پیش‌نویس:سوئیچینگ انفجاری نوری

سوئیچینگ انفجاری نوری (Optical burst switching (OBS)) یک تکنیک مخابرات نوری است که امکان سوئیچینگ یا تعویض زیرطول ­موجی پویا را برای داده ها فراهم می کند. این تکنیک به عنوان وجه حد وسطی میان سوئیچینگ بسته­ نوری کامل(optical packet switching (OPS))  و سوئیچینگ مدار نوری ایستا (optical circuit switching (OCS)) در نظر گرفته می شود. روش انفجاری نوری با این دو پارادایم متفاوت است زیرا کنترل اطلاعات در OBS به طور جداگانه در یک کانال اپتیکی رزرو شده و قبل از خود بار داده ارسال می شود. سپس این سیگنال‌های کنترلی می‌توانند به صورت الکترونیکی پردازش شوند تا امکان راه‌اندازی به موقع یک مسیر نوری اپتیکی برای انتقال داده ای که به زودی به آن می‌رسد، فراهم شود، که به عنوان رزرو تاخیری نیز شناخته می شود.

هدف

هدف از سوئیچینگ انفجاری نوری، ارائه دانه بندی پویا زیرطول موجی با ترکیب بهینه الکترونیک و اپتیک است. این سوئیچینگ مجموعه ای از بسته های با ویژگی مشابه را به عنوان انفجار یا همان burst در نظر می گیرد. بنابراین، دانه بندی آن، نسبت به سوئیچینگ مدار نوری ظریف تر است. همچنین نسبت به مسیریابی طول­موجی انعطاف پذیری پهنای باند بیشتری را ارائه می دهد، اما به فناوری سوئیچینگ و کنترل سریعتری نیاز دارد. این تکنیک را می توان برای تحقق بخشیدن به تمام ارتباطات نوری پویا نقطه به نقطه استفاده کرد.

روش

در سوئیچینگ انفجاری نوری، بسته ها به صورت انفجار داده­ها در لبه شبکه جمع می شوند تا بار داده را به طور کلی تشکیل دهند. طرح های مونتاژ مختلفی بر اساس زمان و/یا اندازه وجود دارد (برای این منظور میتوانید به سوئیچینگ انفجاری مراجعه کنید). این تکنیک دارای جداکننده بین صفحه کنترل و صفحه داده است. یک سیگنال کنترل (همچنین به عنوان هدر انفجار یا بسته کنترل نیز نامیده می شود) به هر انفجار داده مرتبط است. سیگنال کنترل که با نام کانال کنترل نیز شناخته می شود، در یک طولموج مجزا به شکل نوری ارسال شده، اما خارج از باند سیگنال می دهد و پردازش الکترونیکی آن در هر روتر سویچینگ انجام می شود؛ در حالی که انفجار داده به تمام شکل های نوری از یک لبه به انتهای دیگر شبکه منتقل می شود. . انفجار داده می تواند از طریق گره های میانی قطع شود و ممکن است از بافرهای داده مانند خطوط فیبر تاخیری استفاده شود. داده ها در این تکنیک، با شفافیت کامل به گره های میانی در شبکه منتقل می شوند. پس از آن که داده یک روتر را پشت سر گذاشت، روتر می‌تواند درخواست‌های رزرو جدید را بپذیرد.

مزایای سوئیچینگ انفجاری نوری نسبت به سوئیچینگ بسته­ نوری و سوئیچینگ مدار نوری

مزایای نسبت به سوئیچینگ مدار نوری

استفاده کارآمدتر از پهنای باند - در یک سیستم سوئیچینگ مدار نوری، یک مسیر نوری باید از منبع تا مقصد در شبکه اپتیکی تنظیم شود. اگر مدت زمان انتقال داده نسبت به زمان تنظیم کوتاه تر باشد، ممکن است از پهنای باند به طور موثر در سیستم گفته شده، استفاده نشود. در مقایسه با آن، سوئیچینگ انفجاری نوری نیازی به راه اندازی مسیر اپتیکی انتها به انتها ندارد و بنابراین ممکن است در مقایسه با یک سیستم سوئیچینگ مدار نوری، استفاده از پهنای باند موثر و کارآمدتری را ارائه دهد. این نیز دقیقا مشابه مزیت ارائه شده توسط سوئیچینگ بسته نسبت به سوئیچینگ مداری است.

مزایای نسبت به سوئیچینگ بسته­ نوری

حذف محدودیت بازدهی - فناوری بافر اپتیکی تاکنون به اندازه کافی رشد نکرده است که تولید کم هزینه و استفاده گسترده در شبکه های اپتیکی را امکان پذیر کند. هسته گره های شبکه اپتیکی اکثرا یا بدون بافر هستند یا بافرهای محدودی دارند. در چنین شبکه‌هایی، طرح‌های رزرو تاخیری مانند Just Enough Time (JET) با حافظه موقت الکترونیکی در روترهای لبه برای ذخیره پهنای باند ترکیب می‌شوند. استفاده از JET در یک روتر لبه ای ممکن است در یک سیستم سوئیچینگ بسته­ نوری محدودیت بازدهی ایجاد کند. اما با استفاده از سوئیچینگ انفجاری نوری می توان بر این محدودیت غلبه کرد.

علاوه بر این، باید یک باند محافظ در کانال داده بین بسته ها یا انفجارها وجود داشته باشد، به طوری که صفحات داده روتر اپتیکی هسته، زمان کافی برای تعویض بسته ها یا انفجارها را داشته باشند. اگر باند محافظ بزرگتر از اندازه ی متوسط بسته یا انفجار باشد، در این صورت می تواند بازده کانال داده را محدود کند. تجمیع بسته‌ها به صورت انفجار می‌تواند تأثیر باند محافظ را بر بازده کانال داده کاهش دهد.

کاهش نیاز پردازشی و مصرف انرژی هسته شبکه - یک هسته روتر اپتیکی در یک شبکه سوئیچینگ انفجاری نوری ممکن است در مقایسه با یک شبکه سوئیچینگ بسته­ نوری با کاهش نیاز صفحه کنترل مواجه شود، زیرا: یک هسته روتر اپتیکی در یک شبکه OPS باید عملیات پردازش را برای هر بسته ورودی انجام دهد. این درحالی است که، در شبکه OBS، روتر عملیات پردازشی را برای یک انفجار ورودی انجام می دهد که حاوی چندین بسته است. بنابراین، عملیات پردازشی کمتری برای هر بسته در یک هسته روتر اپتیکی شبکه OBS در مقایسه با یک شبکه OPS مورد نیاز است. در نتیجه، مصرف انرژی و به طور بالقوه ردپای کربنی یک هسته روتر اپتیکی در یک شبکه OPS، احتمالاً بزرگتر از روتر شبکه OBS برای همان مقدار داده است.

این مزیت ممکن است با این موضوع جبران شود که یک روتر لبه شبکه OBS احتمالاً پیچیده تر از یک روتر لبه شبکه OPS است، به این دلیل که احتمالا نیاز به مونتاژ / تجمع و مرحله مرتب سازی در این روتر ها وجود دارد. در نتیجه، مصرف انرژی در لبه یک شبکه OBS ممکن است بیشتر از یک شبکه OPS باشد.

همچنین ببینید

• شبکه مش نوری

منابع

1. R. Rajaduray, S. Ovadia, D. J. Blumenthal, "Analysis of an edge router for span-constrained optical burst switched (OBS) networks", IEEE Journal of Lightwave Technology, November 2004, pp. 2693–2705

1. R. Rajaduray, "Unbuffered and Limited-Buffer All-Optical Networks", PhD dissertation, University of California, Santa Barbara, Dec. 2005, pp. 61–105
2. S. Ovadia, C. Maciocco, M. Paniccia, R. Rajaduray “Photonic Burst Switching (PBS) Architecture for Hop and Span-Constrained Optical Networks”, S24-S32 IEEE Comms Magazine Nov 2003
3. C. Qiao and M. Yoo, "Optical Burst Switching (OBS) – a New Paradigm for an Optical Internet", Journal of High Speed Networks, vol. 8, pp. 69–84, 1999
4. R. Rajaduray, "Unbuffered and Limited-Buffer All-Optical Networks", PhD dissertation, University of California Santa Barbara, December 2005, pp. 61–78, pp. 97–99

مطالعه بیشتر

 

• Baldine I, et al., 2003, "Just-in-Time Optical Burst Switching Implementation in the ATDnet All-Optical Networking Testbed" Proceedings of the Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2003), San Francisco, USA.
• Chen, Yang; Qiao, Chunming and Yu, Xiang; "Optical Burst Switching (OBS): A New Area in Optical Networking Research", IEEE Network Magazine, Vol. 18 (3), pp. 16–23, May–June 2004.
• Gauger, C.; 2003, "Projects and Test Beds Related to OBS in Europe", Proceedings of the 2nd International Workshop on Optical Burst Switching, IEEE Globecom, San Francisco, USA.
• de Vega, Miguel; "Modeling Future All-Optical Networks without Buffering Capabilities", PhD Thesis, Université libre de Bruxelles, Brussels, Belgium, 2008.
• Jue, Jason P. and Vokkarane, Vinod M.; Optical Burst Switched Networks, Springer, Optical Networks Series, 2005 شابک ‎۰−۳۸۷−۲۳۷۵۶−۹.
• Garcia, Nuno; "Architectures and Algorithms for IPv4/IPv6-Compliant Optical Burst Switching Networks", PhD Thesis, University of Beira Interior, Covilhã, Portugal, 2008.
• M. Maier, "Optical Switching Networks", Cambridge University Press, 2008. شابک ‎۹۷۸−۰−۵۲۱−۸۶۸۰۰−۶
• R. Rajaduray, S. Ovadia, D. J. Blumenthal, "Analysis of an edge router for span-constrained optical burst switched (OBS) networks", IEEE Journal of Lightwave Technology, November 2004, pp. 2693–2705
• R. Rajaduray, D. J. Blumenthal, S. Ovadia, “Impact of Burst Assembly Parameters on Edge Router Latency in an Optical Burst Switching Network”, Paper MF3 LEOS 2003 Annual Meeting, Oct 26 – 30, Tucson, Arizona
• R. Rajaduray, "Unbuffered and Limited-Buffer All-Optical Networks", PhD dissertation, University of California Santa Barbara, December 2005
• S. Ovadia, C. Maciocco, M. Paniccia, R. Rajaduray “Photonic Burst Switching (PBS) Architecture for Hop and Span-Constrained Optical Networks”, S24-S32 IEEE Comms Magazine Nov 2003