光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的信令協(xié)議概述

中原工學(xué)院理學(xué)院　李旭紅鄭州輕工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院　袁俊嶺中原工學(xué)院理學(xué)院　楊麗華

光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中的信令協(xié)議概述

中原工學(xué)院理學(xué)院李旭紅鄭州輕工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院袁俊嶺中原工學(xué)院理學(xué)院楊麗華

光突發(fā)交換（OBS）技術(shù)是一種有希望應(yīng)用于下一代光網(wǎng)絡(luò)中的全光交換技術(shù)方案。信令技術(shù)是光突發(fā)交換中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，目前學(xué)者們已經(jīng)針對(duì)廣突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)提出十余種信令協(xié)議。為了使讀者能夠?qū)BS信令協(xié)議進(jìn)行深入全面的了解，該文對(duì)已有的OBS信令協(xié)議進(jìn)行綜述，對(duì)各種信令協(xié)議的性能進(jìn)行比較。

光突發(fā)交換（OBS）；信令；資源預(yù)留

0　引言

在傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)光信號(hào)到達(dá)一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行“光-電”轉(zhuǎn)換，在電域內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換后，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行“電-光”轉(zhuǎn)換，然后將光信號(hào)發(fā)往下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。隨著波分復(fù)用（wavelength division multiplexing，WDM）技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，光網(wǎng)絡(luò)中鏈路的傳輸容量日益增大，傳統(tǒng)的經(jīng)過(guò)“光-電-光”轉(zhuǎn)換的交換方式已經(jīng)無(wú)法滿足需求，成為網(wǎng)絡(luò)中的電子瓶頸。鑒于此，學(xué)者們提出了全光交換的概念，即節(jié)點(diǎn)直接在光域內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行交換和轉(zhuǎn)發(fā)。

常見的全光交換方案有三種［1］：光電路交換（optical circuit switching，OCS），光分組交換（optical packet switching，OPS）和光突發(fā)交換（optical burst switching，OBS）。在OCS方案中，在端到端之間建立光路（light-path），提供面向連接的通信服務(wù)；即使光路上沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，該光路也不能被其他業(yè)務(wù)使用，信道利用率較低。在OPS方案中，數(shù)據(jù)以光分組的形式在信道上傳輸，可以實(shí)現(xiàn)信道的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，信道利用率高；但是，在對(duì)光分組頭進(jìn)行處理時(shí)，需要用到目前還不存在的光邏輯器件和目前技術(shù)還不成熟的光緩存器，短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的可能性較小。在OBS方案中，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，又不需要光邏輯器件，對(duì)光緩存器的需求也有所降低，故此，它是一種有希望應(yīng)用于下一代光網(wǎng)絡(luò)中的全光交換方案。

光突發(fā)交換的概念最早是由Qiao和Yoo［2］在1999年提出的。OBS有兩個(gè)重要的特點(diǎn)：一是控制信道和數(shù)據(jù)信道分離（相比于OPS），二是對(duì)數(shù)據(jù)信道的統(tǒng)計(jì)復(fù)用（相比于OCS）。在OBS網(wǎng)絡(luò)中一般采用波分復(fù)用的傳輸方式，且總是將其中的一個(gè)波長(zhǎng)作為控制信道，剩余的波長(zhǎng)作為數(shù)據(jù)信道。其基本工作原理為：來(lái)自接入網(wǎng)的數(shù)據(jù)（如IP包、ATM信元等）在源節(jié)點(diǎn)處匯聚為突發(fā)包（data burst）；源節(jié)點(diǎn)在控制信道上發(fā)出一個(gè)控制包，即BHP（burst header packet），為突發(fā)包預(yù)留數(shù)據(jù)信道上的帶寬資源（主要指數(shù)據(jù)信道上的時(shí)間段）；經(jīng)過(guò)預(yù)先確定的偏置時(shí)間后（在單向信令中），或者收到來(lái)自目的節(jié)點(diǎn)的預(yù)留成功通告后（在雙向信令中），源節(jié)點(diǎn)將突發(fā)包在數(shù)據(jù)信道上發(fā)出。

信令技術(shù)是OBS中的一項(xiàng)核心技術(shù)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的丟包率和端到端時(shí)延等特性起著決定性的作用。目前，學(xué)者們已經(jīng)提出了十余種OBS信令協(xié)議。為了使讀者對(duì)OBS信令協(xié)議得到更加全面和深入的了解，本文將介紹這些信令協(xié)議，并比較它們的性能以及實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度。

1　OBS信令協(xié)議分類

OBS信令協(xié)議的分類方式常見的四種分類方式。

1.1單向信令和雙向信令

根據(jù)控制包的傳輸方式的不同，可以將OBS信令協(xié)議分為單向信令協(xié)議（one-way signaling）和雙向信令協(xié)議（two-way signaling）。

在單向信令協(xié)議中采用無(wú)保證（unguar-anteed）的傳輸方式。源節(jié)點(diǎn)在發(fā)出BHP之后，不等待來(lái)自目的節(jié)點(diǎn)的預(yù)留結(jié)果通告，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后就將突發(fā)包在數(shù)據(jù)信道發(fā)出。即，在預(yù)留過(guò)程中，只有從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)單向的控制包。

在雙向信令中采用有保證（guaranteed）的傳輸方式。源節(jié)點(diǎn)在發(fā)出BHP之后，等待來(lái)自目的節(jié)點(diǎn)的預(yù)留結(jié)果通告（ACK，acknowledgment），只有當(dāng)收到成功預(yù)留通告后才將突發(fā)包發(fā)出。即，在預(yù)留過(guò)程中，既有源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)的控制包（BHP），也有從目的節(jié)點(diǎn)發(fā)往源節(jié)點(diǎn)的控制包（ACK）。

1.2前向預(yù)留和后向預(yù)留

根據(jù)帶寬資源預(yù)留的方向不同，可以將OBS信令協(xié)議分為前向預(yù)留協(xié)議（forward reservation）和后向預(yù)留協(xié)議（backward reservation）。

在前向預(yù)留協(xié)議中，帶寬資源的預(yù)留順序是從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)，即預(yù)留方向跟突發(fā)包的傳輸方向相同。

在后向預(yù)留協(xié)議中，資源的預(yù)留順序是從目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)，即預(yù)留方向跟突發(fā)包的傳輸方向相反。

1.3立即配置和延遲配置

根據(jù)光開關(guān)的配置時(shí)機(jī)不同，OBS信令協(xié)議可分為立即配置（immediately configure-ed）協(xié)議和延遲配置（delay-configured）協(xié)議［3］。

在立即配置的信令協(xié)議中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)從控制包中得到突發(fā)包的帶寬申請(qǐng)后，立即配置光開關(guān)為突發(fā)包預(yù)留帶寬資源。在突發(fā)包與控制包間一般存在一段空閑時(shí)間段，此段空閑時(shí)間段不允許被其它突發(fā)包使用。

在延遲配置的信令協(xié)議中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到預(yù)留申請(qǐng)時(shí)，只是將突發(fā)包所申請(qǐng)的時(shí)間段標(biāo)示為已預(yù)留，而并不立即配置光開關(guān)；只有當(dāng)突發(fā)包到達(dá)時(shí)才配置光開關(guān)。故此，突發(fā)包和控制包間的空閑時(shí)間段可以被其它突發(fā)包使用。

1.4顯式釋放和隱式釋放

根據(jù)對(duì)完成突發(fā)包傳輸后信道的釋放方式不同，OBS信令協(xié)議可分為顯式釋放（explicitly released）協(xié)議和隱式釋放（implicitly released）協(xié)議［3］。

在顯示釋放的信令協(xié)議中，在使用完信道資源后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制包來(lái)釋放之前占用的信道資源。由于節(jié)點(diǎn)在讀取控制包時(shí)會(huì)產(chǎn)生處理時(shí)延，在后續(xù)節(jié)點(diǎn)處不能及時(shí)釋放使用后的信道資源，從而造成帶寬資源的浪費(fèi)。

在隱式釋放的信令協(xié)議中，BHP中包含突發(fā)包的到達(dá)時(shí)刻和長(zhǎng)度信息，節(jié)點(diǎn)在通過(guò)這些信息計(jì)算出突發(fā)包的離開時(shí)刻，并在這一時(shí)刻釋放所占用的信道資源。隱式釋放協(xié)議在突發(fā)包離開后能夠立即釋放它所占用的信道資源，故此其信道利用率比顯示釋放協(xié)議要高。

2　幾種OBS信令協(xié)議

本節(jié)以信令的傳輸方式為基礎(chǔ)，對(duì)已有的OBS信令協(xié)議進(jìn)行分類介紹。在對(duì)所有信令協(xié)議的描述中，只介紹預(yù)留成功時(shí)的情形，而不介紹預(yù)留失敗時(shí)所采取的補(bǔ)救措施。

2.1單向信令協(xié)議

由于單向信令協(xié)議中只存在由源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)的控制包，故此所有的單向信令協(xié)議均采用前向預(yù)留的方式。

2.1.1TAG協(xié)議

TAG（tell-and-go）協(xié)議是Widjaja在1995年為ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的信令協(xié)議［4］，在OBS的概念提出后被移植到了OBS網(wǎng)絡(luò)。在該協(xié)議中采用立即配置和隱式釋放的工作方式。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)首先在控制信道上發(fā)出一個(gè)BHP為突發(fā)包預(yù)留資源，緊接著就將突發(fā)包在數(shù)據(jù)信道上發(fā)出；由于中間節(jié)點(diǎn)在處理BHP時(shí)存在時(shí)延，故此在每一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)都需要使用光纖延遲線（fiber delay line，F(xiàn)DL）對(duì)突發(fā)包進(jìn)行延遲；突發(fā)包通過(guò)后節(jié)點(diǎn)直接釋放占用的資源。由于需要使用光纖延遲線，該協(xié)議增加了OBS節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。

2.1.2JIT協(xié)議

Wei和McFarland在2000年提出了OBS網(wǎng)絡(luò)中的JIT（Just-intime）協(xié)議［5］。JIT是一種立即配置和顯示釋放的單向信令協(xié)議。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)首先在控制信道上發(fā)出一個(gè)包含所申請(qǐng)預(yù)留的波長(zhǎng)的BHP；中間節(jié)點(diǎn)收到BHP后，讀取所申請(qǐng)的波長(zhǎng)信息，并立即配置光開關(guān)為突發(fā)包預(yù)留該波長(zhǎng)信道；經(jīng)過(guò)預(yù)先設(shè)定的偏置時(shí)間后，源節(jié)點(diǎn)將突發(fā)包從數(shù)據(jù)信道上發(fā)出；源節(jié)點(diǎn)緊接著發(fā)出一個(gè)控制包來(lái)釋放突發(fā)包占用的信道資源；中間節(jié)點(diǎn)在突發(fā)包經(jīng)過(guò)后并不立即釋放它所占用的波長(zhǎng)，只有當(dāng)接收到釋放資源的控制包后才釋放信道資源。

2.1.3E-JIT協(xié)議

2007年，Rodrigues等人提出了JIT協(xié)議的一個(gè)改進(jìn)方案，稱為Enhanced-JIT（E-JIT）［6］。該方案對(duì)JIT進(jìn)行了兩處修改：第一，將JIT中的釋放方式由顯式釋放改為隱式釋放；第二，在預(yù)留失敗時(shí)，由預(yù)留失敗節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制包對(duì)已預(yù)留資源進(jìn)行顯示釋放。與JIT協(xié)議相比，該改進(jìn)方案可以增加信道利用率，但實(shí)現(xiàn)過(guò)程略比JIT協(xié)議復(fù)雜。

2.1.4JET協(xié)議

JET（Just-enough-time）協(xié)議是Yoo和Qiao在1997年提出的［7］。它采用延遲配置和隱式釋放的工作方式。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)在控制信道上發(fā)出一個(gè)BHP，該BHP包含突發(fā)包申請(qǐng)的波長(zhǎng)、突發(fā)包的長(zhǎng)度、以及突發(fā)包的偏置時(shí)間等信息；中間節(jié)點(diǎn)在收到BHP后，根據(jù)偏置時(shí)間計(jì)算突發(fā)包的第一個(gè)比特到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻tarrive，再根據(jù)長(zhǎng)度計(jì)算突發(fā)包的最后一個(gè)比特離開該節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻tleave；中間節(jié)點(diǎn)更新偏置時(shí)間（減去BHP在本節(jié)點(diǎn)處的處理時(shí)延）后，將BHP發(fā)往下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；中間節(jié)點(diǎn)為突發(fā)包預(yù)留指定波長(zhǎng)上的時(shí)間段（tarrive，tleave），但只有到突發(fā)包的到達(dá)時(shí)刻才配置光開關(guān)；中間節(jié)點(diǎn)在突發(fā)包的離開時(shí)刻立即釋放信道資源。

2.1.5基于預(yù)測(cè)的JET協(xié)議

2003年，Liu等人提出了一個(gè)基于預(yù)測(cè)的JET（P-JET）協(xié)議［8］。在該協(xié)議中，突發(fā)包的匯聚采用基于時(shí)間閾值的方法，即，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)間等于時(shí)間閾值時(shí)，將該段時(shí)間內(nèi)到達(dá)的所有數(shù)據(jù)包封裝為一個(gè)突發(fā)包。在該協(xié)議中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)利用一個(gè)線性預(yù)測(cè)器（Linear predictive filter）對(duì)該段時(shí)間內(nèi)到達(dá)數(shù)據(jù)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。在JET中BHP必須在突發(fā)包匯聚完成后才能發(fā)出，而在此協(xié)議中BHP在第一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)就可以發(fā)出。假設(shè)在JET中第一個(gè)數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)刻為t0，突發(fā)包匯聚的時(shí)間閾值為Tth，突發(fā)包與BHP之間的偏置時(shí)刻為Toffset，則突發(fā)包的發(fā)出時(shí)間為t0+Tth+Toffset；而在基于預(yù)測(cè)的JET協(xié)議中，由于BHP在突發(fā)包完成匯聚之前已經(jīng)發(fā)出，偏置時(shí)間與匯聚時(shí)間相重疊，突發(fā)包的發(fā)出時(shí)刻為。

2.1.6快速預(yù)留協(xié)議

受到Liu等人的基于預(yù)測(cè)的JET協(xié)議的啟發(fā)，Seklou和Varvarigos在2008年提出了另一個(gè)基于預(yù)測(cè)的JET協(xié)議，稱為快速預(yù)留（Fast Reservation，F(xiàn)R）協(xié)議［9］。在該協(xié)議中，突發(fā)包的匯聚同時(shí)考慮時(shí)間閾值和長(zhǎng)度閾值，即，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)包的等待時(shí)間等于時(shí)間閾值，或者總數(shù)據(jù)量大于等于長(zhǎng)度閾值時(shí)，將到達(dá)的數(shù)據(jù)封裝為一個(gè)突發(fā)包。在該協(xié)議中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，使用兩個(gè)最小均方值預(yù)測(cè)器（Least mean squares filter）分別對(duì)突發(fā)包的匯聚時(shí)間和匯聚長(zhǎng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。FR協(xié)議可以進(jìn)一步降低JET協(xié)議中數(shù)據(jù)包的等待時(shí)延。

2.2雙向信令協(xié)議

在雙向信令中，既有源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)的控制包，又有目的節(jié)點(diǎn)返回源節(jié)點(diǎn)的控制包。預(yù)留方向可以是前向預(yù)留，也可以是后向預(yù)留。

2.2.1TAW協(xié)議

TAW（tell-and-wait）是Widjaja在1995年為ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)另一個(gè)信令協(xié)議［4］，也被移植到了OBS網(wǎng)絡(luò)中。TAW采用前向預(yù)留的方式。在OBS網(wǎng)絡(luò)中，TAW協(xié)議采用立即配置和顯式釋放的工作方式。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)在控制信道上發(fā)出一個(gè)包含所申請(qǐng)波長(zhǎng)的BHP；中間節(jié)點(diǎn)收到BHP后為突發(fā)包預(yù)留信道資源，并立即配置光開關(guān)；突發(fā)包在源節(jié)點(diǎn)的緩存中等待；如果預(yù)留成功，目的節(jié)點(diǎn)返回源節(jié)點(diǎn)一個(gè)預(yù)留成功通告，否則返回一個(gè)預(yù)留失敗通告；當(dāng)收到預(yù)留成功通告時(shí)，源節(jié)點(diǎn)將突發(fā)包在數(shù)據(jù)信道上發(fā)出，否則重新發(fā)出一個(gè)BHP為該突發(fā)包申請(qǐng)信道資源；突發(fā)包成功發(fā)出后，源節(jié)點(diǎn)緊接著在控制信道上發(fā)出一個(gè)控制包來(lái)釋放信道資源。

2.2.2DTWR協(xié)議

2005年，Vu等人提出了一個(gè)名為動(dòng)態(tài)雙向預(yù)留（dynamic twoway reservation，DTWR）的信令協(xié)議［10］。DTWR也采用前向預(yù)留的方式。不同于TAW，該協(xié)議使用延遲預(yù)留和隱式釋放的工作方式；另外，中間節(jié)點(diǎn)還可以根據(jù)信道的忙閑狀態(tài)對(duì)所申請(qǐng)的時(shí)間段進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)在控制信道上發(fā)出一個(gè)BHP，BHP中記錄申請(qǐng)的波長(zhǎng)，以及申請(qǐng)時(shí)間段的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻；中間節(jié)點(diǎn)讀取BHP所攜帶的信息，若所申請(qǐng)的時(shí)間段空閑，則預(yù)留該時(shí)間段（但并不配置光開關(guān)）；若所申請(qǐng)的時(shí)間段中只有一個(gè)片段空閑（或者幾個(gè)片段空閑），則為突發(fā)包預(yù)留這個(gè)片段（對(duì)應(yīng)地預(yù)留最長(zhǎng)的那個(gè)片段），并更新申請(qǐng)的時(shí)間段為該片段；目的節(jié)點(diǎn)在收到BHP后，返回一個(gè)控制包，告知所有節(jié)點(diǎn)（包括源節(jié)點(diǎn)）預(yù)留時(shí)間片的起止時(shí)刻（或預(yù)留失?。?；源節(jié)點(diǎn)根據(jù)時(shí)間片的長(zhǎng)度傳輸相應(yīng)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)；中間節(jié)點(diǎn)在突發(fā)包通過(guò)之后直接釋放信道資源。該協(xié)議可以小幅度增加雙向協(xié)議預(yù)留成功的概率，減小數(shù)據(jù)的等待時(shí)延。

2.2.3預(yù)訂預(yù)留機(jī)制

2006年，Kong和Phillips給出了一個(gè)稱為預(yù)訂預(yù)留機(jī)制（prebooking reservation mechanism，PRM）的雙向信令協(xié)議［11］。該協(xié)議將延遲配置和隱式釋放方法應(yīng)用于后向預(yù)留的雙向協(xié)議中。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制包沿途收集鏈路狀態(tài)信息；目的節(jié)點(diǎn)收到此控制包后，根據(jù)收集到的鏈路狀態(tài)信息選擇一個(gè)可用時(shí)間段，并返回另一個(gè)控制包反向預(yù)留該時(shí)間段；中間節(jié)點(diǎn)在收到預(yù)留控制包時(shí)，讀取時(shí)間段的起止時(shí)刻并為突發(fā)包預(yù)訂該時(shí)間段（但并不配置光開關(guān)）；源節(jié)點(diǎn)收到預(yù)訂成功通告后，將突發(fā)包在該時(shí)間段的開始時(shí)刻發(fā)出；所有節(jié)點(diǎn)在時(shí)間段的結(jié)束時(shí)刻釋放信道資源。

2.2.4基于預(yù)測(cè)的雙向協(xié)議

2009年，Vlochos和Monoyios提出了一個(gè)基于預(yù)測(cè)的雙向信令機(jī)制，稱為虛擬單向信令（Virtual one-way signaling）［12］。該協(xié)議采用前向預(yù)留的預(yù)留方式，并使用立即配置與隱式釋放的工作方式。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，在源節(jié)點(diǎn)處用一個(gè)最小均方值線性預(yù)測(cè)器（least mean square linear predictive filter）來(lái)預(yù)測(cè)在控制包的一個(gè)往返周期內(nèi)匯能夠匯聚成的突發(fā)包長(zhǎng)度；BHP無(wú)需等待突發(fā)包完成匯聚而直接發(fā)出，來(lái)預(yù)留預(yù)測(cè)長(zhǎng)度的時(shí)間段。源節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自目的節(jié)點(diǎn)的預(yù)留成功通告時(shí)，若實(shí)際突發(fā)包長(zhǎng)度不大于預(yù)測(cè)長(zhǎng)度，則將突發(fā)包發(fā)出；否則，只發(fā)出等于預(yù)測(cè)長(zhǎng)度的突發(fā)包，剩余的數(shù)據(jù)歸入下一次匯聚過(guò)程。

2.2.5基于預(yù)約的雙向預(yù)留機(jī)制

2012年，Yuan等人提出了一種基于預(yù)約的雙向預(yù)留機(jī)制（subscription-based tell-and-wait，S-TAW）［13］，該機(jī)制采用前向預(yù)留、延遲配置、隱式釋放的預(yù)留方式。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制包來(lái)為該突發(fā)包預(yù)留指定波長(zhǎng)上的指定時(shí)間段，當(dāng)在某節(jié)點(diǎn)處發(fā)生預(yù)留失敗時(shí)，該節(jié)點(diǎn)立即反向發(fā)送一個(gè)控制包，用來(lái)釋放之前預(yù)留的時(shí)間段，并告知源節(jié)點(diǎn)預(yù)留失敗信息，源節(jié)點(diǎn)收到預(yù)留失敗信息后，在新的波長(zhǎng)和時(shí)間段上再次發(fā)起預(yù)留過(guò)程。

2.3混合信令

在混合信令機(jī)制中，一般既有單向信令機(jī)制的特點(diǎn)，又有雙向信令機(jī)制的特點(diǎn)。

2.3.1 中間節(jié)點(diǎn)發(fā)起的信令機(jī)制

2007年，Vokkarane提出了一種中間節(jié)點(diǎn)發(fā)起的（intermediate node initiated，INI）信令機(jī)制［14］。其工作流程為：突發(fā)包匯聚完成后，源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制包統(tǒng)計(jì)從源節(jié)點(diǎn)到預(yù)留發(fā)起節(jié)點(diǎn)間鏈路的狀態(tài)；當(dāng)此控制包到達(dá)預(yù)留發(fā)起節(jié)點(diǎn)時(shí)，預(yù)留發(fā)起節(jié)點(diǎn)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的鏈路信息為突發(fā)包選擇一個(gè)時(shí)間段，并同時(shí)向源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制包來(lái)預(yù)留該時(shí)間段；節(jié)點(diǎn)在收到控制包時(shí)，為突發(fā)包預(yù)留信道資源并立即配置光開關(guān)；源節(jié)點(diǎn)在收到預(yù)留成功通告時(shí)將突發(fā)包在數(shù)據(jù)信道上發(fā)出；緊接著，源節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)控制包來(lái)釋放信道資源。可以看出，在INI信令中，從源節(jié)點(diǎn)到預(yù)留發(fā)起節(jié)點(diǎn)與后向預(yù)留的雙向信令相同，從預(yù)留發(fā)起節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)與單向信令相同。

2.3.2逆雙向信令機(jī)制

2012年，Yuan等人提出了一種逆雙向信令機(jī)制（inverse twoway signaling）［15］，在該信令機(jī)制中，目的節(jié)點(diǎn)周期性地向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制包，用來(lái)統(tǒng)計(jì)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的光路上的鏈路狀態(tài)信息；源節(jié)點(diǎn)根據(jù)該信息為突發(fā)包選擇波長(zhǎng)和時(shí)間段，并使用類似于JET的方式發(fā)送突發(fā)包。可以看出，該信令機(jī)制使用單向方式發(fā)送突發(fā)包，但卻逆向使用了雙向機(jī)制中的鏈路狀態(tài)統(tǒng)計(jì)機(jī)制。

3　信令技術(shù)綜合比較

上述各種信令協(xié)議可以總結(jié)為表3-1。

表3-1　現(xiàn)有的OBS信令協(xié)議歸類

從信令的傳輸方式來(lái)看，由于雙向信令采用有保證的傳輸方式，故此其丟包率要遠(yuǎn)低于單向信令；但是，由于在雙向信令中突發(fā)包需要在源節(jié)點(diǎn)處等待預(yù)留成功通告，其數(shù)據(jù)的時(shí)延要遠(yuǎn)高于單向信令。

圖3-1　OBS信令協(xié)議性能的相對(duì)關(guān)系示意圖

從資源的預(yù)留方向來(lái)看，由于后向預(yù)留方式中會(huì)首先對(duì)鏈路的狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，故此后向預(yù)留方式的成功概率一般要略高于前向預(yù)留方式。

從光開關(guān)的配置時(shí)機(jī)來(lái)看，延遲配置在突發(fā)包到達(dá)時(shí)才配置光開關(guān)，不會(huì)造成帶寬資源的浪費(fèi)，故此其帶寬利用率要高于立即配置方式。

從資源的釋放方式來(lái)看，隱式釋放在突發(fā)包離開時(shí)就立即釋放信道資源，其帶寬利用率要略高于顯式釋放方式。

綜合上述內(nèi)容，對(duì)于時(shí)延和丟包率兩個(gè)性能參數(shù)，可以得到如圖3-1所示的OBS信令協(xié)議之間的相對(duì)關(guān)系示意圖。

4　結(jié)論

選擇單向還是雙向?qū)BS信令協(xié)議的性能影響最大。資源預(yù)留方向、光開關(guān)配置時(shí)機(jī)和信道的釋放方式也能對(duì)信令協(xié)議的性能產(chǎn)生一定的影響。另外，預(yù)測(cè)機(jī)制可以在一定程度上減小數(shù)據(jù)包的等待時(shí)延。

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李旭紅（1980—），女，河南鄭州人，碩士，中原工學(xué)院理學(xué)院講師，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)。

袁俊嶺（1980—），男，河南鄭州人，博士，鄭州輕工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院講師，主要研究方向：光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

楊麗華（1977—），女，河南鄭州人，碩士，中原工學(xué)院理學(xué)院講師，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61501406）；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目計(jì)劃（15A510015）；鄭州輕工業(yè)學(xué)院博士基金項(xiàng)目（2013BSJJ048）支持。