用于光突发交换的光模块(特邀)

【目的】为满足人工智能(AI)集群网络对于资源分配的灵活性和资源利用率的高要求,光突发交换(OBS)重回人们的视野。这对光模块提出了更高的要求:首先,纳秒级光路切换速度要求高速光模块的接收侧适应突发模式;其次,目前达到纳秒级的高速光开关普遍存在光路插入损耗大的问题,所以要求高速光模块的光链路损耗达到超长(ER)距离标准。【方法】为满足此需求,文章采用全商用芯片搭建薄膜铌酸锂(TFLN)+光电探测器(PD)方案的ER光模块,设计了测试系统,下一步工作还在进行中。【结果】实验结果表明,此系统光链路预算达到了20 dB,基本满足高速光交换对光模块链路损耗的要求。OBS系统对各种颗粒大小光模块均可以接受,文章初步探讨了3类单波100 Gbit/s光模块的设计:因为存在整机功耗和体积的限制、四波混频(FWM)和多路小光敏面雪崩光电探测器(APD)导致耦合困难等问题,4路光的ER光模块(ER4)实现起来比8路光的ER光模块(ER8)容易很多。两路光的ER2模块可以采用同轴工艺电吸收调制激光器(TO-EML)+APD方案,工艺实现更容易,性价比更高,配套芯片更加成熟。【结论】所以200 Gbit/s ER2是目前OBS的优选品种。

一种改进型光可分突发交换性能分析模型

提出了一种改进型光可分突发交换性能分析模型(Modified Optical Composite BurstSwitching,MOCBS).该模型考虑了截断剩余造成的影响,通过分析截断概率、平均截断剩余长度,得到截断剩余造成的分组丢弃概率,从而更准确地估计分组丢失率.在此基础上,推导出支持区分服务的POCBS(Prioritized OCBS)性能分析公式.仿真验证了MOCBS的准确性以及POCBS分析公式的有效性.

基于GMPLS的光突发交换网络的仿真研究

光突发交换技术(OBS,Optical Burst Switching)是电路交换到分组交换的过渡技术,G-LOBS网络是通用多协议标记交换(GMPLS,Generalized Multi-Protocol Label Switching)技术和OBS技术结合的产物,后者是将现有光网络技术向光因特网过渡的有效途径。提出了基于OPNET软件的G-LOBS通用仿真平台的设计,设计出了基于流量工程的资源预留(RSVP-TE,Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering)信令模块,并用OPNET软件对RSVP-TE协议进行了仿真分析。

光突发交换的应用协议分析

介绍了光突发交换的基本概念,分析了3种光突发交换应用协议,包括基于IBT的光突发交换、基于RFD的光突发交换、基于TAG的光突发交换。给出了其中最有优势的TAG协议。

波长路由光突发交换及其关键技术

首先介绍了OBS的概念,并讨论了OBS关键技术——竞争问题。然后描述WROBS技术特点,并分析了其优势和存在的问题,最后讨论了WROBS的应用并对其进行了总结。

基于MPLS的光突发交换技术

介绍了这种网络的结构以及特点,重点讨论了目前国内外在LOBS研究中的最新进展,以及MPLS的扩展(GMPLS)对传统OBS的支持和改进。

OBS网络中的虚拟突发交换技术

针对由于网络复杂度提高,突发数据在预留时冲突可能性增大,导致OBS网络性能下降的情况,提出OBS网络中的虚拟突发交换技术和相应的实现技术。其汇聚机制是基于服务类别的虚拟汇聚,调度策略对应有两种:非抢占调度策略和抢占调度策略。利用虚拟突发交换技术有利于减少信道碎片,提高链路利用率,提供可靠的QOS保证。用OPNET系统仿真工具进行验证,结果表明:虚拟突发交换与OBS传统交换方式相比有较高网络链路的利用率,较少的控制分组和数据突发的丢包率,增加了整个网络的吞吐量。

混合光突发交换网络的研究

提出了一种新的混合光突发交换(HOBS)网络,并且使用环网对网络进行了仿真比较研究。仿真结果表明HOBS的丢包率远低于OBS,并且下降的程度决定于拆分比例、缓存的大小以及节点的处理速率等参数。

光突发交换中支持区分业务的混合封装和改进的头部丢弃策略(英文)

介绍一种在光突发交换网中支持业务QoS ,并减少分组到达乱序的突发包混合封装机制 通过将不同级别的分组组成相对独立的段 ,并进而封装到同一个突发包里 ,可减少分组到达乱序 结合改进的头部丢弃策略 ,可克服尾部丢弃法中存在的虚假冲突问题 ,能真正改善分组丢弃率 仿真结果表明 ,混合封装在结合改进的头部丢弃法之后 。

有优先权的光突发交换中光缓存的性能分析

分析了配置有限数量光纤时延线 (FDLs)和优先权机制的光突发交换 (pOBS)网络性能 ,建立了 pOBS的网络模型和排队模型 ;并以模型为基础 ,比较了各级别数据包的排队等延时与FDLs单位、负荷强度比例的关系 ;比较了有和无FDLs时 ,包丢失率与FDLs单位、FDLs深度、系统负荷强度以及波长数的关系 研究发现 ;高优先级数据包的平均延时远小于其它数据包 ,负荷强度越大平均延时也越大 ,高优先级数据包的比例越大则低优先级数据包的延时越大且丢失率越高 ,加入有限数量和适当深度的FDLs、减小FDLs最小单位。

光突发交换网络中多跳公平分割丢弃方法的研究

光突发交换网络被认为是一种新的IPoverWDM网络,也是下一代互联网的发展趋势。该文给出了一个在光突发交换网络中解决多跳分割丢弃不公平性的改进方法,该方法不但保留了原有方法的可以保证多跳网络中数据包丢失率的一致性优点,而且还减小了损失,增大了网络吞吐量。最后通过仿真验证了该方法的有效性,对实际网络的设计有一定的理论指导意义。

一种光突发交换网络中基于优先级的冲突解决方法的研究

该文提出一种解决光突发交换网络节点中突发数据包冲突的方法。发生冲突时,首先基于不同的优先级对突发数据包进行分割,然后根据这种分割方法提出了一种突发数据包的组合封装方式,最后利用计算机对其进行了模拟。可以看出这种方法对高优先级的突发数据包以及IP数据包有很好的保护作用,可以很好地实现服务质量QoS(Quality of Service)机制。

光突发交换边缘路由器性能分析

本文详细分析了各种因素对光突发交换边缘路由器的性能的影响结果显示,不同服务等级的时延要求可以通过控制组装的最大时延得以保证;不同等级数据包长的大范围变动会导致信道分配的不公平性;边缘节点越多,丢包率越高;在总输出容量一定的情况下,增加输出数据信道数可以在获得低的丢包率的同时达到较高的通道利用率,但随着边缘节点数的增加。

光突发交换网中一种新的有优先权的冲突解决方案

提出了一种解决不同优先级突发包之间资源竞争的方案,分析了该方案下不同优先级的性能(时延和丢包率).研究结果表明高优先级突发包的平均时延和丢包率都远小于低优先级突发包,因此该方案能为高优先级突发包提供很好的QoS保障.

一种新的光突发交换节点结构研究

与波长路由技术和光分组交换相比较 ,光突发交换 (OpticalBurstSwitching ,OBS)更适合于构建未来的光因特网 .OBS核心交换节点的设计必须在保证一定的交换性能的同时 ,尽量降低光器件成本 .本文提出了一种新的光突发交换结构 ,称为PM× 1×P结构#.该结构有效地克服了使用光纤延迟线或光缓存等器件所导致的内部阻塞问题 ,提高了交换结构的吞吐量 ;同时 ,与具有相似性能的交换结构相比 ,该结构所需要的光器件较少 ,成本较低 .通过对比仿真实验 ,结果验证了该结构的优越性 .

基于圈覆盖的光突发交换网状网故障监测方案

针对光突发交换网状网中采用逐跳探测的故障监测方法监测成本过高的缺陷,提出了基于探测圈覆盖的故障监测机制.该机制利用启发式深度优先搜索(HDFS)、最短路径欧拉匹配(SPEM)和启发式生成树圈覆盖(HST)3种典型的圈发现算法搜索光突发交换网状网的圈覆盖,然后为每个圈安放一个故障探测模块,构成基于圈覆盖的监测机制.计算和统计结果表明,该机制相对于逐跳探测机制能节约大量监测成本.

光突发交换网络中一种基于负载平衡的路由机制

光突发交换(OBS)是实现下一代光互联网技术中的一种极具前景的方案.OBS网络中采用的路由机制多是最短路径优先的路由选择机制,这种路由机制本身的缺陷会使网络有较大的阻塞概率,不能实时反映网络流量的变化,同时对不同的网络拓扑的适应性较差.本文提出了一种OBS网络中能实现负载平衡的路由机制,对一个请求选择一条可以使网络中各链路使用波长数的统计方差最小的路由.仿真结果表明,该方法在阻塞概率方面要优于最短路径路由机制;而在传输延迟性能方面接近于最短路径路由机制,同时对于不同的网络拓扑以及节点流量的变化都具有一定的适应性.

光突发交换网络试验平台(英文)

研究并实现了几种光突发交换网络的关键技术,包括高速的突发组装技术、突发调度技术及突发光发射及接收技术等,其中突发接收具有较高的灵敏度和小于80 ns的时钟数据恢复时间.在这些技术的基础上,建立了一个灵活且可扩展的光突发交换网络实验平台.在OBS网络平台上进行了TCP性能评估实验和多QoS业务传输实验。实验结果表明光突发网络中丢包率严重影响其上TCP的性能,但若丢包率小于0.1%,则TCP性能可得到一定程度的保证.光突发交换网络实验平台上的TCP传输实验还表明了OBS物理层带来的额外延时对上层TCP带宽有极大的影响.实验结果还验证了OBS网络中的QoS保证机制.

光突发交换网络中最长队列优先调度组装机制

提出了光突发交换网络中的最长队列优先调度(LQFSA)机制,将边缘节点的突发组装和突发调度两种技术紧密结合在一起.在现实网络中,业务通常是非均匀分布的,即在某些源宿对之间存在更大的业务流量.仿真结果表明,LQFSA机制可以很好地完成非均匀分布业务流的组装.即使在均匀分布业务流输入下,LQFSA机制在突发大小分布、组装效率和突发丢失率等方面也优于已提出的轮询调度组装(RRSA)机制.

一种基于控制平面测量的光突发交换网络动态偏置时间算法

该文提出一种基于控制平面背景流量测量方法的动态偏置时间算法。该算法以控制平面的探测突发丢失率为依据,估计瓶颈核心节点的背景流量,并据此动态设置偏置时间。理论分析和仿真表明:该算法能够在满足目标早到丢弃率的前提下,得到较适中的偏置时间,从而实现时延与早到丢弃率的较好折中。