CN1791097B

CN1791097B - 在基于wdm的obs环网中应用的接收端口指示帧控制方法

Info

Publication number: CN1791097B
Application number: CN 200410098582
Authority: CN
Inventors: 高泽华; 纪越峰; 胡轶群; 高鹏
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: CN1791097A

Abstract

本发明提出了一种在基于WDM的OBS环网中应用的接收端口指示帧控制方法。采用这种控制方法，传输波长无碰撞冲突，源节点无数据发送碰撞冲突(这可以通过排队来解决)，数据传输在中间节点无碰撞冲突，目的节点无数据接收碰撞冲突。本控制方法中考虑两种业务级别，第一类(Class 1)业务是实时业务，要求时延小，第二类(Class 2)业务是非实时性业务，尽力而为的服务。在接收端口指示帧控制方法中，接收端口指示帧在数据传送完成前被提前释放，同时接收端口指示帧的捕捉是根据业务类型。在OBS环网中采用接收端口指示帧控制方法对第一类业务提供更好的服务，第一类业务的丢包率降低，时延更小。

Description

在基于WDM的OBS环网中应用的接收端口指示帧控制方法

技术领域

本发明涉及光通信网络，尤其涉及光突发交换网络的协议。

背景技术

随着IP数据业务的快速增长，IP over WDM作为未来IP网络的核心技术日趋明显。当前以WDM为基础的光突发交换(OBS)技术是最有前途的技术之一。光突发交换中，使用的带宽粒度介于光电路交换和光分组交换之间，比光线路交换灵活，带宽利用率高，又比光分组交换更贴近实用。可以说，它结合了两者的优点且克服了两者的部分缺点，是两者之间的平衡选择，因而逐渐引起了众多学者的重视。

在OBS环网中，OBS节点把来自接入子网的数据组装成被称为突发(Burst)的包，对应于每一个突发，形成一个突发控制分组(BCP)，以携带该突发的交换控制信息，如目的地址等。形成数据突发的目的是为了增大交换的颗粒。

在标准token方案下，节点捕捉到token后，把token放入FIFO缓存，排队，排到后可以用发送端口发送数据，如有需要发送的数据到token对应的目的节点，就开始发送数据，等数据发送完后才释放token到下一个节点。有业务分类时，第一类业务走token协议，其它类走其它协议。如果该节点没有数据发送就会造成时间上的浪费，等数据发送完后才释放token到下一个节点也会造成时间上的浪费，如果第一个节点没有第一类业务，只有第二类业务，而下一个节点有第一类业务，当第一个节点发送第二类业务后，下一个节点的第一类业务就会被耽搁，实时性劣化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种在基于WDM的光突发交换环网中应用的接收端口指示帧控制方法，在基于WDM的光突发交换环网中，目的节点用多个接收口来解决接收端口冲突，其接收口对波长可以实现快速波长选择接收。

本方法把业务分为两类，第一类业务class1是端到端延时要求严格的实时业务，要求时延小，第二类业务class2是尽力而为的非实时业务。第一类业务比第二类业务优先级高。在接收端口指示帧协议中，两类业务都走接收端口指示帧协议，接收端口指示帧可以在突发包发送完成之前提前释放，并且根据业务类型捕捉。这种方案可以更好地利用网络带宽，对第一类业务提供更有效的服务。接收端口对第一类业务和第二类业务无冲突。对业务进行分类，更加符合实际网络承载各种业务的情况，使OBS更加具有实用性，比传统OBS网络更加具有竞争力。

本方法应用的环境为基于WDM的OBS单向环网，有n个节点，每个节点可以连接几个接入子网。波长分配：OBS环网中有n×m+1个波长，其中n×m个波长用来传数据突发包，第n×m+1个波长用来承载控制帧，每个节点分配固定时隙。控制帧在全网中以同步方式运行，网络结构如图1。整个OBS环网中有n×m个发送口对应n×m个WDM波长，每个OBS节点有m个数据发送口对应WDM不同的波长，m个可选择接收口。这m对收发光口用来发送和接收突发包。一个节点可以用任意一个空闲的本地波长，一个空闲接收口可以选择接收任意一个发送来的波长。每个节点有m个接收端口，每个接收口对应一个接收端口指示帧，在目的节点的m个数据接收口前有一个选择接收设备，用来下路m个数据波长和一个控制信道波长。

每个OBS节点连接数个接入子网，从接入网到环网方向，OBS节点对接入网的数据进行汇聚缓存排队传输，根据目的节点，把数据汇聚到不同的突发包中，突发包在环网中以光的形式传输，在中间节点不需要经过电光变换。从环网到接入网，OBS节点选择需要接收的突发包，经过电处理发给相应的接入网。

当m＝2时的OBS环网节点OBSN结构如图2所示。本地节点的数据包根据目的节点放到一个传输逻辑传输队列中。

控制信号的传输专门占用一个控制信道波长，对n个节点的环网，有n×2×m个控制时隙，2×m个时隙对应一个节点的m个传输口，每个节点的每个发射口有两个控制时隙，包括一个接收端口指示帧(RPF)和一个控制帧(CF)。

每个节点在控制信道里有2×m个控制时隙(包括m个接收端口指示帧和m个控制帧)，每个接收端口指示帧中有：目的节点接收端口号、接收端口指示帧系列号、业务类型、偏置时间、突发包传输波长、突发包长度、突发包发送时刻等。每个控制帧控制帧包含目的节点接收端口号、接收端口指示帧系列号、业务类型、偏置时间1和2、自己的标记flag、突发包传输波长、突发包长度等。业务类型的值规定为：没有数据为0，第一类业务为1，第二类业务为2。偏置时间1为中间节点处理时间，偏置时间2为波长选择接收设备选出所需的波长交换时间。偏置时间不包括从源到目的节点的传输时间。

此方法用接收端口指示帧解决接收端口碰撞，第一类业务和第二类业务都用接收端口指示帧，每个节点有m个接收端口，对应的m个接收端口指示帧在系统启动时释放到环网中。如果一个源节点有数据要发送到某个目的节点，必须捕获此目的节点释放的接收端口指示帧。由于只有捕获接收端口指示帧的节点才能发突发包到接收端口指示帧对应的目的节点的接收口，目的节点的接收口在同一时刻只能接收一个突发包，因此这种接收端口指示帧控制方法是接收端口无碰撞协议。

本发明包括以下步骤：

A.一个节点在控制帧中发现一个可用的接收端口指示帧后，这个节点就把它取出，然后检查自己的数据队列中是否有可发送的数据业务，如果没有，节点就会释放这个接收端口指示帧，给下游节点，然后处理下一个接收端口指示帧。如果有要发送的数据，到步骤B。

B.判断数据业务类型，如果为第一类业务，到步骤C；如果为第二类业务，到步骤E。

C.把接收端口指示帧放入缓存FIFO中排队，如果排在第一个(即有非第一类业务的发送端口)，到步骤D，如果不是，等待，排到第一个后到步骤D。

D.发送控制帧，到目的节点，控制波长选择接收设备，把接收端口的接收波长改变为源节点发送的波长。同时源节点等待偏置时间1与偏置时间2之和后，源节点利用空闲发送端口发送数据。把接收端口指示帧中的业务类型的值改为0，把接收端口指示帧中的值更新，在数据发送结束前Ta的时间释放接收端口指示帧给下游节点。Ta的值为发送接收端口指示帧的时间、处理接收端口指示帧的时间、偏置时间1的和。

E.如果数据业务类型为第二类，判断前面的接收端口指示帧业务类型是否为为第二类业务，如果是，到步骤F，如果不是，到步骤G。

F.计算C’是否小于0，C’为当前时刻减去前面的业务发送时刻再减去从数据源节点到本地节点的传输时间再减去前面的业务数据包长度，目的是判断前面的数据业务是否发送完毕。如果小于0，到步骤H，如果大于0，到步骤G。

G.判断是否有空闲发送端口，如果是，到步骤I，如果不是，到步骤H。

H.不发送数据，释放接收端口指示帧给下游节点。

I.把接收端口指示帧中的业务类型的值改为2，把接收端口指示帧中的值更新，释放接收端口指示帧给下游节点。发送控制帧，到目的节点，控制波长选择接收设备，把接收端口的接收波长改变为源节点发送的波长。同时源节点等待偏置时间1与偏置时间2之和后，源节点利用空闲发送端口发送数据。

其中，接收端口指示帧为RPF。

由于采用上述方法，本发明具有以下优点和效果：

在基于WDM的光突发交换环网中，目的节点用多个接收口解决接收端口冲突，其接收口对波长可以实现快速波长选择接收，采用这种方法，传输波长无碰撞冲突，源节点无数据发送碰撞冲突(这可以通过排队来解决)，数据传输在中间节点无碰撞冲突，目的节点无数据接收碰撞冲突。本协议把业务分为两类，第一类(Class 1)业务是端到端延时要求严格的实时业务，要求时延小，第二类(Class 2)业务是非实时性业务。第一类业务比第二类业务优先级高。在接收端口指示帧协议中，两类业务都走接收端口指示帧协议，接收端口指示帧可以在数据传送完成前被提前释放，同时接收端口指示帧的捕捉是根据业务类型，这种方案可以更好地利用网络带宽，对第一类业务提供更有效的服务，使第一类业务的丢包率降低，时延更小。由于第一类业务比第二类业务优先级高，第一类业务可以抢第二类业务的传输通道，第一类业务带宽得到更有效的保证。接收端口对第一类业务和第二类业务无冲突。对业务进行分类，更加符合实际网络承载各种业务的情况，使OBS更加具有实用性，比传统OBS网络更加具有竞争力。

附图说明

图1是OBS环网结构图，其中OBSN为OBS环网节点，OBSR为OBS环网。

图2是m＝2时的OBS环网节点结构图，其中CPL为耦合器，RxC为控制信道接收器，TxC为控制信道发射器，Rx为数据信道接收器，Tx为数据信道发射器。

图3本发明流程示意图。

具体实施方式

H.不发送数据，释放接收端口指示帧给下游节点。

Claims

1.在基于WDM波分复用的OBS光突发交换环网中应用的接收端口指示帧控制方法，包括下列步骤：

A.一个节点在控制帧中发现一个可用的接收端口指示帧后，这个节点就把它取出，然后检查自己的数据队列中是否有可发送的数据业务，如果没有，节点就会释放这个接收端口指示帧，给下游节点，然后处理下一个接收端口指示帧；如果有要发送的数据，到步骤B；

B.判断数据业务类型，如果为第一类业务，到步骤C；如果为第二类业务，到步骤E；

C.把接收端口指示帧放入缓存FIFO中排队，如果排在第一个，到步骤D，如果不是，等待，排到第一个后到步骤D；

D.发送控制帧，到目的节点，控制波长选择接收设备，把接收端口的接收波长改变为源节点发送的波长；同时源节点等待偏置时间1与偏置时间2之和后，源节点利用空闲发送端口发送数据；把接收端口指示帧中的业务类型的值改为0，把接收端口指示帧中的值更新，在数据发送结束前Ta的时间，释放接收端口指示帧给下游节点；

E.判断前面的接收端口指示帧业务类型是否为第二类业务，如果是，到步骤F，如果不是，到步骤G；

F.计算业务数据包长度C’是否小于0，判断前面的数据业务是否发送完毕；如果小于0，到步骤H，如果大于0，到步骤G；

G.判断是否有空闲发送端口，如果是，到步骤I，如果不是，到步骤H；

H.不发送数据，释放接收端口指示帧给下游节点；

I.把接收端口指示帧中的业务类型的值改为2，把接收端口指示帧中的值更新，释放接收端口指示帧给下游节点；发送控制帧，到目的节点，控制波长选择接收设备，把接收端口的接收波长改变为源节点发送的波长；同时源节点等待偏置时间1与偏置时间2之和后，源节点利用空闲发送端口发送数据；

所述的偏置时间1为中间节点处理时间，偏置时间2为波长选择接收设备选出所需的波长交换时间，Ta的时间为发送接收端口指示帧的时间、处理接收端口指示帧的时间、偏置时间1的和，业务数据包长度C’为当前时刻减去前面的业务发送时刻再减去从数据源节点到本地节点的传输时间再减去前面的业务数据包长度。

2.根据权利要求1所述的在基于WDM波分复用的OBS光突发交换环网中应用的接收端口指示帧控制方法，其特征在于：数据业务分为两类，第一类业务class1是端到端延时要求严格的实时业务，要求时延小，第二类业务class2是尽力而为的非实时业务；第一类业务比第二类业务优先级高。

3.根据权利要求1所述的在基于WDM波分复用的OBS光突发交换环网中应用的接收端口指示帧控制方法，其特征在于：每个节点有m个接收端口，对应的m个接收端口指示帧在系统启动时释放到环网中；如果一个源节点有数据要发送到某个目的节点，必须捕获此目的节点释放的接收端口指示帧。

4.根据权利要求1所述的在基于WDM波分复用的OBS光突发交换环网中应用的接收端口指示帧控制方法，其特征在于：每个节点在控制信道里有2×m个控制时隙，包括m个接收端口指示帧和m个控制帧，每个接收端口指示帧中有：目的节点接收端口号、接收端口指示帧系列号、业务类型、偏置时间、突发包传输波长、突发包长度、突发包发送时刻；每个控制帧包含目的节点接收端口号、接收端口指示帧系列号、业务类型、偏置时间1和2、自己的标记flag、突发包传输波长、突发包长度；业务类型的值规定为：没有数据为0，第一类业务为1，第二类业务为2；偏置时间1为中间节点处理时间，偏置时间2为波长选择接收设备选出所需的波长交换时间，偏置时间不包括从源到目的节点的传输时间。