻塞概率、延迟等)。假定每根光纤支持的波长数为K+1(一个波长用于传输控制分组BCP，另外K个波长用于传输突发数据)。用于传输BCP的波长在核心节点需要先进行O/E变换，然后进行电的路由表查找、对光的交换矩阵进行控制，最后更新BCP相应数据再进行E/O变换。其余的K个波长传输突发数据，在核心节点处不需要O/E/O变换，整个交换传输在光域内完成，保证了数据的透明性。光交换矩阵前的光纤延迟线用于缓存突发数据(只能缓存有限长时间)，等待控制分组的处理，通过设置恰当的偏移时间offset time，可以使突发数据不需要在中间节点缓存，直接通过OBS网络，进而可以取消光纤延迟线。另外光纤延迟线还可以用于解决竞争问题，减少冲突，实现WDM层的QoS(服务质量)保证。当突发数据进入光交换矩阵时，由控制单元控制的光交换矩阵选择相应的输出波长。

OBS结合了光电路交换和光分组交换的优势，同时避免了它们的缺点。通过控制与数据在时间和空间上的分离，控制分组提前发送，并在中间节点经过电信息处理，从而为数据分组预留相应的资源。而数据分组随控制分组之后传送，在中间节点通过预留好的资源直通，无需光/电/光处理。

同时它具有延时小(单向预留)，带宽利用率(统计复用)，效率高，交换灵活、数据透明、交换容量大(电控光交换)等特点，可以达到Tb/s级的交换容量，甚至Pb/s量级。因此，OBS网络主要应用于不断发展的大型城域网和广域网，它可以支持传统业务，如电话、SDH、IP、FDDI和ATM等，也可以支持未来具有较高突发性和多样性的业务，如数据文件传输、网页浏览、视频点播、视频会议等业务。

分类

光网络中的交换技术依照用户需求带宽主要分为四种：

光路交换(OCS：Optical Circuit Swithing)技术：在光子层面的最小交换单元是一个波长通道上的业务流量。这种交换是以波长为量级的。

光分组交换(OPS：Optical Packet Switching)技术：以光分组（包）作为最小交换颗粒的交换方式。

光突发交换(OBS：Optical Burst Switching)技术：数据分组和控制分组都是分开传送，采用单向资源预留机制，以光突发包作为最小交换单元。

光标记交换(OMPLS：Optical Multi-Protocol Label Switching)技术：多协议标签交换（MPLS）技术与光网络技术相结合。

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