CN1449163A - 光脉冲串交换网拥塞控制的区分标记交换路径的共享波长组 - Google Patents

光脉冲串交换网拥塞控制的区分标记交换路径的共享波长组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过定义共享波长组(“SWG”)区分在OBS节点造成拥塞的LSP的技术，该共享波长组(“SWG”)使特定的一组波长专用于每个LSP。在一个实施例中，在建立LSP期间，上行OBS节点建议SWG支持用于双向LSP的双向波长转换。在向SWG建议波长时，上行OBS节点计算每个波长的有效带宽以便为SWG选择较少占用的波长。下行OBS节点在传输通用标记上行期间一个跃点一个跃点地分配SWG。在一个实施例中，只有LSP的SWG与拥塞LSP的SWG重叠，LSP才标记为造成拥塞。在一个备选实施例中，只有当LSP的SWG与拥塞LSP的SWG之间的重叠超过预定门限时，LSP才标记为造成拥塞。

Description

光脉冲串交换网拥塞控制的 区分标记交换路径的共享波长组
技术领域
本发明通常涉及光脉冲串交换(“OBS”)网。更特别地，不是用来限制，本发明是指利用共享波长组(“ SWG”)来区分标记交换路径(“LSP”)，用于OBS网的拥塞控制。
背景技术
对互联网业务的需求在近年来急剧增长。这种增长至少部分是由于互联网和无线数据应用的快速发展和高速数字用户线(“DSL”)的引入。为了支持这种日益增长的需求，光纤骨干链路可用的原始带宽量已经增长了几个数量级。在当前的光互联网实施中，IP路由器根据IPU-T建议G.709“用于光传输网的网络节点接口”(下文称“G.709”)规定的数字包装(wrapper)标准经同步光网络(“SONET”)接口和波分复用(“WDM”)链路互联。通过这种方式光传输的数据必须在每个节点电交换，由于相对较低的电处理速度，这极大地降低了光网络的效率。
为了消除光-电-光(“O-E-O”)转换，由此加速数据传输，下一代光系统正设计成全光网络。这种光网络的节点避免缓冲，因为目前没有光形式的RAM。光波长交换(“OWS”)是基于电路交换的光网络技术，它将特定波长的整个带宽专用于特定的数据流。因为这种专用必须在另一个数据流使用它之前拆除，所以利用率很低。最近，已经开发了两种额外的光网络技术，每个都包括对OWS的改进。这些技术是光分组交换(“OPS”)和光脉冲串交换(“OBS”)。OPS提供较高的利用率，但是它承受较高的硬件实现复杂性。
相反，OBS提供基于脉冲串的交换，这不同于OWS而且是OPS的备选方式。OBS提供比OWS更高的利用率，具有中等的硬件实现复杂性。OBS是T比特骨干网的可行性方案，因为它允许在光域整个交换数据信道和在电域进行资源分配。OBS控制分组和控制分组之前相应的数据脉冲串分组从边缘路由器在偏移时间隔开的时刻发送。每个控制分组包含为相应的数据脉冲串选择路由通过光核心骨干网所需的信息，例如标记、脉冲串长度和偏移时间。控制分组经带外光纤内控制信道发送，并在每个光交叉连接的控制器电处理，以做出路由选择判定，例如选择外出光纤和波长。光交叉连接配置成交换数据脉冲串，它期望在指定的偏移时间之后到达。然后该数据脉冲串在光域整个交换，由此消除边缘路由器之间端到端路径的电子瓶颈。
在OBS网络中，碰撞会引起严重的问题，当脉冲串分组争取每个节点相同的外出接口时碰撞会发生。如果另一个波长可用，则脉冲串分组利用该节点的波长转换器转换到该波长。如果没有波长或光纤延迟线(“FDL”)可用，则一个脉冲串成功传输，而其余的脉冲串丢掉。出现阻塞事件的概率称为脉冲串阻塞概率(“BBP”)或脉冲串丢失概率(“BDP”)。已经证明BBP会超出完全利用的OBS网的10％，根据在没有FDL的每个接口的波长数目，这有助于脉冲串丢失。
如图1所示，OBS网100包括三个主要的组件：一个或多个边缘路由器102、一个或多个边缘节点104和一个或多个核心节点106。每个边缘路由器102负责执行脉冲串过程，其中从遗留(legacy)接口接收的许多分组插入到脉冲串分组，遗留接口例如包括“通过SONET的分组”(“PoS”)、G比特以太网、通过ATM的IP和帧中继。边缘节点104和核心节点106具有相同的节点结构。节点104和106唯一的区别在于信令；具体的说，边缘节点104通过用户到网络接口(“UNI”)连接到边缘路由器102和通过网络到网络接口(“NNI”)连接到核心节点106。边缘节点104还支持接入其它的网络，例如G.709。
如前所述，OBS技术消除了脉冲串分组的O/E/O转换，只有脉冲串首部分组(“BHP”)进行O/E/O转换。图2是一部分OBS网200的另一种说明。如图2所示，脉冲串分组202和相应的BHP204经不同组的信道传输，这些组的信道分别称为数据信道组(“DCG”)206和控制信道组(“CCG”)208。DCG206和CCG208的信道可以在相同或不同的光纤中物理运载。当BHP204从边缘路由器210传输时，相应的脉冲串分组202在偏移时间212过去后从同一边缘路由器210传输。BHP204在脉冲串202沿路径到达每个节点214之前建立正向路径。通常，偏移时间212只是足够长到允许BHP204在沿路径的OBS节点214处理。
图3是用于IP通过OBS的通用多协议标记交换(“GMPLS”)实现的示范性OBS节点300的方框图。如图3所示，边缘和核心OBS节点，例如节点300，主要包括光交换阵列302和交换控制单元(“SCU”)304。GMPLS路由选择引擎(“GMRE”)306还包含在用于IP通过OBS的GMPLS实现情况中。GMRE306提供GMPLS能力，例如路由选择和信令，以便定义基于明显路由目标(“ERO”)的标记交换路径(“LSP”)。脉冲串循着这条路径通过整个OBS网。OBS节点300称为OBS标记交换路由器(“LSR”)，如果利用GMPLS的话。
GMPLS控制板为网络规划者提供这样的能力，即内在地设计更灵活的网络，能够自适应互联网业务的敌对(hostile)特性。而且，集成GMPLS和OBS的主要优点在于GMPLS控制将降低与定义和维护单独的OBS光层有关的许多复杂性。
OBS中的GMPLS使用与脉冲串分组有关的标记。为了在给定光纤的不同波长上转发同一LSP的连续数据脉冲串，此标记只规定进入光纤到外出光纤映射。换句话说，GMPLS标记接合是基于光纤接口。脉冲串分组可以转换到根据标记映射的外出光纤接口内的可用波长。如果没有波长可用，则FDL308用于在节点300延迟脉冲串分组。
用于建立、拆除和维护LSP的实际信令可以利用标记分配协议(“LDP”)或资源预留协议(“RSVP”)来完成。业务工程所需的网络拓扑和网络资源信息利用扩充内部网关协议(“IGP”)广告，该协议适当地扩展到链路状态广告(“LSA”)消息。OBS网络的LSA消息运送脉冲串档案以及分配和空闲的FDL容量和脉冲串档案，它们可能包括这样的信息，例如脉冲串的平均数和长度和平均BCP/BDP。
OBS网络的主要问题是BDP/BBP。如前所述，如果波长或FDL都不可用，则脉冲串分组在拥塞OBS节点丢失。在高网络利用率的情况下，BDP会超过10％。拥塞控制是脉冲串丢失问题的最佳解决方案；但是，迄今没有任何建议用于OBS网的拥塞控制。这主要是由于这样的事实，即尽管OBS技术是基于分组交换技术，但是在OBS节点不采用队列。当OBS节点收到脉冲串分组时，该节点将脉冲串转换成可用的外出波长，并将它传送到下一个跃点或链路。脉冲串分组不在OBS节点处理或缓冲。相应的，基于缓冲管理技术的现有的拥塞控制算法无法消除无缓冲网络，例如OBS的拥塞。
OBS网络中脉冲串丢失问题的一种解决方案是将波长数目与网络中LSP匹配；也就是说，为每个LSP分配单独的波长。这种方案非常昂贵而且会导致带宽未使用部分的浪费。相应的，该方案通常被认为是不可接受的。
另一种方案是降低造成拥塞的LSP的脉冲串数据率。上述引用的相关申请(这里并入其全文作为参考)建议了这种方案的一种形式，即涉及上行资源管理传播(“URMP”)算法的实现。URMP算法有利地通过使用可升级的反压力(backpressure)算法提供了用于降低无缓冲网络，例如OBS网络拥塞的技术。
在OBS网络建立LSP期间，标记接合是基于光纤接口，不规定波长。因此当脉冲串到达时，可以选择任何可用的波长。每个LSP的这种广范围的波长候选导致两个问题。第一个这里称为“LSP区分问题”，是由于这样的事实所导致，即在利用上述相关申请所述的URMP算法或一些其它的拥塞控制算法的OBS网络中，当LSP拥塞时，假设相关的OBS节点触发拥塞所涉及的所有LSP的拥塞控制。但是，如果OBS节点不能区分哪个LSP影响到拥塞，则它需要包括该节点的所有LSP。因此，在此方案中，拥塞所涉及的LSP将认为是光纤组中的LSP；也就是说，在该拥塞节点使用同一外出光纤接口的所有LSP。相应的，大量的LSP不必包含在拥塞控制算法中。
第二个问题这里称为“调度问题”，是当脉冲串到达OBS节点时，该节点应当扫描所有的波长范围以发现最适当的用于转换的波长。这种扫描必须在脉冲串的检测和同步之间非常短的时间段内完成。如果OBS节点利用复杂的调度算法，例如最新可用未调度信道(“LSUC”)或具有空填充的LAUC，选择用于转换的波长无法在必要时间内完成，如果波长范围较大时。
发明内容
本发明包括通过定义共享波长组(“SWG”)区分造成OBS节点拥塞的LSP的技术，该共享波长组(“SWG”)使特定的一组波长专用于每个LSP。LSP区分原理利用SWG区分哪些LSP由于造成拥塞而被涉及在拥塞控制算法，例如URMP算法。
在一个实施例中，在建立LSP期间，上行OBS节点建议SWG支持用于双向LSP的双向波长转换。在建议SWG波长时，上行OBS节点计算每个波长的有效带宽以便为SWG选择较少占用的波长。此方案最小化新LSP的SWG与现有LSP的SWG的重叠；而且它提供某种防止拥塞的措施。下行OBS节点在传输通用标记上行期间一个跃点一个跃点地分配SWG。
LSP为路径上的每个跃点具有不同的SWG。在发送脉冲串到下一个跃点之前，进入的脉冲串分组将转换成与其LSP所属SWG内的任何可用波长。
在一个实施例中，只有LSP的SWG与拥塞LSP的SWG重叠，LSP才标记为造成拥塞。在一个备选实施例中，只有当LSP的SWG与拥塞LSP的SWG之间的重叠超过预定门限时，LSP才标记为造成拥塞。
在一个方面，本发明包括将共享波长组(“SWG”)分配到光网络中两个节点之间的标记交换路径(“LSP”)的方法，该方法包括步骤：对于每个LSP，第一节点向第二节点广告与第一和第二节点之间链路的LSP有关的建议的SWG，建议的SWG包括一组建议的波长；第二节点选择建议SWG的至少一个建议的波长，选定的至少一个建议的波长包括与第一和第二节点之间链路的LSP有关的实际SWG。
在另一个方面，本发明包括利用共享波长组(“SWG”)识别参与光网络拥塞的标记交换路径(“LSP”)的方法，其中每个SWG与两个节点之间的LSP有关，并包括一组波长，该方法包括步骤：在节点检测拥塞的LSP；和在该节点识别与一SWG有关的LSP，该SWG与和拥塞LSP有关的SWG重叠。
在另一个方面，本发明包括用于将共享波长组(“SWG”)分配到光网络中两个节点之间的标记交换路径(“LSP”)的装置，包括第一节点和经光纤链路连接到第一节点的第二节点；其中第一节点向第二节点广告与第一和第二节点之间光纤链路的LSP有关的建议的SWG，建议的SWG包括一组用于光纤链路的LSP建议的波长；其中第二节点选择建议的SWG的至少一个建议的波长，选定的至少一个建议的波长包括与第一和第二节点之间链路的LSP有关的实际SWG。
在另一个方面，本发明包括用于将共享波长组(“SWG”)分配到光网络中第一和第二节点之间的标记交换路径(“LSP”)的装置，包括在第一节点的装置，用于向第二节点广告与第一和第二节点之间链路的LSP有关的建议的SWG，建议的SWG包括一组建议的波长；在第二节点的装置，用于选择建议SWG的至少一个建议的波长，选定的至少一个建议的波长包括与第一和第二节点之间链路的LSP有关的实际SWG。
在另一个方面，本发明包括利用共享波长组(“SWG”)识别参与光网络拥塞的标记交换路径(“LSP”)的装置，其中每个SWG与两个节点之间的LSP有关，并包括用于两个节点之间LSP的一组波长，该装置包括：装置，用于在节点检测拥塞的LSP；和装置，用于在该节点识别与一SWG有关的LSP，该SWG与和拥塞LSP有关的SWG重叠。
附图说明
当结合附图参考下文的详细描述时可以更完整地理解本发明，其中：
图1说明示范性OBS网的方框图；
图2说明一部分示范性OBS网的方框图；
图3说明OBS网的示范性节点；
图4A和4B说明根据本发明的一个实施例定义OBS网的数据信道组(“DCG”)的每个光纤内的共享波长组(“SWG”)；
图5A说明根据本发明的一个实施例的WAVELENGTH_SET目标的格式；
图5B说明根据本发明的一个实施例的ALLOCATED_SET目标的格式；
图6说明根据本发明的一个实施例在OBS网建立LSP期间将图5A和5B所示的WAVELENGTH_SET和ALLOCATED_SET目标用于建立SWG；
图7A-7C说明根据本发明的特征用于根据三个选项进行拥塞控制的LSP区分；
图8说明根据本发明的一个实施例的用于组合使用SWG和拥塞控制算法有效性的模拟研究的网络拓扑；
图9是根据本发明的一个实施例的用于组合使用SWG和拥塞控制算法有效性的模拟研究的每个LSP的脉冲串业务到达模型；和
图10-13是说明利用图8网络拓扑和图9脉冲串业务到达模型进行模拟研究结果的图。
具体实施方式
附图中，相同或类似的元件在整个附图中用相同的附图标记表示，所述的各种元件不必按比例画出。
应当注意这里所述的本发明可以有利地在其它类型的OBS网、以及其它类型的分组交换网和通常GMPLS网络中实现。
图4A是示范性OBS网络400的方框图，其中实现本发明的一个实施例。网络400包括入口边缘路由器402、多个OBS节点404A-404D、和出口边缘路由器406。假设LSP在入口边缘路由器402和出口边缘路由器406之间通过OBS节点404A和404B建立。该LSP具有三个跃点408A(在入口边缘路由器402和OBS节点404A之间)、408B(在OBS节点404A和OBS节点404B之间)、408C(在OBS节点404B和出口边缘路由器408之间)。在每个跃点的数据信道组(“DCG”)410具有两个光纤链路412a和412b。
假设为了这样一个例子，即GMRE(未示出)选择光纤链路412b用于第一跃点408a、选择光纤链路412a用于第二跃点408b、和选择光纤链路412a用于第三跃点408c。
图4B更详细地说明跃点408b。如图4B所示，已经选定用于跃点408b的光纤链路412a包括多个波长420。在所说明的例子中，LSP可以选择两个SWG422a、422b的其中一个，它们分别包括四个和两个波长420。应当注意SWG422a、422b只对光纤链路412a内的节点404a和404b之间的特定LSP有效。
GMPLS结构允许上行节点建议目标内的标记设置，称为Label_Set。此目标用于RSVP控制板在建立路径时发送的路径消息中。下行节点选择标记设置内的标记并利用Resv消息通知上行节点。同样，根据一个实施例，当边缘OBS节点从入口边缘路由器收到标记请求时，边缘OBS节点将WAVELENGTH_SET目标插入路径消息以便在将它转发到下行OBS节点之前定义SWG。
WAVELENGTH_SET目标的格式包括如下：
-行为字段
-波长，{λ1、λ2、λ3、...λN}
每个SWG的范围利用一个或多个WAVELENGTH_SET目标定义。特别是，具体的波长可以分别经行为零(0)或行为一(1)加入SWG或从SWG排除。波长范围可以分别经行为二(2)或行为三(3)加入SWG或从SWG排除。缺少任何WAVELENGTH_SET目标都意味着所有的波长都可接受。一旦收到路径消息，接收OBS节点将对波长的选择限制到SWG中的波长。OBS节点可以根据它们自己的限制在将路径消息转发到下一个跃点之前删除WAVELENGTH_SET目标和增加新的WAVELENGTH_SET目标。
当上行OBS节点建议SWG的范围时，应当尽可能地使它更宽。在对于建议SWG的通常情况下，上行节点只排除由于特定的限制它不可能使用的波长。波长选择算法将在下文详细描述。最后，如果下行节点无法从建议的SWG分配用于上行节点的SWG，则必须为上行节点生成具有“SWG分配问题”标识的PathErr消息。
WAVELENGTH_SET目标的格式如图5A所示。
以上述方式建议SWG的目的在于最小化节点的波长转换次数和允许在OBS实现双向LSP，从而允许相同的SWG用于两个相邻节点之间的上行和下行链路。单向LSP的唯一的增加是上行标记加入路径消息。
在转发路径消息内的WAVELENGTH_SET目标之前，OBS节点确定选择哪些波长用于建议。此建议最初是根据两个标准，包括上行和下行SWG内波长的双向波长转换能力和SWG所建议候选波长的有效带宽。特别是，对于第二个标准，如果新的有效带宽低于特定门限，则该波长无法用于SWG建议。这是为了防止分配已经被现有LSP过度使用的波长。
候选波长的有效带宽依赖使用该波长的LSP和数目和它们的需求。例如，假设LSP在每个跃点的SWG的波长之中具有均匀的业务分配，则波长λk的有效带宽可以定义为： Eff λk = C λk - Σ ∀ λk ∈ G i , m R i / G i , m
其中Effλk是波长λk的有效带宽，Cλk是波长λk的总容量，Ri是分配给LSP i的带宽，Gi，m是分配在跃点m的LSP i的SWG中的波长数目，求和是对在跃点m的SWG内波长为λk的所有LSP进行。如果Effλk≤门限，波长λk不为任何新的LSP请求分配。
SWG根据一个跃点一个跃点的分配。当OBS节点收到Resv消息中的通用标记目标时，OBS节点将与该通用标记有关的ALLOCATED_SET目标封装入Resv消息中。通用标记在Resv消息中沿上行方向传输。
ALLOCATED_SET目标的格式包括如下：
-行为字段
-波长，{λ1、λ2、λ3、...λN}
SWG的实际范围经ALLOCATED_SET目标定义，它也在Resv消息中上行传输。建议SWG中的具体波长可以分别经行为零(0)或行为一(1)定义SWG的实际范围或从SWG的实际范围内排除。建议SWG的波长范围可以分别经行为二(2)或行为三(3)定义SWG的实际范围或从SWG的实际范围内排除。缺少任何ALLOCATED_SET目标都意味着建议SWG中的所有的波长都可接受。因此，SWG的实际范围包括建议SWG内的所有波长。
ALLOCATED_SET目标的格式如图5B所示。
当删除单向或双向LSP时，SWG从每个节点删除。GMPLS-RSVP-TE扩展例如经ACCEPTABLE_LABEL_SET目标对标记错误提供某种通知。类似的目标ACCEPTABLE_WAVELENGTH_SET可用于PathErr和ResvErr消息中。
图6说明在OBS网600中建立LSP期间建立SWG的建立过程。入口边缘路由器602发出包括通用标记请求和Label_Set的路径消息604。当边缘OBS节点606收到包含标记请求的路径消息604后，它为新的LSP建立建议的SWG。建议的SWG包括一组波长，OBS边缘节点606经包含WAVELENGTH_SET目标的路径消息610向核心OBS节点608广告这组波长。边缘OBS节点606选择图5用附图标记611表示的建议SWG，包含波长组{λ1-λ10}和{λ15-λ20}。在说明的例子中，没有选择这组波长{λ11-λ14}，因为每个波长的有效带宽确定为低于门限，由于这些波长被其它现有的LSP过度使用。
然后核心OBS节点608建立建议的SWG({λ5-λ12}和{λ15-λ20})，广告给下一个跃点。图5用附图标记612表示的建议SWG经包含适当WAVELENGTH_SET目标的路径消息610广告给边缘OBS节点614。当边缘OBS节点614收到路径消息616时，节点提取或“POPs”WAVELENGTH_SET目标，它称为末前目标提取(“POP”)。在图5用附图标记620表示的目标POP之后，OBS节点614只经路径消息626向出口边缘路由器624发送通用标记请求和标记设置目标。
出口边缘路由器624发出包含指定到入口边缘路由器502的通用标记的Resv消息628。当边缘OBS节点614收到该Resv消息时，它可以删除由OBS节点608发出的建议SWG612内的一些波长。在说明的例子中，OBS节点614删除波长λ5、λ6、λ23、λ24、和λ25，它利用ALLOCATED_SET目标向OBS节点608建议它的选择，它插入到发往节点608的Resv消息603中。通常，OBS节点可以由于某种物理限制，例如端口故障或该端口缺乏波长转换能力而从建议的SWG中删除某些波长。
当OBS节点608收到Resv消息603时，它从建议的SWG612中删除ALLOCATED_SET目标定义的波长，并创建实际的SWG632。当OBS节点608收到与此LSP有关的脉冲串时，它在该脉冲串发送到OBS节点614之前将该脉冲串转换成实际SWG内任何可用的波长。
然后，OBS节点608用新的ALLOCATED_SET目标替换ALLOCATED_SET目标，该新的ALLOCATED_SET目标表明应当从它自己和OBS节点606之间的建议SWG611删除的波长。在这个例子中，OBS节点608对用于OBS节点606和节点608之间跃点的建议SWG611没有限制；相应的，没有ALLOCATED_SET目标插入到由节点608发往节点606的Resv消息634中。因此，OBS节点606的实际SWG636与以前在路径消息610中广告给OBS节点608的建议SWG611相同。OBS节点606是Resv消息中ALLOCATED_SET目标的POP节点。换句话说，节点606从Resv消息中提取ALLOCATED_SET目标。OBS节点606将Resv消息638转发到入口边缘路由器602。最后，在每个跃点路径和SWG为LSP建立，如附图标记640所示的路径表示。末前跃点提取(“PHP”)(指的是LSP的结尾)在出口边缘路由器624出现。在出现PHP以后，路由器624在将LSP转发到下一个节点之前提取与该LSP有关的GMPLS首部。在此点，除GMPLS以外的技术，例如IP或ATM负责转发。
应当注意，这里所述的用于确定共享波长组的技术也可用于基于时隙的OBS中。特别是，在基于时隙的OBS中，其中OBS分组将利用任何波长的时隙，应用SWG的概念，时隙分配的多个周期可以为每个OBS流定义。因此，不是上述的将多个波长放入WAVELENGTH_SET目标，而是定义SLOT_SET目标，该目标将包含许多周期，例如2、4和5，这意味着OBS流可以使用时隙数目例如可以是2或4或5的倍数的时隙，但不能是3的倍数。在另一个例子中，该系统可以这样定义，即OBS流可以使用时隙数目为SLOT_SET的最后一个数字(例如，2、4、或5)的任何时隙，而不是其它。在这种情况下，OBS交换应当利用一些光纤延迟线以便将OBS脉冲串融入其中一个定义的时隙中。
OBS节点确定特定LSP拥塞的其中一种方式是通过检测该LSP的BBP超过门限值。根据一个实施例的特征，当检测到拥塞时，拥塞节点可以应用下面的其中一个过程来区分拥塞的LSP。
首先，如果节点不利用这里教导的SWG，而是使用光纤组，OBS节点包括使用相同外出光纤接口的所有LSP作为拥塞的LSP。假设为了下面的例子，即K个LSP争用同一个外出光纤接口，其中K是一到几千之间的一个数。如果该节点使用本发明的SWG技术，则该节点可以应用下面的其中一个方案。
首先，OBS节点可以包括具有其SWG中至少一个波长的所有LSP，这些SWG与拥塞LSP的SWG重叠。或者，OBS节点可以包括一LSP，当且仅当该LSP的SWG和拥塞LSP的SWG之间的重叠超过门限时，该门限定义为：
C(SWGx，SWGi)≥c，i＝1，...K
其中SWGx是拥塞LSP的SWG，SWGi是LSPi的SWG，K是利用同一外出光纤接口作为拥塞LSP的LSP数目，C(SWGx，SWGi)是重叠率，c是门限。
假设K是上面给出的利用同一外出光纤接口作为拥塞LSP的LSP数目，K1是具有与拥塞LSP有关的一个或多个波长的LSP数目，K2是SWG重叠率超过门限的LSP数目。在这种情况下，每种情形URMP算法所涉及的LSP数目具有下面的属性：
K＞＞K1≥K2
图7A-7C说明用于光纤组和SWG的LSP区分算法的影响。假设LSPx拥塞。图7A描述光纤组(无SWG)配置，其中一组LSP(LSP1、LSP2、LSP3和LSPx)可以选择外出光纤702内任何可用的波长700。如果拥塞的OBS节点不能区分哪些LSP应当被认为参与拥塞，则包括所有的LSP。
图7B描述这里所述的SWG技术的配置，其中如果LSP的SWG和拥塞LSP的SWG具有至少一个重叠波长，则该LSP识别为参与拥塞。在说明的例子中，SWG711、712、和713已经分别为LSP1、LSP2、和LSP3定义。SWG714已经为LSPx定义。在这种情况下，LSP1、LSP2、和LSP3被认为参与拥塞，因为SWG711、712、和713与LSPx的SWG714重叠。
图7C说明这里所述的SWG技术的，其中如果LSP的SWG和拥塞LSP(LSPx)的SWG之间的重叠超过门限，则该LSP识别为参与拥塞。在这种情况下，只有LSP1和LSP2被认为参与拥塞；SWG713和SWG714之间的重叠小于预定门限。
节点级调度算法被认为是在OBS节点为每个数据脉冲串选择可用波长。一些OBS调度算法是最新可用未调度信道( “LAUC”)、具有空填充的LAUC(“LAUC-VF”)，第一拟合(“FF”)和FF-VF。注意LAUC-VF算法通常给出最佳结果。
基于LAUC的调度算法扫描外出光纤内的所有波长范围。该算法为要传输的脉冲串选择最新可用的未调度波长。光纤可能具有几百个波长。LAUC应当扫描所有的波长并在从光纤的脉冲串实现和脉冲串同步开始的短时间内比较它们。通过为每个LSP定义SWG，OBS节点可以扫描较少的波长用于调度，从而降低调度延迟。
为了确保有效地选择包含在特定LSP的SWG的波长，采用“SWG触发算法”。SWG触发算法如下操作。首先，当OBS节点有少量的LSP用于外出光纤时，它不为LSP建议任何SWG。在此背景下，少量的LSP定义为少于外出光纤接口波长数目的LSP数目。当LSP数目超过用于外出光纤接口的波长数目时，OBS节点为将使用光纤接口的每个新进入的LSP请求建议SWG。没有被分配任何SWG的LSP总是定义为参与该节点的拥塞。
上述的SWG触发算法提供少量LSP期间类似波长交换的优点。当网络容易拥塞时，波长根据SWG而被有效分配和控制。
图8-13说明验证这里所述本发明实现功效的模拟研究。图8是一部分OBS网络800的拓扑图，其中上述相关专利申请(这里并入其全文作为参考)的URMP算法以及这里所述的实施例被实现。如图8所示，网络部分800包括三个入口边缘路由器802A、802B、和802C。假设已经建立750个LSP。还假设这些LSP的250个从边缘路由器802A通过节点802D和802E到达核心节点802F，这些LSP的250个从边缘路由器802B通过节点802D和802E到达核心节点802F，剩余的250个从边缘路由器802C通过节点802E到达核心节点802F。每个光纤具有容量为10Gpbs的64个信道(波长)。还假设该网络采用JET方案，其中每个节点的资源只在脉冲串期间预留。
图9说明用于网络模拟研究的网络800的每个LSP的脉冲串业务到达模型900。该模型900包括三个状态，包括分别用附图标记902、904和906标明的开状态、关状态和空闲状态。开状态902相应于指数脉冲串到达。定义在此状态902的平均脉冲串到达率以便提供用于64个信道的链路的100％的链路使用率。相应的，开状态902的平均到达率大致是每个LSP每秒88个脉冲串分组。关状态904的平均到达率是零。每个状态902、904的任期时间(sitting time)也呈指数分布。
在下述的例子中，假设开状态902和关状态904的平均任期时间是一秒。开状态902的平均任期时间在0.5和0.9秒之间。因此，关状态904的平均任期时间是0.5秒和0.1秒之间。在一个状态902、904的任期时间过去后，LSP以0.5的概率转换到另一个状态904、902，或它以相同的概率呆在同一状态。
每个LSP花每40秒周期的后20秒呆在空闲状态906。空闲状态906的原因在于URMP算法使每个LSP队列增大，这导致过大的队列大小和这里所述模拟的事件分配问题。因此，建立空闲状态906以中和入口边缘路由器的LSP队列。空闲状态906的任期时间是可确定的。当20秒的空闲周期到期时，LSP以0.5的概率转换到开状态902或关状态904。脉冲串分组的长度也呈指数分布。平均脉冲串长度是18K字节。最大和最小脉冲串长度是19和17K字节。基于时隙的传输周期的时隙时间定义为19.01K字节，以便运送最大长度的脉冲串。模拟运行是50,000,000个脉冲串到达。
收集下面的参数：
-脉冲串阻塞百分比(“BBP”)
-平均脉冲串传输延迟
-具有URMP目标的RSVP分组数(每秒)
平均脉冲串传输延迟包括脉冲串传输延迟、传播延迟和信道访问延迟，信道访问延迟是由于URMP的时隙传输方案。
图8所示的网络拓扑首先不用URMP算法模拟，利用光纤、SWG-32、和SWG-48。SWG-N表示LSP只分配64个波长中的N个波长。然后用URMP算法模拟同一拓扑。第一拟合算法用于在光纤或SWG-N分配波长。
图10说明BBP对开状态的平均任期时间。图10说明应用和未用URMP算法时的平均BBP。当没有应用URMP时，光纤(“无URMP-无SWG”)的BBP从1.72×10-4增加到0.33，开状态的平均任期时间从0.5增加到0.9，如线1000所示。没有应用URMP的SWG-48(“无URMP-48SWG”)给出非常类似的结果，如线1002所示。没有应用URMP的SWG-32(“无URMP-32SWG”)在0.5的平均任期时间引入略高的BBP(3.93×10-4)，如线1004所示。注意大多数脉冲串阻塞在节点E和F之间的链路发生，因为它运载所有的750个LSP。节点D和E之间的链路运载500个LSP，其余的链路运载250个LSP。
当应用URMP算法时，每个LSP随机从750个时隙中选择64个时隙，和没有SWG的64个信道。没有SWG的URMP(“URMP-无SWG”)给出全负荷系统的大约5.5％的BBP，如线1006所示。在SWG-N选择中，每个LSP再次从64个信道中随机选择N个时隙，一些时隙等于该过程所涉及的LSP数目。因此，具有SWG-N的URMP随着平均任期时间的增加而引入较少的BBP，因为LSP选择较少的时隙量。当平均任期时间增加时，具有SWG-32的URMP(“URMP-32SWG”)和具有SWG-48的URMP(“URMP-48 SWG”)分别产生2.1％和2.4％的BBP，如线1008和1010所示。但是，URMP-32SWG的BBP在0.8的平均任期时间达到6.4。URMP-48SWG的BBP在0.82的平均任期时间达到15.68％。而且，URMP-32SWG和URMP-48SWG在0.5的平均任期时间分别引入1.33×10-3和6.49×10-4的BBP。这是因为随着平均任期时间的增加，URMP过程涉及的LSP数目增加，导致URMP周期内的时隙数目增加。
时隙数目的增加允许系统更成功地将时隙分配给LSP。当URMP周期内的时隙数目较少时，有效的LSP争用同样少量的时隙。如前所述，每个LSP选择750个时隙中的64个时隙和64个信道用于没有SWG的URMP。如果每个LSP选择较少量的时隙，例如32而不是64，则BBP急剧下降为10-7的程度。但是，另一方面，它引入显著的脉冲串延迟量，即使在平均任期时间是0.5时。当平均任期时间是0.5时平均脉冲串传输延迟是不可接受的6秒。
图11说明开状态下平均脉冲串传输延迟对平均任期时间。图12说明平均脉冲串传输延迟对BBP。平均脉冲串传输延迟包括脉冲串传输延迟、传播延迟、和信道访问延迟，信道访问延迟是由于URMP中的时隙传输方案。无URMP系统的平均脉冲串传输延迟是4.48×10-5，它只包括传输和传播延迟。参见图11，具有光纤的URMP(“URMP-无SWG”)引入较高的延迟，直到0.8的平均任期时间，如线1100所示。具有SWG-32的URMP(“URMP-32SWG”)引入更多的延迟，但降低了BBP，如线1102所示。具有SWG-48的URMP(“URMP-48SWG”)在平均任期时间超过0.92以后引入比URMP-无SWG更多的延迟，如线1104所示。
参见图12，如线1200所示的SWG-32(“URMP-32SWG”)比如线1202所示的SWG-48(“URMP-48SWG”)引入较少的延迟，直到4×10-3的BBP。在此点以后，SWG-32随着BBP的增加引入更高的延迟。但是，当BBP开始再次下降时，SWG-32也引入比SWG-48更少的延迟。在大致2％，SWG-32的延迟又超过SWG-48。当BBP增加到5×10-2时，如线1204所示的无SWG的URMP(“URMP-无SWG”)引入这三种方案中最高的延迟。简言之，当业务负荷较少时SWG-N方案引入较少的延迟，当负荷急剧增加时，SWG-N方案通过引入更多的延迟而降低BBP。
图13说明具有URMP目标的已传输RSVP分组的平均数对开状态的平均任期时间。注意假设拥塞节点只对拥塞期间URMP-无SWG的有效LSP发出RSVP分组。对于SWG-32和-48(分别为“URMP-32SWG”和“URMP-48SWG”)方案，结果分别由线1300和1302说明，只包括有效LSP，其SWG组由有效LSP占用50％。SWG-N方案当平均任期时间较小时引入较少的RSVP分组。当平均任期时间超过大致0.76时，SWG-32开始发出比URMP-无SWG更多的RSVP分组，其结果由线1304表示。原因在于在空闲时间段内，URMP-无SWG快速清空队列中的LSP。但是，SWG-32无法清空队列，边缘路由器继续发出RSVP分组直到所有的队列为空，即20秒或所有的空闲周期。当平均任期时间增加时，所有的方案会聚到相同数目的RSVP分组，它等于有效LSP。
相应的，可以得出这样的结论，即本发明的URMP算法提供超越现有技术的多个优点。首先，URMP算法提供重叠拥塞可以合并成一个拥塞的方式。而且，该算法同步造成同一拥塞的入口边缘路由器。通过同步的开始，入口边缘路由器将其传输类型从异步转换成具有控制数据率的基于时隙的传输，由此保证较少的脉冲串碰撞/丢失。最后拥塞状态持续直到拥塞拆除，类似于RSVP中的Resv和路径状态拆除过程。
基于上文的详细描述，显然，本发明有利地提供了一种用于提供OBS网拥塞控制的新颖而有效的方案。特别是，本发明提供可升级的后压力方法，它适应OBS网中数据流的数据率，并响应于拥塞事件的检测将传输类型从异步变成具有速率控制方案的时分复用(“TDM”)。
相信本发明的操作和结构从上文的详细描述中变得更加明显。虽然所示和所述的本发明的示范性实施例已经标记为优选，但是应当很容易理解可以做出各种改变和修改，而没有超出所附权利要求书阐明的本发明的范围。

Claims (10)

1、一种利用共享波长组(“SWG”)识别参与光网络拥塞的标记交换路径(“LSP”)的方法，其中每个SWG与两个节点之间的LSP有关，并包括一组波长，该方法包括步骤：
在节点检测拥塞的LSP；和
在该节点识别与一SWG有关的LSP，该SWG与和拥塞LSP有关的SWG重叠。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，识别的LSP被认为参与拥塞。
3、根据权利要求1的方法，还包括步骤：
确定与识别的LSP有关的SWG和与拥塞的LSP有关的SWG之间的重叠是否超过预定门限值；
其特征在于，如果该重叠超过预定门限值，则识别的LSP被认为参与拥塞。
4、根据权利要求3的方法，其特征在于，被认为参与拥塞的每个LSP包含在拥塞控制算法中。
5、一种用于将共享波长组(“SWG”)分配到光网络中两个节点之间的标记交换路径(“LSP”)的装置，该装置包括：
第一节点；
经光纤链路连接到第一节点的第二节点；
其中第一节点向第二节点广告与第一和第二节点之间光纤链路的LSP有关的建议的SWG，建议的SWG包括一组用于光纤链路的LSP建议的波长；以及
其中第二节点选择建议SWG的至少一个建议的波长，选定的至少一个建议的波长包括与第一和第二节点之间链路的LSP有关的实际SWG。
6、一种利用共享波长组(“SWG”)识别参与光网络拥塞的标记交换路径(“LSP”)的装置，其中每个SWG与两个节点之间的LSP有关，并包括用于两个节点之间LSP的一组波长，该装置包括：
装置，用于在节点检测拥塞的LSP；和
装置，用于在该节点识别与一SWG有关的LSP，该SWG与和拥塞LSP有关的SWG重叠。
7、根据权利要求6的装置，其特征在于，识别的LSP被认为参与拥塞。
8、根据权利要求6的装置，还包括：
装置，用于确定与识别的LSP有关的SWG和与拥塞的LSP有关的SWG之间的重叠是否超过预定门限值；
其特征在于，如果该重叠超过预定门限值，则识别的LSP被认为参与拥塞。
9、根据权利要求8的装置，其特征在于，被认为参与拥塞的每个LSP包含在拥塞控制算法中。
10、根据权利要求7的装置，其特征在于，被认为参与拥塞的每个LSP包含在拥塞控制算法中。
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