突發匯聚的實現

2.1 GMPLS的LSP的建立
GMPLS的信令協議有 (Constraint-based Routed Label Distribution Protocol，CR-LDP)與(Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering，RSVP-TE)兩種，本文以CR-LDP為例。圖3中邊緣節點A判斷要建立由A到I的LSP，則通過一些流量信息或網絡管理信息知道要建立A，B，H，I的LSP。A向B 發出一個請求消息(label request)，包含顯示路徑 (B，H，I)及其他信息，如轉發等效類FEC、LSP的標識、可選的流量工程信息和LSP的優先級信息等，因而LSP一旦建立，本身就可能包含了優先級及流量工程的信息。B收到請求消息，沿消息所指定的路徑發送請求消息，修改顯示路徑為(H，I)。H的操作與前面B的操作類似。I收到請求消息，判斷出它是LSP的出口，為此LSP預留了資源，分配標簽，建立轉發表，把標簽通過回應消息(mapping request)發出給H。H收到回應消息，通過請求消息和回應消息都包含的LSP ID匹配到原來的請求，分配標簽，建立轉發表，并將新的標簽通過回應消息發給B。B的操作與前面H的操作類似。A的操作也與前面H的操作類似，只是不用新分配標簽轉發。

圖3 LSP的建立

2.2 LSP匯聚與突發匯聚
LSP匯聚是指高層的LSP可匯聚到低層的LSP上[4]，即IP分組LSP可匯聚到時分復用(Time Division Multiplexing，TDM)的LSP, TDM的LSP可匯聚到波長LSP, 波長LSP可匯聚到光纖LSP。突發匯聚則是同一邊緣節點到同一目的邊源節點數據包的匯聚。在OBS中，邊緣節點一般是接收IP數據包，而核心節點是光路的密集波分復用(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)，因而在OBS中應用GMPLS，將IP數據包的LSP匯聚到光層的LSP是完全可行的，具體的實現過程如圖4。

圖4 突發匯聚的實現
圖4中，L1，L2和L3是通過GMPLS信令協議建立分組LSP時由邊緣節點B分配給邊緣節點A的分組交換標簽，它們分別隱含以下LSP，即(L1，L11，L12，L13)，(L2，L11，L12，L13)和(L3，L11，L12，L13)。為了簡便，此處用標簽代表所有LSP信息。L11是由核心節點1分配給邊緣節點A的波長交換標簽，隱含一條波長LSP(L11，L12，L13)；L12是核心節點2分配給核心節點1的標簽，L13是邊緣節點B分配給核心節點2的標簽。在邊緣節點A，當IP包(數據1、數據2、數據3)來到后，對它們分別加分組標簽L1，L2，L3，而邊緣節點根據LSP信息發現它們都是到同一目的邊緣節點B去的，再由光層的LSP信息把它們匯聚起來，按照突發匯聚的規則[5]，在達到最大長度或最大時間后，往突發包的BHP里加上標簽L11送往核心節點1，等待偏移時間后，L1，L2，L3則與數據一起傳送到核心節點1。圖4中的標簽匯聚是為了直觀而畫在一起的，而一般的LSP匯聚都采用標簽棧。但是在光突發中，光層的控制信息與數據是分開傳送的，就沒有必要再用標簽棧，只需把原來的棧頂標簽送到BHP即可。核心節點1根據標簽轉發表與收到的BHP中的標簽，知道該把數據送往核心節點2，則接通相應的光開關，同時把BHP中的標簽換成L12送往核心節點2，隨后來的數據也直接送往核心節點2。核心節點2的數據處理與核心節點1類似。當數據到達邊緣節點B時，B判斷出它是光層LSP的終端，則解開收到的突發包，再根據IP層的分組交換標簽分配表確定數據的去向并送出。

2.3 標簽分配表與標簽的更改
實現突發匯聚的首要條件是數據去往同一邊緣節點，在傳統的標簽分配表中只有目的節點的地址前綴、標簽、端口信息，因此利用通常的標簽分配表是不能完成匯聚的?；贕MPLS的OBS網絡的邊緣節點是源路由的起點(GMPLS都采用源路由)，邊緣節點擁有足夠的網絡拓撲信息，從而在標簽分配表中增加一項信息，即出標簽所對應的目的邊緣節點地址前綴。匯聚時，根據更改后的標簽分配表，只要知道標簽及出端口就能知道數據的目的邊緣節點，再根據優先級等其他信息，數據就可去往該去的突發包實現匯聚。
突發匯聚組包的完成，一是時間達到要求值，二是長度達到要求值。在GMPLS中包的信息都來自標簽，而傳統的標簽主要完成數據的交換，不包含包的長度信息，所以標簽(IP層的標簽)需要增加一項長度信息，使匯聚時方便地獲得長度信息，從而完成匯聚。
為了使偏移時間能夠精確確定，建立LSP時還要對回應消息(Mapping Request)進行修改，添加一項本節點處理BHP的時間，這樣，邊緣節點只需把這一項相加就可得到較精確的偏移時間。
3 流量工程與數據的恢復和保護[6,7]
在基于GMPLS的OBS中，利用邊緣節點的GMPLS顯示路由LSP的建立來控制業務流量的方向，同時也需要擴展的開放式最短路徑優先(Open Shortest Path First, OSFP)協議來獲得更多的網絡資源信息，包括光網絡中的波長，甚至光纖的狀態，從而支持不同粒度等級的流的快速交換和高效的流量工程。流量工程一般有在線模式和離線模式兩種實現方法，在線模式使用路由／信令協議通過基于受限的路由算法實現在線路徑計算；離線模式從整個網絡資源使用的最優化來考慮流量工程的實現。離線方式是一個長期的用來實現網絡資源整體最優化的方案；在線方式僅考慮資源的子集，它能夠動態地跟隨流量變化。一個有效的流量工程策略必須滿足對短期的流量變化作出反應和優化網絡資源的利用兩個必要條件，即對短期的流量變化作出反應和優化網絡資源的利用。因此，一個好的解決方案是二者相結合的途徑，即通過離線的方式來實現長期的(例如，每天，每周)整體最優化；并且在兩個整體最優化之間可以通過在線方式實現局部最優化。
數據的恢復和保護是利用GMPLS的信令協議(RSVP-TE或CR-LDP)與鏈路管理層協議來完成的?；謴秃捅Ｗo都分為復用段層保護和通道層保護。復用段層的保護和恢復一般是在相鄰兩個節點之間的鏈路上提供，而通道層保護和恢復則在一條光路徑上提供，光路徑可由若干網絡節點構成。

由上可見，基于GMPLS的OBS不但是可行的，而且為網絡提供了一個統一的管理平面，使網絡具有很好的擴展性，網絡管理也變得十分簡單。 同時基于GMPLS的OBS不但能提供較好的偏移時間的設置，流量工程，以及數據的恢復與保護，還具有以下優點：
1) 由于GMPLS實行顯示路由，可以很方便地進行基于約束的QoS算法，而且LSP本身也可包含優先級信息，因而可實現各種級別的QoS。
2) 由于各層使用統一的信令，從而可以對各層統一地進行控制。所以只要在同一GMPLS的網絡接口上，都可實現向客戶終端設備提供虛擬專用網(Virtual Private Network，VPN)功能，減少用戶端設備間連接的配置負擔，并提供連接安全性。
基于GMPLS的OBS擁有OBS與GMPSL的共同優點，非常符合通信網的發展趨勢。

基于GMPLS的光突發交換的研究