作 者:张振荣 袁驰 李正斌
服务器系统按照功能可分为以下两大类:
(1)交换及路由服务器系统
IP路由器提供IP包的路由和转发服务,ATM服务器提供信元的交换和路由服务,光交叉连接服务器提供光路交换和波长路由服务,波长转换服务器提供波长转换服务以避免波长竞争,光纤延迟线服务器提供信号的全光域延迟,另外还有MPLS服务器、信令服务器等等。
(2)链路及连接服务器
从服务的角度看,链路也看成服务器系统,如传送服务器提供信号接收及转发的收发服务器和提供信号放大的放大服务器、波长通道服务器为信号提供波长通道的服务等等。
按照在服务系统中的位置,服务器系统可分为接入服务器系统、节点服务器系统、链路服务器系统,其结构如图3所示。每一个用户请求的服务或业务提供商提供的服务,都可以看成是传送服务,该传送服务被边缘、节点、传输链路等,分解为接入服务、节点服务和链路服务等。
针对IP/WDM光网络如图4,其节点由路由器和光交叉连接(OXC)组成(图中虚线框),我们将该节点看成一个节点服务器系统(NS),该服务器系统还可以转换为电域服务器(ES)和光域服务器(OS)的组合。IP / WDM网络的服务系统是由节点服务器系统和链路服务器系统组成的复杂组合。
2 基于服务系统的光网络的性能分析
基于服务系统的光网络将光网络抽象为由接入服务器系统、节点服务器系统、链路服务器系统的复杂组合,因此光网络的性能与服务系统的性能是等效的。对服务系统进行分析,在已有条件下寻求提高服务系统性能的适合策略也就是提高了光网络的性能。在服务系统中,如公式(1)所示,光网络性能可表示为接入服务器系统性能、节点服务器系统性能、链路服务器系统性能有关的复杂的隐函数:
Nc=F(ASc,NSc ,LSc ) (1)
其中Nc为与网络性能有关的指标,可以是容量、阻塞、吞吐量、性价比、能耗等;ASc,NSc,LSc分别为接入服务器系统性能、节点服务器系统性能和链路服务器系统性能,可以是容量、带宽、存储、能耗、成本。
(1)接入服务器系统的特性
用户对带宽的需求不断增加导致接入服务器的带宽迅猛增长,呈超摩尔定律发展,其成本及能耗在不断下降。
(2)链路服务器系统的特性
随着DWDM和10 Gb/s、40 Gb/s的采用,光纤链路的巨大容量使得光网络中链路服务器容量很大,同时具有大量的波长通道。链路服务器的容量增长迅速,其成本及能耗相应地也随之下降。
(3)节点服务器系统的特性
光交换的方式决定了节点服务器的结构特性,波长变换服务器、光纤延迟线服务器及光逻辑器件的发展缓慢导致节点服务器容量增长缓慢,当前采用的技术的成本及能耗随着节点规模的增大快速上升。而光纤到户(FTTH)的广泛采用,新型网络业务如视频流成为网络的主流业务导致网络流量暴涨,对节点服务器系统产生巨大压力。
根据以上分析,当前网络用户带宽需求增长、传输链路容量增加不会坐等影响节点性能关键的全光缓存等光子器件的成熟,节点的能力就成为光网络最大的问题。针对接入服务器、节点服务器和链路服务器的特性,光网络的服务系统的性能提高可采用以下策略:
充分利用大容量链路服务器,以链路服务器容量换取节点服务器容量以提高系统性能;
利用接入服务器的数据单跳特性,降低对节点服务器容量的要求以提高系统性能。
3 基于服务系统的光突发交换网络方案
依据基于服务系统的光网络的性能分析,本文提出了双光纤链路服务器系统及接入服务器IP插空的光突发交换解决方案以提高光突发交换网络的性能,同时对两种方案的融合方案进行了仿真实验,下面对此两种方案及其融合仿真分别进行分析与说明。
3.1双光纤链路服务器系统光突发交换网络
WDM技术使得光纤链路的容量不断提高,当前的光网络架构不能充分及灵活地利用光纤链路的带宽资源,同时在已铺设的光缆中存在一些冗余的光纤。基于以上事实,我们提出了一种全新的光突发交换网络双光纤链路结构[7-9],即在网络服务器模型的链路服务器系统中,采用两个服务器模型代替现在的单服务器模型。其网络结构可抽象为双链路服务器系统的光突发交换网络,从性能分析来看,是采用了以大容量链路服务器来换取节点服务器容量以降低节点交换服务器的复杂度提高系统性能。此双链路服务器系统光突发交换网络结构如图5所示。
图5中所示的光突发交换网络中总共有m +1波长通道,其中λ0为控制通道,λ1,λ2……λm为数据通道。每根光纤提供双向的突发包的传输,定义一个方向的传输为主传输,则另外一个方向为从传输。在图5中,光纤0的从左至右的传输为主传输,从右至左为从传输。对于突发包数据的传输优先选择主传输方向的波长通道。在双光纤链路服务器系统的OBS网络中,由控制信道传送过来的BCP先被转换为电信号进行处理,有核心节点的处理对其进行调度。处理器将根据控制包的分析结果进行交换开关的配置,如果相应资源空闲则预约成功。当相应的突发数据包到达和离开核心节点时,需更新交换开关的配置信息。