專利名稱：基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的主動(dòng)式光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免及解決方 法。
背景技術(shù)：
光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)OBS(Optical Burst Switching)以介于波長(zhǎng)和光分組之間的 光突發(fā)為粒度，不但結(jié)合了光分組交換0PS(0ptical Packet Switching)和光路交換 OCS (Optical Circuit Switching) 二者的優(yōu)點(diǎn)，而且也克服了二者的不足，因此成為目前 較為可行的光交換技術(shù)，是近年來(lái)光交換技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，有望成為下一代光網(wǎng)絡(luò)實(shí) 現(xiàn)IP-over-WDM的核心交換技術(shù)。OBS技術(shù)的基本原理是一個(gè)光突發(fā)由數(shù)據(jù)突發(fā)DB(Data Burst)和突發(fā)控制 包 BCP (Burst Control Packet)，數(shù)據(jù)突發(fā)(DB data burst)和突發(fā)控制包(BCP burst control packet)在不同的信道中傳輸。BCP先于DB傳輸，沿途為DB預(yù)留資源。由于OBS 中采用單向資源預(yù)留機(jī)制，邊緣節(jié)點(diǎn)在沒(méi)有得到預(yù)留確認(rèn)的情況下就向核心節(jié)點(diǎn)發(fā)送DB， 因此在核心節(jié)點(diǎn)處，當(dāng)多個(gè)DB同時(shí)到達(dá)同一個(gè)輸出端口，或者當(dāng)一個(gè)DB到達(dá)而另一個(gè)DB 還沒(méi)有完成傳輸時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，而導(dǎo)致DB丟失率和網(wǎng)絡(luò)阻塞率上升，造成網(wǎng)絡(luò) 性能下降。在OBS網(wǎng)絡(luò)中，如何減少因光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)而引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失率，已成為了一個(gè)亟需 解決的重要問(wèn)題。目前，OBS網(wǎng)絡(luò)中光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)解決或避免方法主要采取以下幾種思路(1)事前預(yù)防設(shè)法減少競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生用偏置時(shí)間設(shè)置技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)處使 BCP與DB之間的偏置時(shí)間隨機(jī)化；(2)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生后，設(shè)法避免或減少丟棄競(jìng)爭(zhēng)失敗DB 采用光纖延遲線緩存(時(shí)域 解決)、波長(zhǎng)變換(波長(zhǎng)域解決)或偏射路由(空域解決)等，或采用組合式突發(fā)包(0CBS Composite Burst Switching Segment)、突發(fā)包分段(BS :Burst Segment)等。然而上述方法思路的缺點(diǎn)在于它們僅在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，僅試圖利用單個(gè)節(jié)點(diǎn) 的本地資源解決突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)。而OBS網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)處的可用資源分布不均，因此可能出現(xiàn) 某節(jié)點(diǎn)處因可用資源不足而無(wú)法解決該節(jié)點(diǎn)處發(fā)生的突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，而其他節(jié)點(diǎn)處有大量閑置 資源，但對(duì)此突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)的解決卻無(wú)能為力。相反地，若多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)作，將它們的可用資源匯 集起來(lái)統(tǒng)一利用，則可獲得較好的解決效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是如何利用多節(jié)點(diǎn)協(xié)作主動(dòng)地避免光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)。本發(fā)明 方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在單節(jié)點(diǎn)的缺陷，從多節(jié)點(diǎn)協(xié)作角度，提出了一種主動(dòng)式光突發(fā) 競(jìng)爭(zhēng)避免方法，以盡可能地降低DB之間的競(jìng)爭(zhēng)，減少突發(fā)丟失率。本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題是這樣解決的提供一種基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的主動(dòng)式光突 發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免方法，其特征在于，包括以下步驟
①邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生探測(cè)幀邊緣節(jié)點(diǎn)的探測(cè)幀(PFfrobe Frame)生成器，根據(jù)相應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)包(DB :Data Burst)信息和突發(fā)控制包(BCP:Burst Control Packet)信息生成探測(cè)幀，并先于突發(fā)控 制包和突發(fā)數(shù)據(jù)包發(fā)送，通過(guò)專用探測(cè)信道(PC=Probe Channel)傳輸，負(fù)責(zé)探測(cè)和收集突 發(fā)數(shù)據(jù)包所要經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)及鏈路等資源利用情況；②核心節(jié)點(diǎn)接收處理探測(cè)幀核心節(jié)點(diǎn)的探測(cè)單元(PU=Probe Unit)負(fù)責(zé)接收并根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)資源利用情況 處理探測(cè)幀若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)負(fù)載較低，則將其置為“空閑”狀態(tài)，探測(cè)幀繼續(xù)發(fā)往下游節(jié)點(diǎn)；若 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)負(fù)載較高，則將其置為“繁忙”狀態(tài)，并生生反饋幀(FF feedback Frame)，通過(guò)反 饋信道(FC feedback Channel)傳送至上游節(jié)點(diǎn)；③改變突發(fā)數(shù)據(jù)包傳輸路徑上游節(jié)點(diǎn)收到反饋幀信息后，主動(dòng)地調(diào)整那些以“繁忙”節(jié)點(diǎn)為下游節(jié)點(diǎn)的突發(fā)數(shù) 據(jù)包的傳輸路徑，使之避開這些“繁忙”節(jié)點(diǎn)，以達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)避免的目的；④解決已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)若突發(fā)數(shù)據(jù)包在某一節(jié)點(diǎn)已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，則采用光纖延遲線緩存、波長(zhǎng)變換、偏射路 由等方法解決，盡量減少因競(jìng)爭(zhēng)引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失。本發(fā)明提出OBS網(wǎng)絡(luò)中多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免及解決方法，這種方法解決 了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷它們僅在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行，僅試圖利用單個(gè)節(jié)點(diǎn)的本地資源解決突 發(fā)競(jìng)爭(zhēng)。而OBS網(wǎng)絡(luò)中，各節(jié)點(diǎn)處的可用資源分布不均，因此可能出現(xiàn)某節(jié)點(diǎn)處因可用資 源不足而無(wú)法解決該節(jié)點(diǎn)處發(fā)生的突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)，而其他節(jié)點(diǎn)處有大量閑置資源，但對(duì)此突發(fā) 競(jìng)爭(zhēng)的解決卻無(wú)能為力。本發(fā)明的基本思路是通過(guò)探測(cè)幀和反饋幀信息獲知DB所要經(jīng)過(guò) 路由節(jié)點(diǎn)及鏈路等資源利用情況，盡量避免將DB發(fā)送至負(fù)載高的節(jié)點(diǎn)而產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致數(shù) 據(jù)丟失；若在某節(jié)點(diǎn)已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，則通過(guò)光纖延遲線緩存、波長(zhǎng)變換、偏射路由等方法解決， 從而達(dá)到多節(jié)點(diǎn)協(xié)作競(jìng)爭(zhēng)避免及解決的目的。


圖1具有探測(cè)幀生成功能的OBS網(wǎng)路邊緣節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖2具有探測(cè)單元的OBS網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖3基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的主動(dòng)式光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免方法示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述為了能更好地說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程，下面結(jié)合附圖對(duì)其具體實(shí)施過(guò)程作詳細(xì)闡 述。圖1是一種具有優(yōu)先級(jí)序列排隊(duì)及探測(cè)幀生成功能的OBS網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。 首先，根據(jù)用戶的QoS(Quality of Service)要求，將其業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分類，并緩存在不同優(yōu)先 級(jí)電域緩存隊(duì)列里。然后，按照匯聚時(shí)間門限、突發(fā)匯聚長(zhǎng)度門限等方式匯聚為不同優(yōu)先級(jí) 的突發(fā)數(shù)據(jù)包DB。同時(shí)，突發(fā)控制包BCP生成器依據(jù)DB的優(yōu)先級(jí)、目的地址和服務(wù)類型等 信息生成BCP ；探測(cè)幀PF生成器也依據(jù)這些信息生成PF。PF先于BCP和DB通過(guò)獨(dú)立的探測(cè)信道PC傳輸，以盡早地探測(cè)和收集DB所要經(jīng)過(guò)下游節(jié)點(diǎn)及鏈路的資源利用情況。圖2是一種具有探測(cè)單元及相應(yīng)功能信道的核心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。其中探測(cè)單元負(fù)責(zé) 接收到達(dá)的探測(cè)幀，并依據(jù)本節(jié)點(diǎn)的可用資源和負(fù)載大小等情況作出如下處理若此時(shí)該 節(jié)點(diǎn)負(fù)載較輕，并有可用出口信道轉(zhuǎn)發(fā)該P(yáng)F對(duì)應(yīng)的DB，則將PF繼續(xù)發(fā)往下游節(jié)點(diǎn)；若PF到 達(dá)時(shí)該節(jié)點(diǎn)負(fù)載較重，則產(chǎn)生反饋信息并通過(guò)反饋信道FC傳遞給上游節(jié)點(diǎn)，使上游節(jié)點(diǎn)知 曉該節(jié)點(diǎn)正處于“繁忙”狀態(tài)。具體處理流程如圖3，可分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)(1)邊緣節(jié)點(diǎn)生成探測(cè)幀假定某時(shí)刻邊緣節(jié)點(diǎn)ENl(Edge Node)生成一 DB，需經(jīng)由核心節(jié)點(diǎn)CNl (Core Node)、CN2、CN3和CN4轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)目的邊緣節(jié)點(diǎn)EN2。ENl的探測(cè)幀生成器根據(jù)DB目的地址 和服務(wù)類型等相關(guān)信息生成探測(cè)幀PF。PF先于BCP和DB通過(guò)探測(cè)信道傳輸，依次經(jīng)過(guò)DB 傳輸路徑上節(jié)點(diǎn)CN1、CN2、CN3和CN4。(2)核心節(jié)點(diǎn)接收處理探測(cè)幀各核心節(jié)點(diǎn)接收并依據(jù)本節(jié)點(diǎn)的可用資源和負(fù)載大小等情況處理PF 當(dāng)PF到達(dá) CNl和CN2時(shí)，兩節(jié)點(diǎn)負(fù)載均較輕，并有可用出口信道轉(zhuǎn)發(fā)即將到達(dá)的DB，則讓PF透明地通 過(guò)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，而不對(duì)上游節(jié)點(diǎn)反饋信息；相反地，當(dāng)該P(yáng)F到達(dá)CN3時(shí)，CN3負(fù)載較重，處于 “繁忙”狀態(tài)，而且無(wú)可用出口信道轉(zhuǎn)發(fā)即將到達(dá)的DB，則由CN3的探測(cè)單元生成反饋幀F(xiàn)F， 并通過(guò)反饋信道FC傳遞給上游節(jié)點(diǎn)CN2和CNl (傳遞至BCP到達(dá)前的節(jié)點(diǎn))，從而使得上游 節(jié)點(diǎn)盡早地獲知下游節(jié)點(diǎn)的資源情況和忙閑狀況，并執(zhí)行下一環(huán)節(jié)；(3)改變DB傳輸路徑上游節(jié)點(diǎn)CNl收到反饋幀后，為PF對(duì)應(yīng)的DB主動(dòng)地重新計(jì)算從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到DB目 的節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑，使該DB能提前進(jìn)行偏射路由處理，避免該DB因進(jìn)入CN3而發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)并 產(chǎn)生丟包，從而達(dá)到主動(dòng)避免競(jìng)爭(zhēng)的目的。(4)解決已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)若突發(fā)數(shù)據(jù)包在某一節(jié)點(diǎn)已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，則采用光纖延遲線緩存、波長(zhǎng)變換、偏射路 由等方法解決，盡量減少因競(jìng)爭(zhēng)引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失。通過(guò)上述多節(jié)點(diǎn)協(xié)作方法，可以有效地主動(dòng)避免DB因競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致高丟包率。同 時(shí)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)鏈路資源協(xié)調(diào)利用，達(dá)到全網(wǎng)負(fù)載平衡的目的。為了進(jìn)一步提高用戶QoS及實(shí)時(shí)性服務(wù)等保障，上述方法還可結(jié)合突發(fā)業(yè)務(wù)優(yōu)先 級(jí)使用，即低優(yōu)先級(jí)DB遇“忙”則繞道傳輸優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級(jí)DB，盡量保證高優(yōu)先級(jí)DB通 過(guò)預(yù)定最優(yōu)路徑傳輸。當(dāng)業(yè)務(wù)量較大時(shí)，根據(jù)探測(cè)幀反饋消息獲知有關(guān)下游節(jié)點(diǎn)“繁忙”的 信息，讓低優(yōu)先級(jí)DB在負(fù)載較重節(jié)點(diǎn)的上游節(jié)點(diǎn)提前進(jìn)行偏射路由處理。如此可保證高優(yōu) 先級(jí)DB的QoS及時(shí)延等要求，并可以有效地減少低優(yōu)先級(jí)DB的丟包率。本發(fā)明通過(guò)探測(cè)幀反饋信息，獲知DB所要經(jīng)過(guò)路由節(jié)點(diǎn)及鏈路的資源利用情況， 避免DB因進(jìn)入負(fù)載較高的節(jié)點(diǎn)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致丟失，以此達(dá)到主動(dòng)避免競(jìng)爭(zhēng)的目的。在 OBS網(wǎng)絡(luò)中，可對(duì)節(jié)點(diǎn)增加少量配置(如探測(cè)幀生成器、控制處理單元、反饋專用信道、探 測(cè)專用信道等)，就可實(shí)現(xiàn)該方法預(yù)期的目標(biāo)，因此該方法具有較好的可操作性和可擴(kuò)展 性。
權(quán)利要求
1. 一種基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的主動(dòng)式光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免方法，其特征在于，包括以下步驟①邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生探測(cè)幀邊緣節(jié)點(diǎn)的探測(cè)幀生成器根據(jù)相應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)包信息和突發(fā)控制包信息生成探測(cè)幀，并 先于突發(fā)控制包和突發(fā)數(shù)據(jù)包發(fā)送，通過(guò)專用探測(cè)信道傳輸，負(fù)責(zé)探測(cè)突發(fā)數(shù)據(jù)包所要經(jīng) 過(guò)節(jié)點(diǎn)及鏈路資源利用情況；②核心節(jié)點(diǎn)接收處理探測(cè)幀核心節(jié)點(diǎn)的探測(cè)單元負(fù)責(zé)接收并根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)資源利用情況處理探測(cè)幀若當(dāng)前節(jié)點(diǎn) 負(fù)載較低，則將其置為“空閑”狀態(tài)，探測(cè)幀繼續(xù)發(fā)往下游節(jié)點(diǎn)；若當(dāng)前節(jié)點(diǎn)負(fù)載較高，則將 其置為“繁忙”狀態(tài)，并產(chǎn)生反饋幀，通過(guò)反饋信道傳送至上游節(jié)點(diǎn)；③改變突發(fā)數(shù)據(jù)包傳輸路徑上游節(jié)點(diǎn)收到反饋幀信息后，主動(dòng)地調(diào)整那些以“繁忙”節(jié)點(diǎn)為下游節(jié)點(diǎn)的突發(fā)數(shù)據(jù)包 的傳輸路徑，使之避開這些“繁忙”節(jié)點(diǎn)，盡可能地避免產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)；④解決已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)若突發(fā)數(shù)據(jù)包在某一節(jié)點(diǎn)已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，則采用光纖延遲線緩存、波長(zhǎng)變換、偏射路由方 法解決，盡量減少因競(jìng)爭(zhēng)引發(fā)的數(shù)據(jù)丟失。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的主動(dòng)式光突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)避免方法，由邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生探測(cè)幀，核心節(jié)點(diǎn)接收并處理探測(cè)幀，并將信息通過(guò)反饋幀傳遞給上游節(jié)點(diǎn)，從而使上游節(jié)點(diǎn)盡早地主動(dòng)調(diào)整那些以“繁忙”節(jié)點(diǎn)為下游節(jié)點(diǎn)的突發(fā)數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，使這些突發(fā)數(shù)據(jù)包避開這些“繁忙”節(jié)點(diǎn)，盡可能地避免產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。若在某節(jié)點(diǎn)已發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，則通過(guò)光纖延遲線緩存、波長(zhǎng)變換、偏射路由等方法解決，從而達(dá)到多節(jié)點(diǎn)協(xié)作競(jìng)爭(zhēng)避免及解決競(jìng)爭(zhēng)的目的。本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)包括邊緣節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生探測(cè)幀、核心節(jié)點(diǎn)接收處理探測(cè)幀、改變傳輸路徑等幾個(gè)環(huán)節(jié)。本發(fā)明能有效的避免DB之間的競(jìng)爭(zhēng)，降低突發(fā)丟失率，且與傳統(tǒng)的基于單節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)解決方法可以共同使用。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK102123330SQ201010286198
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者嚴(yán)海霞, 陽(yáng)小龍, 隆克平 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)