OBS核心控制器結構設計與硬件化實現

O．引言
光突發交換(Optical Burst Switching，OBS)網絡是基于現有的技術條件，結合光線路交換和光分組交換的優點，有效實現IP over WDM的解決方案。OBS網絡包括核心節點和邊緣節點。核心節點的主要功能是根據突發控制包(BCP：Burst Contro1 Packet)提供的信息進行路由和信道資源調度、設置光交換矩陣，為突發數據包BDP (Burst Data Packet)預留全光通道。
OBS網絡的性能很大程度上取決于突發控制包在核心節點的處理速度，與OBS偏置時間(Offset Time)的大小直接相關。目前，用軟件的方法實現的基于JIT協議的核心節點，處理速度一般在ms量級。為了提高BCP包的處理速度，文獻用硬件化方法把JIT協議的突發控制包處理時間降到us量級。考慮到JIT協議調度算法的簡單性，調度處理速度很快，調度算法在獨立模塊中實現并沒有必要，反而會由于模塊的增加帶來額外的延時，而需要消耗更多的處理時間。本文提出了一種面向JIT協議的核心節點控制器的結構，將網絡層路由功能和OBS層信道調度功能整合到同一個模塊中處理，一方面，模塊的整合可以縮短BCP的處理時間；另一方面，該結構中，轉發是在調度之后再執行，使得路由選擇可以在最優的輸出端口沒有可用信道的情況下，選擇其它可行的輸出端口，再進行信道的調度，從而減少丟包的概率。

1 控制器的設計與實現
實現中選用了顯式建立、估算拆除的JIT(Just―In―Time)信令協議，該協議只有SETUP消息，沒有REALEASE消息。核心節點收到并完成SETUP消息的處理后，立即為其預留資源，并根據SETUP消息中包含的偏置時間和數據包長度估算出釋放資源的時間。
1．1 系統組成
圖l為OBS核心控制器系統框圖，分為接收模塊、幀解析模塊、交叉矩陣、發送模塊、路由和調度模塊。在各功能模塊之間都設置了緩存結構，使得各個模塊可以獨立的工作，從而在各模塊之間實現流水線式的工作方式。各模塊的主要功能如下：
接收模塊接收控制信道上的數據，恢復成以太幀后，寫入到接收緩存中。

幀解析模塊從接收緩存中讀取以太幀，解析出相應協議域信息，進行相應處理。如果不是BCP包，直接進行轉發操作；如果是BCP包，把調度相關信息發送給路由和調度模塊，并根據路由和調度模塊返回的消息進行轉發或丟棄。
路由和調度模塊負責實現網絡層的路由選擇功能和OBS層的信道調度功能，其中包含一個轉發路由表和一個信道資源庫，轉發路由表保存本節點的路由表信息，用于路由查詢；信道資源庫記錄本節點各輸出端口的數據信道資源占用情況，并負責控制光開關矩陣。
交叉矩陣將輸入緩存中的分組交換到輸出緩存中。發送模塊更新BCP包的偏置時間，再將其組成以太幀發送到控制信道上。
1．2 主要模塊的設計與實現
1．2．1 幀解析模塊
幀解析模塊負責解析幀的類型及幀的內容，并作部分網絡層協議及OBS層協議的處理，同時控制路由和調度模塊的工作。其主要工作可分為如下幾個部分：l、從接收緩存中讀取收到的數據包，并記錄接收到的時間，用于更新BCP包的偏置時間；2、網絡層協議的處理，包括類型信息、包長、目的網絡地址的獲取及TTL的更新等；3、OBS層協議的處理，包括偏置時問的計算及更新，對路由和調度模塊的控制等；4、對處理好的數據包，本地包上傳到本節點的網管模塊，需要繼續轉發的，則發送到輸出緩存中。