Оптическое импульсное переключение

Оптическая пакетная коммутация ( OBS ) — это оптическая сетевая технология, которая позволяет осуществлять динамическую субволновую коммутацию данных. OBS рассматривается как компромисс между пока еще неосуществимой полной оптической пакетной коммутацией (OPS) и в основном статической оптической коммутацией цепей (OCS). Она отличается от этих парадигм тем, что управляющая информация OBS отправляется отдельно в зарезервированном оптическом канале и до полезной нагрузки данных. Затем эти управляющие сигналы могут обрабатываться электронным способом, чтобы обеспечить своевременную настройку оптического светового пути для транспортировки скоро прибывающей полезной нагрузки. Это известно как отложенное резервирование.

Цель

Целью оптической пакетной коммутации (OBS) является динамическое предоставление субволновой гранулярности путем оптимального объединения электроники и оптики. OBS рассматривает наборы пакетов со схожими свойствами, называемые пакетами. Поэтому гранулярность OBS тоньше, чем оптическая коммутация цепей (OCS). OBS обеспечивает большую гибкость полосы пропускания, чем маршрутизация по длине волны, но требует более быстрой технологии коммутации и управления. OBS можно использовать для реализации динамической сквозной оптической связи.

Метод

В OBS пакеты объединяются в пакеты данных на краю сети для формирования полезной нагрузки данных. Существуют различные схемы сборки, основанные на времени и/или размере (см. коммутация пакетов ). Были предложены архитектуры пограничных маршрутизаторов (см. ^{[1] [2]} ). OBS отличается разделением между плоскостью управления и плоскостью данных . Сигнал управления (также называемый заголовком пакета или пакетом управления ) связан с каждым пакетом данных. Сигнал управления передается в оптической форме на отдельной длине волны, называемой каналом управления , но сигнализируется вне диапазона и обрабатывается электронным способом на каждом маршрутизаторе OBS, тогда как пакет данных передается в полностью оптической форме с одного конца на другой конец сети. Пакет данных может проходить через промежуточные узлы, и могут использоваться буферы данных, такие как линии задержки волокон. В OBS данные передаются с полной прозрачностью на промежуточные узлы в сети. После того, как пакет прошел маршрутизатор, маршрутизатор может принимать новые запросы на резервирование.

Преимущества OBS над OPS и OCS

Преимущества перед OCS

Более эффективное использование полосы пропускания – в системе OCS необходимо настроить световой путь от источника до пункта назначения в оптической сети. Если длительность передачи данных коротка по сравнению со временем настройки, полоса пропускания в системе OCS может использоваться неэффективно. Для сравнения, OBS не требует настройки светового пути от конца до конца и, следовательно, может предложить более эффективное использование полосы пропускания по сравнению с системой OCS. Это похоже на преимущество, предлагаемое коммутацией пакетов по сравнению с коммутацией каналов.

Преимущества перед OPS

Устранение ограничения пропускной способности – Технология оптического буфера еще недостаточно развита, чтобы обеспечить низкозатратное производство и широкое использование в оптических сетях. Узлы оптической сети, скорее всего, либо не будут буферизированы, либо будут иметь ограниченные буферы. ^[3] В таких сетях схемы отложенного резервирования, такие как Just Enough Time (JET) ^[4], объединяются с электронной буферизацией на пограничных маршрутизаторах для резервирования полосы пропускания. Использование JET может создать ограничение пропускной способности на пограничном маршрутизаторе в системе OPS. ^[5] Это ограничение можно преодолеть с помощью OBS. ^{[6] [7]}

Кроме того, в канале данных должна быть защитная полоса между пакетами или пакетами, чтобы основные плоскости данных оптического маршрутизатора имели достаточно времени для переключения пакетов или пакетов. Если защитная полоса велика относительно среднего размера пакета или пакета, то она может ограничить пропускную способность канала данных. Объединение пакетов в пакеты может уменьшить влияние защитной полосы на пропускную способность канала данных.

Снижение требований к обработке и энергопотреблению основной сети — основной оптический маршрутизатор в сети OBS может столкнуться с пониженными требованиями к плоскости управления по сравнению с сетью OPS, поскольку: основной оптический маршрутизатор в сети OPS должен будет выполнять операции обработки для каждого поступающего пакета, тогда как в сети OBS маршрутизатор выполняет операции обработки для поступающего пакета, содержащего несколько пакетов. Поэтому в основном оптическом маршрутизаторе сети OBS требуется меньше операций обработки на пакет по сравнению с сетью OPS. Следовательно, энергопотребление и потенциальный углеродный след основного оптического маршрутизатора в сети OPS, вероятно, будут больше, чем у сетевого маршрутизатора OBS для того же объема данных.

Это преимущество может быть нивелировано тем фактом, что маршрутизатор границы сети OBS, вероятно, будет более сложным, чем маршрутизатор границы сети OPS, из-за возможной необходимости в пакетной сборке/агрегации и этапе сортировки. Следовательно, потребление энергии на границе сети OBS может быть выше, чем в сети OPS.

Смотрите также

• Пакетное переключение
• Оптическая ячеистая сеть

Ссылки

1. R. Rajaduray, S. Ovadia, DJ Blumenthal, «Анализ граничного маршрутизатора для сетей с коммутацией оптических пакетов (OBS) с ограниченным диапазоном», IEEE Journal of Lightwave Technology, ноябрь 2004 г., стр. 2693–2705
2. Р. Раджадурай, «Небуферизованные и полностью оптические сети с ограниченным буфером», докторская диссертация, Калифорнийский университет, Санта-Барбара, декабрь 2005 г., стр. 61–105
3. S. Ovadia, C. Maciocco, M. Paniccia, R. Rajaduray «Архитектура коммутации фотонных пакетов (PBS) для оптических сетей с ограничением по скачкам и интервалам», S24-S32 IEEE Comms Magazine, ноябрь 2003 г.
4. C. Qiao и M. Yoo, «Оптическая пакетная коммутация (OBS) – новая парадигма для оптического Интернета», Журнал высокоскоростных сетей, т. 8, стр. 69–84, 1999
5. Р. Раджадурай, «Небуферизованные и полностью оптические сети с ограниченным буфером», докторская диссертация, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, декабрь 2005 г., стр. 61–78, стр. 97–99
6. Р. Раджадурай, «Небуферизованные и полностью оптические сети с ограниченным буфером», докторская диссертация, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, декабрь 2005 г., стр. 61–78, стр. 97–99
7. Р. Раджадурай, Дополнительные примечания (10 января 2011 г.) к «Небуферизованным и ограниченно-буферизованным полностью оптическим сетям»

Дальнейшее чтение

• Балдин И. и др. , 2003, «Реализация оптической пакетной коммутации «точно в срок» на испытательном стенде полностью оптической сети ATDnet», Труды Всемирной конференции по телекоммуникациям (GLOBECOM 2003) , Сан-Франциско, США.
• Чэнь, Ян; Цяо, Чуньмин и Ю, Сян; «Оптическая пакетная коммутация (OBS): новая область в исследованиях оптических сетей», IEEE Network Magazine , том 18 (3), стр. 16–23, май–июнь 2004 г.
• Гогер, К.; 2003, «Проекты и испытательные стенды, связанные с OBS в Европе», Труды 2-го Международного семинара по оптической пакетной коммутации, IEEE Globecom , Сан-Франциско, США.
• де Вега, Мигель; «Моделирование будущих полностью оптических сетей без возможности буферизации», докторская диссертация, Свободный университет Брюсселя, Брюссель, Бельгия, 2008.
• Джу, Джейсон П. и Воккаран, Винод М.; Оптические пакетно-коммутируемые сети , Springer, серия «Оптические сети», 2005 ISBN  0-387-23756-9 .
• Гарсия, Нуно; «Архитектура и алгоритмы для сетей оптической пакетной коммутации, совместимых с IPv4/IPv6», докторская диссертация, Университет Бейры, Ковильян, Португалия, 2008 г.
• М. Майер, «Оптические коммутационные сети», Cambridge University Press , 2008. ISBN 978-0-521-86800-6 
• Р. Раджадурай, С. Овадия, Д.Дж. Блюменталь, «Анализ граничного маршрутизатора для сетей с коммутацией оптических пакетов (OBS) с ограниченным диапазоном», IEEE Journal of Lightwave Technology, ноябрь 2004 г., стр. 2693–2705
• R. Rajaduray, DJ Blumenthal, S. Ovadia, «Влияние параметров сборки пакета на задержку граничного маршрутизатора в оптической сети пакетной коммутации», доклад MF3 LEOS 2003 Ежегодное собрание, 26–30 октября, Тусон, Аризона
• Р. Раджадурай, «Небуферизованные и полностью оптические сети с ограниченным буфером», докторская диссертация, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, декабрь 2005 г.
• S. Ovadia, C. Maciocco, M. Paniccia, R. Rajaduray «Архитектура коммутации фотонных пакетов (PBS) для оптических сетей с ограничением по скачкам и интервалам», S24-S32 IEEE Comms Magazine, ноябрь 2003 г.