一种增加光突发交换网络链路有效利用率的方法技术

本发明专利技术涉及一种增加光突发交换网络链路有效利用率的方法，该方法当突发包在核心网络传输时，根据其剩余路径中链路的个数确定其优先度；在到达一个新的核心节点时，如果输出链路的可用信道全部被占用，优先度高的突发包占据优先度最低的突发包所使用的可用信道，而被占用信道的突发包中还未被传输的剩余片段将被丢弃，其已经传输向下一核心节点的片段将继续向下游节点传输，而如果链路中正在传输的突发包中的最低优先度仍大于或等于新到达的突发包的优先度，则新到达的突发包的头部片段将被丢弃，直到新的空闲信道出现，剩余的片段将被传输。本发明专利技术能够提高链路的有效利用率，增加网络整体的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种増加光突发交换网络链路有效利用率的方法 所属
本专利技术涉及一种提高网络链路有效利用率、解决核心节点竞争问题的方法，尤其涉及一种提高光突发交换网络(Optical Burst Switch, OBS)中链路有效利用率的方法，属于光通信
。
技术介绍
光突发交换(OBS)是一种适用于全光网络，以突发包作为最小交换单元的快速交换方式。在OBS网络中，突发包及其控制包延不同波长信道独立传送，并采用了单向资源预留机制来确保突发包的全光透明传输。 在图1所示的OBS核心网络中，核心节点A-F的结构如图2所示。拥有相同目的节点的IP数据包在源节点封装形成突发包，源节点生成突发包的控制包，控制包携带突发包的编号、目的节点、突发包的长度、和突发包传输所用信道等基本信息。控制包将延控制信道先于突发包传输，突发包紧随控制包延数据信道传输。当突发包及其控制包进入核心节点时，首先使用附加的光学解复用器(opticaldrop multiplexer, 0DM)将突发包及其控制包的信道分离出来，然后进行单独处理。控制包进行光/电信号转换之后进入控制单元，控制单元读取控制包中的信息并在下行链路中为突发包预留信道。而突发包将先进入延迟线单元，其目的是使节点的控制单元有足够的时间处理控制包和调度信道。如果信道预留成功，则控制单元改写控制包中突发包传输所用信道等信息，然后控制包经电/光信号转换后继续向下行节点经控制信道传输，而突发包在通过延迟线单元之后直接透明的通过光开关矩阵交换到下行的输出光纤中。控制单元调节控制包传输向下行节点的时间以保证突发包总是紧随控制包传输。如果信道预留不成功，则控制包和突发包将被同时从网络中丢弃。 由于光突发交换网络中采用单向资源预留机制，因此一旦有两个或多个突发包同时到达某节点并要求在同一个输出光纤的同一信道上传输，就会发生突发包的竞争，导致突发包的丢失。如何解决突发包的竞争问题是OBS网络的研宄重点之一。 传输中途丢弃的突发包占用了部分网络资源并在经过的链路中产生了利用率，但这部分利用率无法贡献于网络的吞吐量，因此网络存在链路利用率高但网络吞吐量低的情况。定义链路有效利用率和无效利用率:有效利用率为到达目的节点的突发包在链路中产生的利用率；无效利用率为传输中途丢弃的突发包在链路中产生的利用率。当网络负载量很大时，网络中链路利用率很高但有效利用率很低，此时链路利用率主要是无效利用率，大量的网络资源被中途丢弃的突发包占据，从而引起网络吞吐量的崩溃。吞吐量为单位时间内网络中成功传输到目的节点的数据量。 目前，OBS网络中传统的解决突发包竞争的方案主要有偏射路由，波长交换，数据分段丢弃和光缓存等。下面对这些方法进行逐一分析: (I)在偏射路由的方法中，当突发包到达新的核心节点时，如果下行链路中的可用信道全部被占用，则突发包被偏转到节点所连的其他链路并通过另一条较长的路径传输向目的节点。如果这条链路上的可用信道也被全部占用，那么突发包将会被继续偏转到新的链路直到找到空闲的可用信道。如果节点所连所有链路上的所有可用信道都被占用或者达到网络中允许的最大偏射次数，那么突发包将被丢弃。偏转路由方法在网络负载量偏低和中等的时候表现较好，在网络负载量较大时，竞争发生概率较高，使得网络中存在大量的偏射突发包。由于偏射突发包通常将延更长的路径传输，因此这些偏射突发包将使用更多地网络资源并进一步加剧网络中的竞争，从而使得网络中的丢包概率急剧增加，反而会加剧此时网络吞吐量的崩溃。 (2)使用波长交换器是另一种解决突发包竞争的方法。波长转换器是把光信号从一个波长转换为另一个波长的器件。如果下行链路中的可用信道全部被专用，则突发包经过波长转换器后可使用其他波长的空闲信道。当链路中不同波长的信道利用率有高有低时，使用波长交换器可以有效地解决突发包的竞争问题。然而，当链路中不同波长的信道利用率均很高时，即其他波长的信道也被全部占用时，使用波长交换器也无法解决突发包的竞争冋题。 (3)数据分段丢弃的方法是把突发包分段，当竞争发生时，仅丢弃其中一个突发包的发生竞争的片段，一旦争用的输出信道空闲，突发包剩余的片段被继续传输。使用数据分段丢弃的方法可以尽可能的利用信道中的空闲部分，增加链路利用率，然而这种方法并不能减少链路的无效利用率，因此无法解决网络吞吐量崩溃的问题。 (4)光缓存的方法为在网络节点中添加光纤延迟线，这种方法虽然在短期内可以解决问题，但如果网络中的总负载量长时间大于网络的总信道数，延迟线被全部占用后网络中的竞争问题依然无法解决。而当网络负载量较大，延迟线被全部占用后，网络吞吐量崩溃的情况依然会发生。
技术实现思路
本专利技术旨在解决光突发交换网络中核心节点的突发包竞争问题，减少因竞争而产生的丢包概率，从而提高链路的有效利用率，增加网络整体的吞吐量，以避免在网络负载量大时网络吞吐量崩溃问题。本专利技术的技术方案如下: ，该方法采用最少剩余链路优先和分段丢弃相结合的方法。当突发包在核心网络传输时，根据其剩余路径中链路的个数确定其优先度-η，η为路径中剩余链路个数，当η值越小时，优先度越高。在到达一个新的核心节点时，如果输出链路的可用信道全部被占用，优先度高的突发包占据优先度最低的突发包所使用的可用信道，而被占用信道的突发包中还未被传输的剩余片段将被丢弃，其已经传输向下一核心节点的片段将继续向下游节点传输，而如果链路中正在传输的突发包中的最低优先度仍大于或等于新到达的突发包的优先度，则新到达的突发包的头部片段将被丢弃，直到新的空闲信道出现，剩余的片段将被传输；在突发包剩余片段被丢弃后，突发包的控制包在下行节点将继续按突发包剩余片段未被丢弃的时候的长度为突发包预留信道；为了取消控制包为已经丢弃的尾部片段的信道预留，当突发包尾部片段被丢弃的同时产生一个追踪控制包延控制信道向此突发包的下行链路传输，追踪控制包中包含突发包的编号和目的节点信息，当下行节点的控制单元收到追踪控制包后，读取突发包编号，立即取消为此突发包预留的输出信道，之后调节追踪控制包传输出控制单元的时间，使得追踪控制包紧随突发包之后传输向下行节点，以确保被丢弃的片段在下行链路中不会占用任何资源。 本专利技术使得离终点更近的突发包有更大的概率传输到终点。由于突发包离终点更近时占用过的网络资源更大，最少剩余链路优先和分段丢弃相结合的方法使得网络中更多的资源被有效占用，从而提高了网络中的有效利用率。当网络的负载量很大时，本协议可以有效地解决网络资源利用率高但有效利用率很低的问题，从而提高网络的吞吐量，解决在网络负载量大时吞吐量崩溃的问题。 【附图说明】 图1OBS核心网络示意图 图2E-0BS网络中核心节点结构示意图 图36节点环型网络示意图 图4本专利技术的流程示意图 图5每一 SD负载量和链路利用率的关系 图6每一 SD负载量和链路平均有效利用率的关系 图7每一 SD负载量和网络中总的吞吐量的关系 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明: 本专利技术的基本思想是:距离目标节点越近的突发包优先度越高，到达目标节点的概率越大。 OBS网络通常包括一个核心网络和多个接入网络。核心网络中的节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加光突发交换网络链路有效利用率的方法，该方法如下：当突发包在核心网络传输时，根据其剩余路径中链路的个数确定其优先度‑n，n为路径中剩余链路个数，当n值越小时，优先度越高。在到达一个新的核心节点时，如果输出链路的可用信道全部被占用，优先度高的突发包占据优先度最低的突发包所使用的可用信道，而被占用信道的突发包中还未被传输的剩余片段将被丢弃，其已经传输向下一核心节点的片段将继续向下游节点传输，而如果链路中正在传输的突发包中的最低优先度仍大于或等于新到达的突发包的优先度，则新到达的突发包的头部片段将被丢弃，直到新的空闲信道出现，剩余的片段将被传输；在突发包剩余片段被丢弃后，突发包的控制包在下行节点将继续按突发包剩余片段未被丢弃的时候的长度为突发包预留信道；为了取消控制包为已经丢弃的尾部片段的信道预留，当突发包尾部片段被丢弃的同时产生一个追踪控制包延控制信道向此突发包的下行链路传输，追踪控制包中包含突发包的编号和目的节点信息，当下行节点的控制单元收到追踪控制包后，读取突发包编号，立即取消为此突发包预留的输出信道，之后调节追踪控制包传输出控制单元的时间，使得追踪控制包紧随突发包之后传输向下行节点，以确保被丢弃的片段在下行链路中不会占用任何资源。...

【技术特征摘要】
1.一种增加光突发交换网络链路有效利用率的方法，该方法如下:当突发包在核心网络传输时，根据其剩余路径中链路的个数确定其优先度1，II为路径中剩余链路个数，当II值越小时，优先度越高。在到达一个新的核心节点时，如果输出链路的可用信道全部被占用，优先度高的突发包占据优先度最低的突发包所使用的可用信道，而被占用信道的突发包中还未被传输的剩余片段将被丢弃，其已经传输向下一核心节点的片段将继续向下游节点传输，而如果链路中正在传输的突发包中的最低优先度仍大于或等于新到达的突发包的优先度，则新到达的突发包的头部片段将被丢弃，直到新的空闲信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕，金志刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12