多协议标签交换技术在全光互联网中的应用

OLPS网由光标签边缘路由交换机OLER和光标签核心路由交换机OLSR组成。在MPLS原理中我们提到，的三层地址（IP）地址被映射成第二层地址（即就是标签，当在OLPS网络中时时光虚道路标识OVPI）。这种对等的多层映射（MLM）方法将第三层的路由和第二层的交换有机的结合在一起。路由信息被第三层IP选路协议分发到相邻路由交换机，以便使分组转发只按照第二层信息来执行。按照激发本地映射的方式的不同，可将MLM分为流驱动和控制驱动两种：1）流驱动MLM遵循"次选路，全部交换"的方针。只分析数据流中开始的一些数据包，将持续期长的数据流映射到本地直通连接上，而将持续期短的数据流一个包一个包地进行逐包处理。基于这种方法的著名的方案就是Toshiba的"元交换路由"方案和由Ipsilon开发的"P Switch"方案；2）控制驱动MLM是由路由更新激发地址映射。控制驱动意味着每一次映射要么是诸如IP包的路由信息报文驱动的，要么就是由路由器或IP RSVP包控制报文来驱动的。相关的一些公司如Cisco（Tag Switching）、Asend（IP Navigator）和IBM（ARIS）均开发了此类技术以满足骨干网络的要求。在网络设计中必须遵循现在已经被工人是未来发展方向的一种优选网络设计原则，即"高网络边缘的智能化，以换取骨干网络性

全光标签分组交换网络中的核心光标签路由器OLSR即可以使用空分交换也可以使用波分交换，并且仅对带有路由信息的光分组头进行高速处理而为光分组的有效负载提供透明路径，因此他具有高速、大吞吐量、低延时、业务和比特率透明等突出特点，嫩高效的承载IP业务，同时它还能灵活地组网和实现网络升级，大幅度提高网络适应性和生存能力。光核心路由器主要有光分组头识别和重置、冲突解决、分组路由和传输控制等光信号处理功能模块组成。同时，目前基于光标签交换的分组光网络研究在网络管理和控制方面，充分吸收了IETF（Internet Engineer Task Force）开发地MPLS技术的一些技术优势。

全光分组交换节点OLSR主要有标签交换模块和光子交换机组成。光标签交换模块负责：检测分组字头；完整的转发数据包；检测包的端点；当需要的时候重写光子头；而目前可是用的比较先进的光子交换技术有：微电子机械技术MEM、LiNbO交换器、快速液晶交换器、半导体光放大器SOA或电吸收EA调制器/交换器等。

光标签边缘路由器OLER主要负责为IP包分配光标签和为每一个分组选定一路波长；而核心光标签路由IOLSR要执行标签处理、新标签的计算、全光的刷新标签和转换分组所在的波长。

光标签分组交换网的核心网络接点主要是按照OVPI标识来对IP包（第二层）执行转发交换操作。每一个OVPI主要包括节点号、端口号和波长编号，它是由入口OLER负责分配，在交换过程中他的具体数值会在每一个下游交换节点上被更新。这时就相当于由IP选路和OLPS交换机电互联而构成了具有光标签分组交还能力的IP路由交换机。换言之，OLPS网络的节点不但具有其他路由器所具有的路由表和路由更新协议，而且具有按照标签进行光交换的能力，因此可以说他所执行的功能就是IP交换路由器的功能，但这时路由表的更新与传统路由器中的地址信息更新不同，而是对OLPS节点中光虚通道表进行更新。路由更新信息是通过在OPLS分组头中标定一个特定的域来传输适当地选路协议而从相邻节点获得的。OPLS节点的基本功能，一是通过选路IP包来更新路由表以获得对光包执行转发操作所需要使用的IVPI标识；二是对第三层选路由结果执行标签绑定操作；三是依据标签对光分组进行转发。贴有标签的分组能够被下游OLSR节点探测出，并由节点选路控制器来管理它的去留。

当OLPS节点面对不平衡业务状况时，可通过给网络中边缘路由器OLER之间的任一光的虚通道分配峰值带宽方法，来合理管理OLPS网络资源以便校正业务的不平衡问题。这种网络资源方法虽然降低了OPLS网络资源的利用率，但是在网络带宽大到无穷而带宽成本不成为问题的时候，这种低的带宽利用率的资源管理方法仍可以接受。而且这种基于MPLS的OLPS网络还可提供对具有不同Qos要求的业务进行管理的能力。当网络存在延时抖动和包丢失时，可为"供质量保证"的业务预留一定量的带宽，同时将剩余带宽提供给"尽力而为的"业务。在这种情况下，特别是对于提供质量保证的业务就需要呼叫接入控制机制，而这些控制机制不应占用可用带宽。在OLPS网络的边缘路由器OLER上，可对需要执行业务分级的业务，使用诸如WFQ（Weighted Fair Queuing）方法或不同的包丢弃算法，同时对提供质量保证的业务使用"漏斗"算法来分配所需带宽。

目前光标签分组交换技术要步入实用还受制于逻辑处理技术相对滞后而造成的光标签头的高速超快、全光刷新、重写以及光头可用带宽太窄等技术的限制。因此真正意义的光分组交换网络要获得实现还需要有相当长的时间。

3.3基于标签光突发交换（LOBS）的光互联网技术

由于光突发交换与（波长）电路交换和光分组交换相比具有特有的优势，同时MPLS的标签交换技术对未来网络组网技术的影响也意义深远，所以我们同样可以将MPLS的标签交换思想引入到光突发交换中来，从而产生了基于标签的光突发交换技术LOBS，为IP Over WDM光互联网开辟了一种新的解决方案。

使用OBS来支持IP Over WDM的一个方法是在每个WDM光交换上运行IP软件和协议，以及其它的控制软件（当然现在考虑的IP协议主要是MPLS协议和其控制技术），这些控制软件是网络层与WDM光层接口的一部分。在WDM层使用专用的控制来为这些IP实现间提供静态的/物理的连接，特别的这些专用的控制波长可用来交换那些在物理上相邻的、包含拓扑信息和路由表的IP实体间的分组信息。为了发送数据，首先需要用一个控制分组在不需要经历中间IP实体的情况下发送到宿端，这样就减少了突发分组的等待时间以及在IP层上的处理。需要注意的是，由于控制分组的有限的不透明性，OBS能达到对阻塞和故障的高度的适应性，并且像在光分组/信元交换中一样，能支持基于优先级的路由。

基于标签的光突发交换LOBS技术与前面所述的MPLmS技术在吸收MPLS标签交换技术方面的基本思路是一致的，所不同的主要是LOBS将控制信道和数据交换信道进行了分离，标签信息在控制包中：而且这时在波长信道上所承载的数据是由多个IP包组成的突发数据流。在LOBS网络中，每一个控制包/分组由控制信息和标签构成，并作为一个普通的IP包在运行了LDP而预先建立起来的一个LOBS通路上被传送，该通道就类似于标签交换通路LSP.在入口LOBS节点将多个IP包组装成突发数据流，然后该突发数据流就在由节点对控制包中的标签进行处理后相应建立起来的波长通道上传输。在数据流的整个转发过程中，都无需进行任何电子操作而完全在光域上执行，其它的标签操作均类似于MPLmS实现方案。在MPLmS中，每一个波长为一个标签，即就是标签交换通道LSP是波长通道。这时由于缺乏波长合并（merging）技术，所以中间节点无法在光域上实现对多个LSP的整合操作，因此不能实现业务合并和疏导（grooming）。相反在LOBS中每一个突发数据流对应一个标签，在每一个交换节点上都对标签信息、波长号、偏置时间等控制信息执行电处理操作，因此不同LSP通路上的突发数据流无需进行光/电/光变换就完全可以进行业务整合。

此外，在骨干光网络中应用OBS技术实现Qos有好几种方法：

◆首先，我们可以控制LSP的建立，使其只具有一个较小的突发阻塞概率，方法是通过OBS MAC层的统计整型特性和在LSP整形结构的执行过程。突发数据包在一个LSP上的到达统计特性即使经过几个节点以后也不会改变，这是因为整个交换过程对数据包都没有执行缓存操作的结果。因此，在确认一个LSP建立以后，在其输出接口，我们就完全可以预期它是否保持一个较低的突发阻塞概率。此外，通过优化设计和规划OBS MAC层结构，我们可以实现预期的LSP时延特性。因此，LSP对IP层来说就是一个可以信赖的、具有某种被指配的数据速率的数据传送管道，而且具有较低的突发阻塞概率和确定的传输时延。因此，在IP层可以应用标准的IP Qos机制例如区分服务DiffServ（differentiated service）对业务进行区分。