專利名稱：光脈沖串交換網擁塞控制的區分標記交換路徑的共享波長組的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及光脈沖串交換(“OBS”)網。更特別地，不是用來限制，本發明是指利用共享波長組(“ SWG”)來區分標記交換路徑(“LSP”)，用于OBS網的擁塞控制。
背景技術：
對互聯網業務的需求在近年來急劇增長。這種增長至少部分是由于互聯網和無線數據應用的快速發展和高速數字用戶線(“DSL”)的引入。為了支持這種日益增長的需求，光纖骨干鏈路可用的原始帶寬量已經增長了幾個數量級。在當前的光互聯網實施中，IP路由器根據IPU-T建議G.709“用于光傳輸網的網絡節點接口”(下文稱“G.709”)規定的數字包裝(wrapper)標準經同步光網絡(“SONET”)接口和波分復用(“WDM”)鏈路互聯。通過這種方式光傳輸的數據必須在每個節點電交換，由于相對較低的電處理速度，這極大地降低了光網絡的效率。
為了消除光-電-光(“O-E-O”)轉換，由此加速數據傳輸，下一代光系統正設計成全光網絡。這種光網絡的節點避免緩沖，因為目前沒有光形式的RAM。光波長交換(“OWS”)是基于電路交換的光網絡技術，它將特定波長的整個帶寬專用于特定的數據流。因為這種專用必須在另一個數據流使用它之前拆除，所以利用率很低。最近，已經開發了兩種額外的光網絡技術，每個都包括對OWS的改進。這些技術是光分組交換(“OPS”)和光脈沖串交換(“OBS”)。OPS提供較高的利用率，但是它承受較高的硬件實現復雜性。
相反，OBS提供基于脈沖串的交換，這不同于OWS而且是OPS的備選方式。OBS提供比OWS更高的利用率，具有中等的硬件實現復雜性。OBS是T比特骨干網的可行性方案，因為它允許在光域整個交換數據信道和在電域進行資源分配。OBS控制分組和控制分組之前相應的數據脈沖串分組從邊緣路由器在偏移時間隔開的時刻發送。每個控制分組包含為相應的數據脈沖串選擇路由通過光核心骨干網所需的信息，例如標記、脈沖串長度和偏移時間。控制分組經帶外光纖內控制信道發送，并在每個光交叉連接的控制器電處理，以做出路由選擇判定，例如選擇外出光纖和波長。光交叉連接配置成交換數據脈沖串，它期望在指定的偏移時間之后到達。然后該數據脈沖串在光域整個交換，由此消除邊緣路由器之間端到端路徑的電子瓶頸。
在OBS網絡中，碰撞會引起嚴重的問題，當脈沖串分組爭取每個節點相同的外出接口時碰撞會發生。如果另一個波長可用，則脈沖串分組利用該節點的波長轉換器轉換到該波長。如果沒有波長或光纖延遲線(“FDL”)可用，則一個脈沖串成功傳輸，而其余的脈沖串丟掉。出現阻塞事件的概率稱為脈沖串阻塞概率(“BBP”)或脈沖串丟失概率(“BDP”)。已經證明BBP會超出完全利用的OBS網的10％，根據在沒有FDL的每個接口的波長數目，這有助于脈沖串丟失。
如圖1所示，OBS網100包括三個主要的組件一個或多個邊緣路由器102、一個或多個邊緣節點104和一個或多個核心節點106。每個邊緣路由器102負責執行脈沖串過程，其中從遺留(legacy)接口接收的許多分組插入到脈沖串分組，遺留接口例如包括“通過SONET的分組”(“PoS”)、G比特以太網、通過ATM的IP和幀中繼。邊緣節點104和核心節點106具有相同的節點結構。節點104和106唯一的區別在于信令；具體的說，邊緣節點104通過用戶到網絡接口(“UNI”)連接到邊緣路由器102和通過網絡到網絡接口(“NNI”)連接到核心節點106。邊緣節點104還支持接入其它的網絡，例如G.709。
如前所述，OBS技術消除了脈沖串分組的O/E/O轉換，只有脈沖串首部分組(“BHP”)進行O/E/O轉換。圖2是一部分OBS網200的另一種說明。如圖2所示，脈沖串分組202和相應的BHP204經不同組的信道傳輸，這些組的信道分別稱為數據信道組(“DCG”)206和控制信道組(“CCG”)208。DCG206和CCG208的信道可以在相同或不同的光纖中物理運載。當BHP204從邊緣路由器210傳輸時，相應的脈沖串分組202在偏移時間212過去后從同一邊緣路由器210傳輸。BHP204在脈沖串202沿路徑到達每個節點214之前建立正向路徑。通常，偏移時間212只是足夠長到允許BHP204在沿路徑的OBS節點214處理。
圖3是用于IP通過OBS的通用多協議標記交換(“GMPLS”)實現的示范性OBS節點300的方框圖。如圖3所示，邊緣和核心OBS節點，例如節點300，主要包括光交換陣列302和交換控制單元(“SCU”)304。GMPLS路由選擇引擎(“GMRE”)306還包含在用于IP通過OBS的GMPLS實現情況中。GMRE306提供GMPLS能力，例如路由選擇和信令，以便定義基于明顯路由目標(“ERO”)的標記交換路徑(“LSP”)。脈沖串循著這條路徑通過整個OBS網。OBS節點300稱為OBS標記交換路由器(“LSR”)，如果利用GMPLS的話。
GMPLS控制板為網絡規劃者提供這樣的能力，即內在地設計更靈活的網絡，能夠自適應互聯網業務的敵對(hostile)特性。而且，集成GMPLS和OBS的主要優點在于GMPLS控制將降低與定義和維護單獨的OBS光層有關的許多復雜性。
OBS中的GMPLS使用與脈沖串分組有關的標記。為了在給定光纖的不同波長上轉發同一LSP的連續數據脈沖串，此標記只規定進入光纖到外出光纖映射。換句話說，GMPLS標記接合是基于光纖接口。脈沖串分組可以轉換到根據標記映射的外出光纖接口內的可用波長。如果沒有波長可用，則FDL308用于在節點300延遲脈沖串分組。
用于建立、拆除和維護LSP的實際信令可以利用標記分配協議(“LDP”)或資源預留協議(“RSVP”)來完成。業務工程所需的網絡拓撲和網絡資源信息利用擴充內部網關協議(“IGP”)廣告，該協議適當地擴展到鏈路狀態廣告(“LSA”)消息。OBS網絡的LSA消息運送脈沖串檔案以及分配和空閑的FDL容量和脈沖串檔案，它們可能包括這樣的信息，例如脈沖串的平均數和長度和平均BCP/BDP。
OBS網絡的主要問題是BDP/BBP。如前所述，如果波長或FDL都不可用，則脈沖串分組在擁塞OBS節點丟失。在高網絡利用率的情況下，BDP會超過10％。擁塞控制是脈沖串丟失問題的最佳解決方案；但是，迄今沒有任何建議用于OBS網的擁塞控制。這主要是由于這樣的事實，即盡管OBS技術是基于分組交換技術，但是在OBS節點不采用隊列。當OBS節點收到脈沖串分組時，該節點將脈沖串轉換成可用的外出波長，并將它傳送到下一個躍點或鏈路。脈沖串分組不在OBS節點處理或緩沖。相應的，基于緩沖管理技術的現有的擁塞控制算法無法消除無緩沖網絡，例如OBS的擁塞。
OBS網絡中脈沖串丟失問題的一種解決方案是將波長數目與網絡中LSP匹配；也就是說，為每個LSP分配單獨的波長。這種方案非常昂貴而且會導致帶寬未使用部分的浪費。相應的，該方案通常被認為是不可接受的。
另一種方案是降低造成擁塞的LSP的脈沖串數據率。上述引用的相關申請(這里并入其全文作為參考)建議了這種方案的一種形式，即涉及上行資源管理傳播(“URMP”)算法的實現。URMP算法有利地通過使用可升級的反壓力(backpressure)算法提供了用于降低無緩沖網絡，例如OBS網絡擁塞的技術。
在OBS網絡建立LSP期間，標記接合是基于光纖接口，不規定波長。因此當脈沖串到達時，可以選擇任何可用的波長。每個LSP的這種廣范圍的波長候選導致兩個問題。第一個這里稱為“LSP區分問題”，是由于這樣的事實所導致，即在利用上述相關申請所述的URMP算法或一些其它的擁塞控制算法的OBS網絡中，當LSP擁塞時，假設相關的OBS節點觸發擁塞所涉及的所有LSP的擁塞控制。但是，如果OBS節點不能區分哪個LSP影響到擁塞，則它需要包括該節點的所有LSP。因此，在此方案中，擁塞所涉及的LSP將認為是光纖組中的LSP；也就是說，在該擁塞節點使用同一外出光纖接口的所有LSP。相應的，大量的LSP不必包含在擁塞控制算法中。
第二個問題這里稱為“調度問題”，是當脈沖串到達OBS節點時，該節點應當掃描所有的波長范圍以發現最適當的用于轉換的波長。這種掃描必須在脈沖串的檢測和同步之間非常短的時間段內完成。如果OBS節點利用復雜的調度算法，例如最新可用未調度信道(“LSUC”)或具有空填充的LAUC，選擇用于轉換的波長無法在必要時間內完成，如果波長范圍較大時。

發明內容
本發明包括通過定義共享波長組(“SWG”)區分造成OBS節點擁塞的LSP的技術，該共享波長組(“SWG”)使特定的一組波長專用于每個LSP。LSP區分原理利用SWG區分哪些LSP由于造成擁塞而被涉及在擁塞控制算法，例如URMP算法。
在一個實施例中，在建立LSP期間，上行OBS節點建議SWG支持用于雙向LSP的雙向波長轉換。在建議SWG波長時，上行OBS節點計算每個波長的有效帶寬以便為SWG選擇較少占用的波長。此方案最小化新LSP的SWG與現有LSP的SWG的重疊；而且它提供某種防止擁塞的措施。下行OBS節點在傳輸通用標記上行期間一個躍點一個躍點地分配SWG。
LSP為路徑上的每個躍點具有不同的SWG。在發送脈沖串到下一個躍點之前，進入的脈沖串分組將轉換成與其LSP所屬SWG內的任何可用波長。
在一個實施例中，只有LSP的SWG與擁塞LSP的SWG重疊，LSP才標記為造成擁塞。在一個備選實施例中，只有當LSP的SWG與擁塞LSP的SWG之間的重疊超過預定門限時，LSP才標記為造成擁塞。
在一個方面，本發明包括將共享波長組(“SWG”)分配到光網絡中兩個節點之間的標記交換路徑(“LSP”)的方法，該方法包括步驟對于每個LSP，第一節點向第二節點廣告與第一和第二節點之間鏈路的LSP有關的建議的SWG，建議的SWG包括一組建議的波長；第二節點選擇建議SWG的至少一個建議的波長，選定的至少一個建議的波長包括與第一和第二節點之間鏈路的LSP有關的實際SWG。
在另一個方面，本發明包括利用共享波長組(“SWG”)識別參與光網絡擁塞的標記交換路徑(“LSP”)的方法，其中每個SWG與兩個節點之間的LSP有關，并包括一組波長，該方法包括步驟在節點檢測擁塞的LSP；和在該節點識別與一SWG有關的LSP，該SWG與和擁塞LSP有關的SWG重疊。
在另一個方面，本發明包括用于將共享波長組(“SWG”)分配到光網絡中兩個節點之間的標記交換路徑(“LSP”)的裝置，包括第一節點和經光纖鏈路連接到第一節點的第二節點；其中第一節點向第二節點廣告與第一和第二節點之間光纖鏈路的LSP有關的建議的SWG，建議的SWG包括一組用于光纖鏈路的LSP建議的波長；其中第二節點選擇建議的SWG的至少一個建議的波長，選定的至少一個建議的波長包括與第一和第二節點之間鏈路的LSP有關的實際SWG。
在另一個方面，本發明包括用于將共享波長組(“SWG”)分配到光網絡中第一和第二節點之間的標記交換路徑(“LSP”)的裝置，包括在第一節點的裝置，用于向第二節點廣告與第一和第二節點之間鏈路的LSP有關的建議的SWG，建議的SWG包括一組建議的波長；在第二節點的裝置，用于選擇建議SWG的至少一個建議的波長，選定的至少一個建議的波長包括與第一和第二節點之間鏈路的LSP有關的實際SWG。
在另一個方面，本發明包括利用共享波長組(“SWG”)識別參與光網絡擁塞的標記交換路徑(“LSP”)的裝置，其中每個SWG與兩個節點之間的LSP有關，并包括用于兩個節點之間LSP的一組波長，該裝置包括裝置，用于在節點檢測擁塞的LSP；和裝置，用于在該節點識別與一SWG有關的LSP，該SWG與和擁塞LSP有關的SWG重疊。


當結合附圖參考下文的詳細描述時可以更完整地理解本發明，其中圖1說明示范性OBS網的方框圖；圖2說明一部分示范性OBS網的方框圖；圖3說明OBS網的示范性節點；圖4A和4B說明根據本發明的一個實施例定義OBS網的數據信道組(“DCG”)的每個光纖內的共享波長組(“SWG”)；圖5A說明根據本發明的一個實施例的WAVELENGTH_SET目標的格式；圖5B說明根據本發明的一個實施例的ALLOCATED_SET目標的格式；圖6說明根據本發明的一個實施例在OBS網建立LSP期間將圖5A和5B所示的WAVELENGTH_SET和ALLOCATED_SET目標用于建立SWG；圖7A-7C說明根據本發明的特征用于根據三個選項進行擁塞控制的LSP區分；圖8說明根據本發明的一個實施例的用于組合使用SWG和擁塞控制算法有效性的模擬研究的網絡拓撲；圖9是根據本發明的一個實施例的用于組合使用SWG和擁塞控制算法有效性的模擬研究的每個LSP的脈沖串業務到達模型；和圖10-13是說明利用圖8網絡拓撲和圖9脈沖串業務到達模型進行模擬研究結果的圖。
具體實施例方式
附圖中，相同或類似的元件在整個附圖中用相同的附圖標記表示，所述的各種元件不必按比例畫出。
應當注意這里所述的本發明可以有利地在其它類型的OBS網、以及其它類型的分組交換網和通常GMPLS網絡中實現。
圖4A是示范性OBS網絡400的方框圖，其中實現本發明的一個實施例。網絡400包括入口邊緣路由器402、多個OBS節點404A-404D、和出口邊緣路由器406。假設LSP在入口邊緣路由器402和出口邊緣路由器406之間通過OBS節點404A和404B建立。該LSP具有三個躍點408A(在入口邊緣路由器402和OBS節點404A之間)、408B(在OBS節點404A和OBS節點404B之間)、408C(在OBS節點404B和出口邊緣路由器408之間)。在每個躍點的數據信道組(“DCG”)410具有兩個光纖鏈路412a和412b。
假設為了這樣一個例子，即GMRE(未示出)選擇光纖鏈路412b用于第一躍點408a、選擇光纖鏈路412a用于第二躍點408b、和選擇光纖鏈路412a用于第三躍點408c。
圖4B更詳細地說明躍點408b。如圖4B所示，已經選定用于躍點408b的光纖鏈路412a包括多個波長420。在所說明的例子中，LSP可以選擇兩個SWG422a、422b的其中一個，它們分別包括四個和兩個波長420。應當注意SWG422a、422b只對光纖鏈路412a內的節點404a和404b之間的特定LSP有效。
GMPLS結構允許上行節點建議目標內的標記設置，稱為Label_Set。此目標用于RSVP控制板在建立路徑時發送的路徑消息中。下行節點選擇標記設置內的標記并利用Resv消息通知上行節點。同樣，根據一個實施例，當邊緣OBS節點從入口邊緣路由器收到標記請求時，邊緣OBS節點將WAVELENGTH_SET目標插入路徑消息以便在將它轉發到下行OBS節點之前定義SWG。
WAVELENGTH_SET目標的格式包括如下-行為字段
-波長，{λ1、λ2、λ3、...λN}每個SWG的范圍利用一個或多個WAVELENGTH_SET目標定義。特別是，具體的波長可以分別經行為零(0)或行為一(1)加入SWG或從SWG排除。波長范圍可以分別經行為二(2)或行為三(3)加入SWG或從SWG排除。缺少任何WAVELENGTH_SET目標都意味著所有的波長都可接受。一旦收到路徑消息，接收OBS節點將對波長的選擇限制到SWG中的波長。OBS節點可以根據它們自己的限制在將路徑消息轉發到下一個躍點之前刪除WAVELENGTH_SET目標和增加新的WAVELENGTH_SET目標。
當上行OBS節點建議SWG的范圍時，應當盡可能地使它更寬。在對于建議SWG的通常情況下，上行節點只排除由于特定的限制它不可能使用的波長。波長選擇算法將在下文詳細描述。最后，如果下行節點無法從建議的SWG分配用于上行節點的SWG，則必須為上行節點生成具有“SWG分配問題”標識的PathErr消息。
WAVELENGTH_SET目標的格式如圖5A所示。
以上述方式建議SWG的目的在于最小化節點的波長轉換次數和允許在OBS實現雙向LSP，從而允許相同的SWG用于兩個相鄰節點之間的上行和下行鏈路。單向LSP的唯一的增加是上行標記加入路徑消息。
在轉發路徑消息內的WAVELENGTH_SET目標之前，OBS節點確定選擇哪些波長用于建議。此建議最初是根據兩個標準，包括上行和下行SWG內波長的雙向波長轉換能力和SWG所建議候選波長的有效帶寬。特別是，對于第二個標準，如果新的有效帶寬低于特定門限，則該波長無法用于SWG建議。這是為了防止分配已經被現有LSP過度使用的波長。
候選波長的有效帶寬依賴使用該波長的LSP和數目和它們的需求。例如，假設LSP在每個躍點的SWG的波長之中具有均勻的業務分配，則波長λk的有效帶寬可以定義為Effλk=Cλk-Σ∀λk∈Gi,mRi/Gi,m]]>
其中Effλk是波長λk的有效帶寬，Cλk是波長λk的總容量，Ri是分配給LSP i的帶寬，Gi，m是分配在躍點m的LSP i的SWG中的波長數目，求和是對在躍點m的SWG內波長為λk的所有LSP進行。如果Effλk≤門限，波長λk不為任何新的LSP請求分配。
SWG根據一個躍點一個躍點的分配。當OBS節點收到Resv消息中的通用標記目標時，OBS節點將與該通用標記有關的ALLOCATED_SET目標封裝入Resv消息中。通用標記在Resv消息中沿上行方向傳輸。
ALLOCATED_SET目標的格式包括如下-行為字段-波長，{λ1、λ2、λ3、...λN}SWG的實際范圍經ALLOCATED_SET目標定義，它也在Resv消息中上行傳輸。建議SWG中的具體波長可以分別經行為零(0)或行為一(1)定義SWG的實際范圍或從SWG的實際范圍內排除。建議SWG的波長范圍可以分別經行為二(2)或行為三(3)定義SWG的實際范圍或從SWG的實際范圍內排除。缺少任何ALLOCATED_SET目標都意味著建議SWG中的所有的波長都可接受。因此，SWG的實際范圍包括建議SWG內的所有波長。
ALLOCATED_SET目標的格式如圖5B所示。
當刪除單向或雙向LSP時，SWG從每個節點刪除。GMPLS-RSVP-TE擴展例如經ACCEPTABLE_LABEL_SET目標對標記錯誤提供某種通知。類似的目標ACCEPTABLE_WAVELENGTH_SET可用于PathErr和ResvErr消息中。
圖6說明在OBS網600中建立LSP期間建立SWG的建立過程。入口邊緣路由器602發出包括通用標記請求和Label_Set的路徑消息604。當邊緣OBS節點606收到包含標記請求的路徑消息604后，它為新的LSP建立建議的SWG。建議的SWG包括一組波長，OBS邊緣節點606經包含WAVELENGTH_SET目標的路徑消息610向核心OBS節點608廣告這組波長。邊緣OBS節點606選擇圖5用附圖標記611表示的建議SWG，包含波長組{λ1-λ10}和{λ15-λ20}。在說明的例子中，沒有選擇這組波長{λ11-λ14}，因為每個波長的有效帶寬確定為低于門限，由于這些波長被其它現有的LSP過度使用。
然后核心OBS節點608建立建議的SWG({λ5-λ12}和{λ15-λ20})，廣告給下一個躍點。圖5用附圖標記612表示的建議SWG經包含適當WAVELENGTH_SET目標的路徑消息610廣告給邊緣OBS節點614。當邊緣OBS節點614收到路徑消息616時，節點提取或“POPs”WAVELENGTH_SET目標，它稱為末前目標提取(“POP”)。在圖5用附圖標記620表示的目標POP之后，OBS節點614只經路徑消息626向出口邊緣路由器624發送通用標記請求和標記設置目標。
出口邊緣路由器624發出包含指定到入口邊緣路由器502的通用標記的Resv消息628。當邊緣OBS節點614收到該Resv消息時，它可以刪除由OBS節點608發出的建議SWG612內的一些波長。在說明的例子中，OBS節點614刪除波長λ5、λ6、λ23、λ24、和λ25，它利用ALLOCATED_SET目標向OBS節點608建議它的選擇，它插入到發往節點608的Resv消息603中。通常，OBS節點可以由于某種物理限制，例如端口故障或該端口缺乏波長轉換能力而從建議的SWG中刪除某些波長。
當OBS節點608收到Resv消息603時，它從建議的SWG612中刪除ALLOCATED_SET目標定義的波長，并創建實際的SWG632。當OBS節點608收到與此LSP有關的脈沖串時，它在該脈沖串發送到OBS節點614之前將該脈沖串轉換成實際SWG內任何可用的波長。
然后，OBS節點608用新的ALLOCATED_SET目標替換ALLOCATED_SET目標，該新的ALLOCATED_SET目標表明應當從它自己和OBS節點606之間的建議SWG611刪除的波長。在這個例子中，OBS節點608對用于OBS節點606和節點608之間躍點的建議SWG611沒有限制；相應的，沒有ALLOCATED_SET目標插入到由節點608發往節點606的Resv消息634中。因此，OBS節點606的實際SWG636與以前在路徑消息610中廣告給OBS節點608的建議SWG611相同。OBS節點606是Resv消息中ALLOCATED_SET目標的POP節點。換句話說，節點606從Resv消息中提取ALLOCATED_SET目標。OBS節點606將Resv消息638轉發到入口邊緣路由器602。最后，在每個躍點路徑和SWG為LSP建立，如附圖標記640所示的路徑表示。末前躍點提取(“PHP”)(指的是LSP的結尾)在出口邊緣路由器624出現。在出現PHP以后，路由器624在將LSP轉發到下一個節點之前提取與該LSP有關的GMPLS首部。在此點，除GMPLS以外的技術，例如IP或ATM負責轉發。
應當注意，這里所述的用于確定共享波長組的技術也可用于基于時隙的OBS中。特別是，在基于時隙的OBS中，其中OBS分組將利用任何波長的時隙，應用SWG的概念，時隙分配的多個周期可以為每個OBS流定義。因此，不是上述的將多個波長放入WAVELENGTH_SET目標，而是定義SLOT_SET目標，該目標將包含許多周期，例如2、4和5，這意味著OBS流可以使用時隙數目例如可以是2或4或5的倍數的時隙，但不能是3的倍數。在另一個例子中，該系統可以這樣定義，即OBS流可以使用時隙數目為SLOT_SET的最后一個數字(例如，2、4、或5)的任何時隙，而不是其它。在這種情況下，OBS交換應當利用一些光纖延遲線以便將OBS脈沖串融入其中一個定義的時隙中。
OBS節點確定特定LSP擁塞的其中一種方式是通過檢測該LSP的BBP超過門限值。根據一個實施例的特征，當檢測到擁塞時，擁塞節點可以應用下面的其中一個過程來區分擁塞的LSP。
首先，如果節點不利用這里教導的SWG，而是使用光纖組，OBS節點包括使用相同外出光纖接口的所有LSP作為擁塞的LSP。假設為了下面的例子，即K個LSP爭用同一個外出光纖接口，其中K是一到幾千之間的一個數。如果該節點使用本發明的SWG技術，則該節點可以應用下面的其中一個方案。
首先，OBS節點可以包括具有其SWG中至少一個波長的所有LSP，這些SWG與擁塞LSP的SWG重疊。或者，OBS節點可以包括一LSP，當且僅當該LSP的SWG和擁塞LSP的SWG之間的重疊超過門限時，該門限定義為C(SWGx，SWGi)≥c，i＝1，...K其中SWGx是擁塞LSP的SWG，SWGi是LSPi的SWG，K是利用同一外出光纖接口作為擁塞LSP的LSP數目，C(SWGx，SWGi)是重疊率，c是門限。
假設K是上面給出的利用同一外出光纖接口作為擁塞LSP的LSP數目，K1是具有與擁塞LSP有關的一個或多個波長的LSP數目，K2是SWG重疊率超過門限的LSP數目。在這種情況下，每種情形URMP算法所涉及的LSP數目具有下面的屬性K＞＞K1≥K2圖7A-7C說明用于光纖組和SWG的LSP區分算法的影響。假設LSPx擁塞。圖7A描述光纖組(無SWG)配置，其中一組LSP(LSP1、LSP2、LSP3和LSPx)可以選擇外出光纖702內任何可用的波長700。如果擁塞的OBS節點不能區分哪些LSP應當被認為參與擁塞，則包括所有的LSP。
圖7B描述這里所述的SWG技術的配置，其中如果LSP的SWG和擁塞LSP的SWG具有至少一個重疊波長，則該LSP識別為參與擁塞。在說明的例子中，SWG711、712、和713已經分別為LSP1、LSP2、和LSP3定義。SWG714已經為LSPx定義。在這種情況下，LSP1、LSP2、和LSP3被認為參與擁塞，因為SWG711、712、和713與LSPx的SWG714重疊。
圖7C說明這里所述的SWG技術的，其中如果LSP的SWG和擁塞LSP(LSPx)的SWG之間的重疊超過門限，則該LSP識別為參與擁塞。在這種情況下，只有LSP1和LSP2被認為參與擁塞；SWG713和SWG714之間的重疊小于預定門限。
節點級調度算法被認為是在OBS節點為每個數據脈沖串選擇可用波長。一些OBS調度算法是最新可用未調度信道( “LAUC”)、具有空填充的LAUC(“LAUC-VF”)，第一擬合(“FF”)和FF-VF。注意LAUC-VF算法通常給出最佳結果。
基于LAUC的調度算法掃描外出光纖內的所有波長范圍。該算法為要傳輸的脈沖串選擇最新可用的未調度波長。光纖可能具有幾百個波長。LAUC應當掃描所有的波長并在從光纖的脈沖串實現和脈沖串同步開始的短時間內比較它們。通過為每個LSP定義SWG，OBS節點可以掃描較少的波長用于調度，從而降低調度延遲。
為了確保有效地選擇包含在特定LSP的SWG的波長，采用“SWG觸發算法”。SWG觸發算法如下操作。首先，當OBS節點有少量的LSP用于外出光纖時，它不為LSP建議任何SWG。在此背景下，少量的LSP定義為少于外出光纖接口波長數目的LSP數目。當LSP數目超過用于外出光纖接口的波長數目時，OBS節點為將使用光纖接口的每個新進入的LSP請求建議SWG。沒有被分配任何SWG的LSP總是定義為參與該節點的擁塞。
上述的SWG觸發算法提供少量LSP期間類似波長交換的優點。當網絡容易擁塞時，波長根據SWG而被有效分配和控制。
圖8-13說明驗證這里所述本發明實現功效的模擬研究。圖8是一部分OBS網絡800的拓撲圖，其中上述相關專利申請(這里并入其全文作為參考)的URMP算法以及這里所述的實施例被實現。如圖8所示，網絡部分800包括三個入口邊緣路由器802A、802B、和802C。假設已經建立750個LSP。還假設這些LSP的250個從邊緣路由器802A通過節點802D和802E到達核心節點802F，這些LSP的250個從邊緣路由器802B通過節點802D和802E到達核心節點802F，剩余的250個從邊緣路由器802C通過節點802E到達核心節點802F。每個光纖具有容量為10Gpbs的64個信道(波長)。還假設該網絡采用JET方案，其中每個節點的資源只在脈沖串期間預留。
圖9說明用于網絡模擬研究的網絡800的每個LSP的脈沖串業務到達模型900。該模型900包括三個狀態，包括分別用附圖標記902、904和906標明的開狀態、關狀態和空閑狀態。開狀態902相應于指數脈沖串到達。定義在此狀態902的平均脈沖串到達率以便提供用于64個信道的鏈路的100％的鏈路使用率。相應的，開狀態902的平均到達率大致是每個LSP每秒88個脈沖串分組。關狀態904的平均到達率是零。每個狀態902、904的任期時間(sitting time)也呈指數分布。
在下述的例子中，假設開狀態902和關狀態904的平均任期時間是一秒。開狀態902的平均任期時間在0.5和0.9秒之間。因此，關狀態904的平均任期時間是0.5秒和0.1秒之間。在一個狀態902、904的任期時間過去后，LSP以0.5的概率轉換到另一個狀態904、902，或它以相同的概率呆在同一狀態。
每個LSP花每40秒周期的后20秒呆在空閑狀態906。空閑狀態906的原因在于URMP算法使每個LSP隊列增大，這導致過大的隊列大小和這里所述模擬的事件分配問題。因此，建立空閑狀態906以中和入口邊緣路由器的LSP隊列。空閑狀態906的任期時間是可確定的。當20秒的空閑周期到期時，LSP以0.5的概率轉換到開狀態902或關狀態904。脈沖串分組的長度也呈指數分布。平均脈沖串長度是18K字節。最大和最小脈沖串長度是19和17K字節。基于時隙的傳輸周期的時隙時間定義為19.01K字節，以便運送最大長度的脈沖串。模擬運行是50,000,000個脈沖串到達。
收集下面的參數-脈沖串阻塞百分比(“BBP”)-平均脈沖串傳輸延遲-具有URMP目標的RSVP分組數(每秒)平均脈沖串傳輸延遲包括脈沖串傳輸延遲、傳播延遲和信道訪問延遲，信道訪問延遲是由于URMP的時隙傳輸方案。
圖8所示的網絡拓撲首先不用URMP算法模擬，利用光纖、SWG-32、和SWG-48。SWG-N表示LSP只分配64個波長中的N個波長。然后用URMP算法模擬同一拓撲。第一擬合算法用于在光纖或SWG-N分配波長。
圖10說明BBP對開狀態的平均任期時間。圖10說明應用和未用URMP算法時的平均BBP。當沒有應用URMP時，光纖(“無URMP-無SWG”)的BBP從1.72×10-4增加到0.33，開狀態的平均任期時間從0.5增加到0.9，如線1000所示。沒有應用URMP的SWG-48(“無URMP-48SWG”)給出非常類似的結果，如線1002所示。沒有應用URMP的SWG-32(“無URMP-32SWG”)在0.5的平均任期時間引入略高的BBP(3.93×10-4)，如線1004所示。注意大多數脈沖串阻塞在節點E和F之間的鏈路發生，因為它運載所有的750個LSP。節點D和E之間的鏈路運載500個LSP，其余的鏈路運載250個LSP。
當應用URMP算法時，每個LSP隨機從750個時隙中選擇64個時隙，和沒有SWG的64個信道。沒有SWG的URMP(“URMP-無SWG”)給出全負荷系統的大約5.5％的BBP，如線1006所示。在SWG-N選擇中，每個LSP再次從64個信道中隨機選擇N個時隙，一些時隙等于該過程所涉及的LSP數目。因此，具有SWG-N的URMP隨著平均任期時間的增加而引入較少的BBP，因為LSP選擇較少的時隙量。當平均任期時間增加時，具有SWG-32的URMP(“URMP-32SWG”)和具有SWG-48的URMP(“URMP-48 SWG”)分別產生2.1％和2.4％的BBP，如線1008和1010所示。但是，URMP-32SWG的BBP在0.8的平均任期時間達到6.4。URMP-48SWG的BBP在0.82的平均任期時間達到15.68％。而且，URMP-32SWG和URMP-48SWG在0.5的平均任期時間分別引入1.33×10-3和6.49×10-4的BBP。這是因為隨著平均任期時間的增加，URMP過程涉及的LSP數目增加，導致URMP周期內的時隙數目增加。
時隙數目的增加允許系統更成功地將時隙分配給LSP。當URMP周期內的時隙數目較少時，有效的LSP爭用同樣少量的時隙。如前所述，每個LSP選擇750個時隙中的64個時隙和64個信道用于沒有SWG的URMP。如果每個LSP選擇較少量的時隙，例如32而不是64，則BBP急劇下降為10-7的程度。但是，另一方面，它引入顯著的脈沖串延遲量，即使在平均任期時間是0.5時。當平均任期時間是0.5時平均脈沖串傳輸延遲是不可接受的6秒。
圖11說明開狀態下平均脈沖串傳輸延遲對平均任期時間。圖12說明平均脈沖串傳輸延遲對BBP。平均脈沖串傳輸延遲包括脈沖串傳輸延遲、傳播延遲、和信道訪問延遲，信道訪問延遲是由于URMP中的時隙傳輸方案。無URMP系統的平均脈沖串傳輸延遲是4.48×10-5，它只包括傳輸和傳播延遲。參見圖11，具有光纖的URMP(“URMP-無SWG”)引入較高的延遲，直到0.8的平均任期時間，如線1100所示。具有SWG-32的URMP(“URMP-32SWG”)引入更多的延遲，但降低了BBP，如線1102所示。具有SWG-48的URMP(“URMP-48SWG”)在平均任期時間超過0.92以后引入比URMP-無SWG更多的延遲，如線1104所示。
參見圖12，如線1200所示的SWG-32(“URMP-32SWG”)比如線1202所示的SWG-48(“URMP-48SWG”)引入較少的延遲，直到4×10-3的BBP。在此點以后，SWG-32隨著BBP的增加引入更高的延遲。但是，當BBP開始再次下降時，SWG-32也引入比SWG-48更少的延遲。在大致2％，SWG-32的延遲又超過SWG-48。當BBP增加到5×10-2時，如線1204所示的無SWG的URMP(“URMP-無SWG”)引入這三種方案中最高的延遲。簡言之，當業務負荷較少時SWG-N方案引入較少的延遲，當負荷急劇增加時，SWG-N方案通過引入更多的延遲而降低BBP。
圖13說明具有URMP目標的已傳輸RSVP分組的平均數對開狀態的平均任期時間。注意假設擁塞節點只對擁塞期間URMP-無SWG的有效LSP發出RSVP分組。對于SWG-32和-48(分別為“URMP-32SWG”和“URMP-48SWG”)方案，結果分別由線1300和1302說明，只包括有效LSP，其SWG組由有效LSP占用50％。SWG-N方案當平均任期時間較小時引入較少的RSVP分組。當平均任期時間超過大致0.76時，SWG-32開始發出比URMP-無SWG更多的RSVP分組，其結果由線1304表示。原因在于在空閑時間段內，URMP-無SWG快速清空隊列中的LSP。但是，SWG-32無法清空隊列，邊緣路由器繼續發出RSVP分組直到所有的隊列為空，即20秒或所有的空閑周期。當平均任期時間增加時，所有的方案會聚到相同數目的RSVP分組，它等于有效LSP。
相應的，可以得出這樣的結論，即本發明的URMP算法提供超越現有技術的多個優點。首先，URMP算法提供重疊擁塞可以合并成一個擁塞的方式。而且，該算法同步造成同一擁塞的入口邊緣路由器。通過同步的開始，入口邊緣路由器將其傳輸類型從異步轉換成具有控制數據率的基于時隙的傳輸，由此保證較少的脈沖串碰撞/丟失。最后擁塞狀態持續直到擁塞拆除，類似于RSVP中的Resv和路徑狀態拆除過程。
基于上文的詳細描述，顯然，本發明有利地提供了一種用于提供OBS網擁塞控制的新穎而有效的方案。特別是，本發明提供可升級的后壓力方法，它適應OBS網中數據流的數據率，并響應于擁塞事件的檢測將傳輸類型從異步變成具有速率控制方案的時分復用(“TDM”)。
相信本發明的操作和結構從上文的詳細描述中變得更加明顯。雖然所示和所述的本發明的示范性實施例已經標記為優選，但是應當很容易理解可以做出各種改變和修改，而沒有超出所附權利要求書闡明的本發明的范圍。
權利要求
1.一種利用共享波長組(“SWG”)識別參與光網絡擁塞的標記交換路徑(“LSP”)的方法，其中每個SWG與兩個節點之間的LSP有關，并包括一組波長，該方法包括步驟在節點檢測擁塞的LSP；和在該節點識別與一SWG有關的LSP，該SWG與和擁塞LSP有關的SWG重疊。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，識別的LSP被認為參與擁塞。
3.根據權利要求1的方法，還包括步驟確定與識別的LSP有關的SWG和與擁塞的LSP有關的SWG之間的重疊是否超過預定門限值；其特征在于，如果該重疊超過預定門限值，則識別的LSP被認為參與擁塞。
4.根據權利要求3的方法，其特征在于，被認為參與擁塞的每個LSP包含在擁塞控制算法中。
5.一種用于將共享波長組(“SWG”)分配到光網絡中兩個節點之間的標記交換路徑(“LSP”)的裝置，該裝置包括第一節點；經光纖鏈路連接到第一節點的第二節點；其中第一節點向第二節點廣告與第一和第二節點之間光纖鏈路的LSP有關的建議的SWG，建議的SWG包括一組用于光纖鏈路的LSP建議的波長；以及其中第二節點選擇建議SWG的至少一個建議的波長，選定的至少一個建議的波長包括與第一和第二節點之間鏈路的LSP有關的實際SWG。
6.一種利用共享波長組(“SWG”)識別參與光網絡擁塞的標記交換路徑(“LSP”)的裝置，其中每個SWG與兩個節點之間的LSP有關，并包括用于兩個節點之間LSP的一組波長，該裝置包括裝置，用于在節點檢測擁塞的LSP；和裝置，用于在該節點識別與一SWG有關的LSP，該SWG與和擁塞LSP有關的SWG重疊。
7.根據權利要求6的裝置，其特征在于，識別的LSP被認為參與擁塞。
8.根據權利要求6的裝置，還包括裝置，用于確定與識別的LSP有關的SWG和與擁塞的LSP有關的SWG之間的重疊是否超過預定門限值；其特征在于，如果該重疊超過預定門限值，則識別的LSP被認為參與擁塞。
9.根據權利要求8的裝置，其特征在于，被認為參與擁塞的每個LSP包含在擁塞控制算法中。
10.根據權利要求7的裝置，其特征在于，被認為參與擁塞的每個LSP包含在擁塞控制算法中。
全文摘要
本發明公開了一種通過定義共享波長組(“SWG”)區分在OBS節點造成擁塞的LSP的技術，該共享波長組(“SWG”)使特定的一組波長專用于每個LSP。在一個實施例中，在建立LSP期間，上行OBS節點建議SWG支持用于雙向LSP的雙向波長轉換。在向SWG建議波長時，上行OBS節點計算每個波長的有效帶寬以便為SWG選擇較少占用的波長。下行OBS節點在傳輸通用標記上行期間一個躍點一個躍點地分配SWG。在一個實施例中，只有LSP的SWG與擁塞LSP的SWG重疊，LSP才標記為造成擁塞。在一個備選實施例中，只有當LSP的SWG與擁塞LSP的SWG之間的重疊超過預定門限時，LSP才標記為造成擁塞。
文檔編號H04Q11/00GK1449163SQ0310864
公開日2003年10月15日 申請日期2003年4月2日 優先權日2002年4月3日
發明者蒂姆辛·奧祖格, 多明克·維切爾 申請人:阿爾卡塔爾公司