基于OBS-JET协议的光网路由设计

（曲阜师范大学实验教学中心，山东 日照 276826）

一、引言

全光OBS网络中，基于JET（Just-Enough-Time）协议的数据突发在某个连接核心节点间无须进行O-E-O转换，所行进的光路是由先前发出的控制信息事先安排好的，路由和分配（RWA）算法用来决定满足连接的光通路。大多数的RWA问题在处理的时候认为，在理想的光网络中，信号沿光通路传输是没有错误的。但是，在实际的传输过程中，物理层的确存在传输损伤，并且有可能严重的影响整个光网络的性能。在OBS网络中，由于数据突发无须进行O-E-O转换和再生，非理想的传输设备容易产生噪声和信号变形，这些噪声和信号变形沿光路进行积累。有时造成比特错误率（BER）异常升高，所接收到的信号不可接受，从而引起物理层的阻塞，光通路不可用。因此，在OBS网络中RWA问题要充分考虑网络中的传输状态问题，提供动态连接。智能理由设计可以在监测出网络中的故障后提供一个应急处理,使得网络尽可能的保存通畅。

在高速光网络中，放大器噪声和极化模式色散是两种重要的线性损伤。如果积累的噪声使光信噪比（OSNR）低于门限要求，光通路就不能使用。相比传统的RWA，具有智能的RWA在计算和建立光通路时，考虑了物理层损伤这一因素，通过搜索合适的光通路，可以有效的减少连接阻塞，有效的控制网络资源的利用。

二、JET协议的局限性

JET协议基于RFD，是光域中的突发交换协议。JET允许数据信道的交换完全在光域中进行，其控制由在电域处理的突发控制分组信息决定。其偏置起始时间是在边缘节点预先设定好的，从而降低了核心节点在头部处理和光电处理能力的要求。

首先，对于偏置时间的设置问题，对于初始时间即不能太大，也不能太小，但究竟如何设置才能达到一个最优的效果，这是JET协议在今后研究中需要解决的问题之一。

其次，虽然目前已有多种机制进行冲突规避，如波长变换、光纤延迟、偏射路由等，但应如何协调他们之间的工作？波长变换以及光纤延迟的使用很大程度上牵涉到成本问题，过度的依赖会造成网络成本的急剧升高，而偏射路由与网络的拓扑结构密不可分。因此，如何找到一个它们之间的最佳结合点，也是JET协议需要解决的问题之一。

三、算法思想

由于绝大多数RWA算法将OBS网络看作是一个理想网络，在光通路由分配的时候并没有考虑传输损伤，不能对低信号质量的传输进行补偿，从而造成了较差的QOS，甚至无法提供有效的服务。

一般的路由设计主要包括两个步骤：光通量计算和光通量确认。每种算法使用网络层模块来识别光通路。而不考虑此链接的传输损伤。如果没有可用的路由或波长，网络层的资源不足，链接请求就被阻塞。这种阻塞成为网络资源阻塞。

而具有智能的路由算法采用最优路径算法，所有候选的最短路径都通过其波长拓扑进行计算，在物理层模块考虑到其信号质量后，来进行最短路径的加权运算。如果传输信号质量不低于阀值，说明信号可以满足一定的信号要求，能够保证其较好的QoS，源节点就可以允许使用该光通路进行连接。如果传输信号质量低于阀值的不能保证其信号的QoS，此时我们将其所在的路径设为网络拥塞。然后重新进行最短路径的计算，选择新的最优路径进行传输。

四、算法描述

算法的具体实现步骤如下：步骤1：对于一个具有指定源/目的节点的连接请求，使用最短路径算法（即Dijkstra’s算法），从网络拓扑矩阵中计算出最短路径。如果最短路径存在，则发送DBH和DB；如果最短路径不存在，则把DBH和DB丢弃。步骤2：各节点对收到的信号进行监测，如果发现收到的信号质量不小于设定的阀值，则进行正常传输；如果收到的信号质量小于设定的阀值，则表明信号已不能保证服务质量，将信号丢弃。并且向各边缘节点发送故障信息。步骤3：边缘节点收到发送的故障信息后，将网络拓扑矩阵中的发送信息的节点和它的前驱节点间的对应路径权值设为∞。步骤4：如果某节点发送信息时，所有的光路都被占用，则给节点向各边缘节点发送繁忙信息,并且监测模块中的计时器开始计时，每隔一个时间段检测有没有空闲可调用的光路，如果没有继续向各边缘节点发送繁忙信息。如果此时检测到有空闲可用的信息，则向各边缘节点发送空闲信息。步骤5：边缘节点收到发送的繁忙信息时，将网络拓扑矩阵中的发送信息的节点和它的后继节点间对应路径权值加1，如果收到的是空闲信息，则将网络拓扑矩阵中发送信息的节点和它的后继节点间对应的路径权值改为（其中n为收到空闲信息前矩阵中对应的权值）。如果=1，则向发送空闲信息的节点发送停止计时信息。步骤6：如果节点收到边缘节点发来的停止计时信息，则让监测模块中的计时器停止计时。步骤7：重新计算最短路径。

五、算法分析

如果监测到光路上的信号小于所定的阀值，则说明网络中的信号无法保证其服务质量。说明该节点和上一节点间出现了故障。此时把网络拓扑矩阵中的权值设为∞，即将该光路设为阻塞状态。以使选取最短路径时选取其它的路径，从而减少了信息的丢弃率。如果发现一个节点中所有光路都被占用，这说明该节点和后一节点间的线路繁忙，算法中让网络拓扑中对应的权值增加，使得其所在的光路通过最短路径计算后，不再是最短，从而为该线路进行了分流，如果一定时间后仍然繁忙，则权值继续增加。如果该线路空闲，则其对应的权值以开平方的速度减少，使该线路快速的恢复。有效的减少了连接阻塞，有效的控制网络资源的利用。