Способ передачи пакетов данных

Изобретение относится к технике передачи данных. Технический результат состоит в создании оптимального способа передачи пакетов между узлами оптической сети. Для этого после передачи пачки данных, содержащей множество пакетов данных, канал передачи для оперативной передачи других пакетов данных этого же оконечного узла сохраняется. Соединение прерывается только тогда, когда другому оконечному узлу становится необходимым ресурс для передачи своей пачки данных. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способу передачи пакетов данных между сетевыми узлами оптической сети, при котором, прежде всего, резервируется канал передачи, затем включается соединение, после чего передаются пачки данных, каждая из которых содержит множество пакетов данных.

При передаче данных по оптическим сетям следующих поколений будет применяться так называемая коммутация оптических пачек (OBS). При этом множество пакетов данных (например, IP-пакетов) аккумулируются в так называемую пачку данных и затем передаются по каналу передачи данных соответственно конфигурированной оптической сети. Канал передачи данных соответствует определенной длине волны сигнала с мультиплексированием по длинам волн (WDM/DWDM), в котором одновременно передается множество отдельных оптических сигналов (каналов) по одному оптическому волокну. По такому каналу передачи может передаваться множество различных сообщений, с которыми соотнесены соответствующие последовательности пачек. При возникновении интенсивного трафика это приводит к большим задержкам при посылке пачек данных, так как для передачи пакетов в распоряжение предоставляется меньше свободных временных сегментов. Вероятность блокирования снижается за счет применения так называемой двунаправленной сети резервирования OBS (2WR-OBS), в случае которой посылается сигнал резервирования, а от принимающего сетевого узла также направляется подтверждение.

Принципы способа коммутации пачек описаны, например, в публикации A.Sahara et al., "Demonstrations of Optical Burst Data Switching Using Photonoc MPLSRouters Operated by GMPLS Signalling". Vol.1, OFC 2003, 23.03.2003, pp.220-222. В частности, рассмотрены оба метода сигнализации - однонаправленная сигнализация и двунаправленная сигнализация и их воздействие на надежность передачи данных.

В другом способе передачи, так называемой λ-коммутации, для передачи в распоряжение предоставляется множество длин волн (каналов) системы WDM/DWDM; в данном случае гранулярность коммутации соответствует одной длине волны. Вследствие этого и при низкой интенсивности трафика весь канал передачи оказывается занятым; в этом случае говорят о высоком «потреблении длин волн». Ни один из этих известных способов не является оптимальным, если в качестве основополагающих критериев выбраны временная задержка, вероятность блокирования и использование канала передачи.

Задачей изобретения является создание улучшенного способа передачи пакетов данных между сетевыми узлами оптической сети.

Указанная задача решается способом по пункту 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Решающее преимущество в этом способе обусловлено существующим каналом передачи в состоянии после передачи пачки данных. Во время этой так называемой консекутивной (непосредственно последовательной) фазы пакеты данных передаются оперативно, без задержки или с минимальной задержкой, так как они сначала не аккумулируются в пачку. Свободная емкость передачи используется до тех пор, пока канал передачи данных, если в распоряжении нет другого канала передачи данных или другой длины волны, не потребуется другому соединению для передачи его пачки скомпонованных пакетов данных.

Только во время такой последовательной фазы существующее соединение может прерываться для передачи пачки данных другого источника данных.

Предпочтительные функции известных способов коммутации пачек могут использоваться в этой системе. Так осуществляется резервирование соединения по принципу двустороннего резервирования OBS, чтобы минимизировать вероятность блокирования.

Также соответствующий изобретению способ может использоваться при двунаправленных соединениях, причем в этом случае сигнализация завершения соединения в последовательной фазе осуществляется на оба соответствующих сетевых узла.

Изобретение поясняется ниже со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

фиг. 1 - использование ресурса передачи при обычной коммутации оптических пачек (OBS),

фиг. 2 - использование ресурса передачи в способе, соответствующем изобретению,

фиг. 3 - схематичное представление оптической сети, и

фиг. 4 - сравнение способа, соответствующего изобретению, с обычными способами.

Фиг. 1 иллюстрирует передачу пачек данных по каналу λ1 данных с определенной длиной волны. Сначала передается пачка данных BURST1, которая содержит множество пакетов данных (заголовок был сначала передан на определенной длине волны в служебном канале). По окончании пачки сначала не передаются никакие данные, так что бесполезно тратится ресурс канала WCA. Только затем передается пачка данных BURST2 второго источника сигнала по тому же каналу λ1 данных (с той же длиной волны). Со ссылкой на фиг. 2 очевидно, что используется только часть ресурсов канала.

Фиг. 2 иллюстрирует способ, соответствующий изобретению. После передачи первой пачки данных BURST1 первого источника данных, т.е. сетевого узла А, затем от того же сетевого узла по каналу передаются IP-пакеты, которые, однако, не скомпонованы в другую пачку. Только если для передачи возникает пачка данных BURST2 второго источника данных, т.е. сетевого узла D, то посылка пакетов данных IP_OF («на лету», то есть в оперативном режиме) прерывается и передается пачка данных BURST2. Ввиду комбинации передачи пачек и пакетов данных этот способ обозначается как гибридный OBS или «Оптическая сеть с адаптивным каналом» (APON).

С ссылками на фиг. 3 способ поясняется ниже более подробно. На чертеже представлена оптическая сеть, которая имеет оптические коммутационные устройства S1-S7, а также оконечные узлы А-G, которые в качестве интерфейсов с собственно оптической сетью трафика принимают сигналы данных от различных пользователей, преобразуют их в пачки данных и посылают по оптической сети к другому сетевому узлу, который вновь направляет сигнал данных или различные сигналы данных к пользователям. В противоположном направлении принимаемые через оптическую сеть трафика сигналы данных направляются к пользователям.

Будем исходить из первой фазы Р1, то есть упомянутой последовательной фазы, в случае которой пачка данных BURST1 уже передавалась, и передаются пакеты данных в оперативном режиме от оконечного узла А к оконечному узлу G. Эта фаза поддерживается настолько долго, пока на второй фазе Р2, например, оконечный узел D не пошлет, с использованием служебного канала, запрос REQ через коммутационное устройство S4 и коммутационное устройство S5 к оконечному узлу Е, чтобы выполнить резервирование ресурса передачи (канала данных) для своей пачки данных BURST2. Коммутирующее устройство S4 принимает этот запрос и, так как никакой другой канал данных (никакая другая длина волны) не свободен, информирует оконечный узел А посредством сигнала прерывания DISC (разъединение), что существующее соединение прерывается. Оконечный узел E, которому узел D хочет послать данные, принимает теперь запрос резервирования и посылает подтверждение ACK назад к оконечному узлу D. Узел D принимает это подтверждение и может теперь послать свою пачку данных BURST2. Представление, показанное на фиг. 3, иллюстрирует этот мультиплексированный пачечный сигнал в соединении между коммутирующими устройствами S4 и S5.

Возможный вариант в фазе 3 состоит в том, что коммутирующее устройство S4 ожидает подтверждающий сигнал оконечного устройства Е, который рассматривает оперативно посланные пакеты данных как свободное соединение и поэтому, несмотря на это, посылает свое подтверждение ACK. Только после этого коммутационное устройство S4 посылает сигнал прерывания на сетевой узел А.

После установления соединения D-E это соединение продолжает существовать для последующих пакетов данных узла D, пока оно не будет вновь прервано оконечным узлом, например снова оконечным узлом A.

Гибридный способ OBS может также применяться для двунаправленных соединений. Сигналы прерывания должны тогда посылаться на оба сетевых узла, между которыми установлено соединение.

Фиг. 4 иллюстрирует свойства гибридного способа OBS и известных способов: λ-коммутации λS, коммутации оптических пачек OBS и двустороннего резервирования 2WR-OBS. По сравнению с OBS и 2WR-OBS, время задержки T_D при посылке пакета данных является малым. По сравнению с λ-коммутацией, при которой постоянно в распоряжении имеется полная длина волны и, тем самым, полный канал передачи, время задержки, разумеется, выше. Вероятность блокирования P_B очень низка, так как гибридный способ OBS также работает с резервированием и подтверждением. Она ниже, чем в обоих способах OBS, так как должно передаваться лишь незначительное число пачек. Использование длин волн WU является одинаковым с соответствующим параметром способа 2WR-OBS, так как передача IP-пакетов данных не учитывается, поскольку последовательная фаза рассматривается системой как свободный ресурс. Фазовые флуктуации, вследствие незначительных значений времени ожидания, в частности, на последовательной фазе очень малы, кроме того, на этой фазе не требуется служебная нагрузка, обусловленная сигнализацией.

Таким образом, можно сделать вывод, что гибридный способ OBS, по сравнению с существующими способами передачи пачек, имеет существенные преимущества.

1. Способ передачи пакетов (IP) данных между сетевыми узлами (A-G) оптической сети, при котором, прежде всего, резервируется ресурс передачи канала (λ1) данных, и затем передаются пакеты (IP) данных, скомпонованные в пачку (BURST 1) данных, отличающийся тем, что после передачи пачки (BURST 1) данных соединение (A-G) передачи данных по каналу (λ1) данных сохраняется, и во время этой последовательной фазы (СРН) передаются другие пакеты данных между сетевыми узлами (A-G), и соединение завершается только тогда, когда существующий канал (λ1) данных требуется, по меньшей мере, на участках, для передачи пачки (BURST 2) данных другого соединения (D-E).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что запрос (REQ) на резервирование ресурса передачи/канала (λ1) данных посылается от сетевого узла (D), которому желательно резервирование, через коммутационные устройства (S4, S5) оптической сети к оконечному узлу (Е).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что резервирование ресурса передачи/канала (λ1) данных для нового соединения (D-E) осуществляется только во время упомянутой последовательной фазы.

4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что сигнал (DISC) прерывания посылается через находящиеся на маршруте (A-G) соединения коммутационные устройства (S4, S1) на оконечный узел (А), использующий желательное соединение на упомянутой последовательной фазе (СРН) для передачи данных.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что резервирование ресурса передачи осуществляется по принципу двунаправленного резервирования OBS посредством запроса и подтверждения.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что резервирование ресурса передачи/каналов передачи осуществляется для двунаправленных соединений.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для резервирования ресурса передачи для нового соединения (D-E) посылается сигнал прерывания (DISC) на оба сетевых оконечных узла (A,G) соединения (A-G) через расположенные на маршруте (A-G) соединения коммутационные устройства (S4, S5).

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что сигнал (DISC) прерывания посылается только тогда, когда осуществлено подтверждение (АСК) оконечным узлом (Е), принявшим запрос (REQ) на резервирование ресурса передачи.

9. Способ по п.7, отличающийся тем, что сигнал (DISC) прерывания посылается только тогда, когда осуществлено подтверждение (АСК) оконечным узлом (Е), принявшим запрос (REQ) на резервирование ресурса передачи.