2007/11/8北京郵電大學(xué) 尹亞偉,二十世紀(jì)90年代早期，面向未來IP業(yè)務(wù)的光網(wǎng)絡(luò)研究已經(jīng)成為各國或跨國研究計(jì)劃的重點(diǎn)，如歐洲的ACTS計(jì)劃、COST計(jì)劃、美國的NGI計(jì)劃和國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）支持的MIT、Stanford、Princeton和Michigan等多所著名大學(xué)的合作項(xiàng)目以及加拿大的CA*net3國家光互聯(lián)計(jì)劃。日本和澳大利亞等國的科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)也在致力于下一代光網(wǎng)絡(luò)的研究。與此同時(shí)，包括ITU-T、ANSI、T1X1.5協(xié)會(huì)、光互聯(lián)網(wǎng)論壇（OIF：Optical Internetworking Forum）和IETF在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化組織也都積極致力于對(duì)可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)的研究。
    目前實(shí)用的全光網(wǎng)是建立在WDM技術(shù)基礎(chǔ)上、在節(jié)點(diǎn)利用波長上下話路(OADM: Optical Add Drop Multiplexer)或進(jìn)行交叉連接（OXC: Optical Cross Connect）來構(gòu)成�；�于OADM或OXC的全光網(wǎng)采用波長路由的方式，可以稱為光線路交換系統(tǒng)，由控制平面建立鏈路和分配波長，波長選路所需的時(shí)間較長，網(wǎng)絡(luò)的可升級(jí)性，動(dòng)態(tài)適應(yīng)性比較差，還不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的分組交換網(wǎng)絡(luò)，只不過是一種光的電路交換方式。由于SDH速率恒定，業(yè)務(wù)的持續(xù)時(shí)間長，因此這種全光網(wǎng)特別適合傳輸SDH業(yè)務(wù)�，F(xiàn)在的Internet中IP路由成為一種標(biāo)準(zhǔn)，而IP的流量具有突發(fā)的特性，用這種方式來傳輸IP突發(fā)分組，會(huì)造成帶寬的極大浪費(fèi)，顯然不適合IP交換。
    隨著Internet業(yè)務(wù)量不斷增加，利用高性能的高端路由器和成熟的WDM傳輸，以POS（Packet over SDH）、ATM或GE（Gigabit Ethernet）方式在數(shù)個(gè)波長上傳送信號(hào)，實(shí)現(xiàn)Internet的升級(jí)，處理能力有限，網(wǎng)絡(luò)QoS也無法保證。為了更有效、靈活地承載未來的IP包／分組業(yè)務(wù)，提出了光分組交換與光突發(fā)交換這兩種適應(yīng)未來光因特網(wǎng)的交換技術(shù)。
    光分組交換可以看作是電分組交換在光域的延伸，交換粒度以高速傳輸?shù)墓夥纸M為單位。雖然光分組可長可短，但由于交換設(shè)備必須具備處理最小分組的能力，光分組交換節(jié)點(diǎn)的處理能力要求非常高。目前常采用的是光電混合的辦法實(shí)現(xiàn)光分組交換，交換機(jī)都以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式工作，因此必須采用光緩存。實(shí)現(xiàn)光分組交換需要的關(guān)鍵技術(shù)包括光分組的產(chǎn)生、同步、緩存、再生，光分組頭重寫及分組之間的光功率的均衡等。其中分組的實(shí)時(shí)同步、再生、分組頭重寫，由于碼率太高，電設(shè)備無法完成，而全光的辦法也只停留在實(shí)驗(yàn)階段。人們對(duì)于未來光因特網(wǎng)的希望是支持多種業(yè)務(wù)，保證QOS，但光分組交換本身不直接支持QoS。
由于現(xiàn)在光器件的局限，缺少快速的光開關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)完全的光分組交換網(wǎng)絡(luò)還比較困難，在這種情況下，提出了光突發(fā)交換（OBS）網(wǎng)絡(luò)。它的主要思想是將比較小的IP進(jìn)行組裝成一個(gè)大的突發(fā)包，通過光開關(guān)的時(shí)間為毫秒級(jí)，現(xiàn)在的光器件可以滿足這一要求。而一個(gè)IP分組要求光開關(guān)的速度為納秒級(jí)，甚至更少。OBS技術(shù)將控制信道和數(shù)據(jù)信道分離，每一個(gè)突發(fā)的數(shù)據(jù)分組對(duì)應(yīng)于一個(gè)控制分組，并且控制分組先于數(shù)據(jù)分組傳送，通過“數(shù)據(jù)報(bào)”或“虛電路”路由模式指定交換機(jī)分配空閑信道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信道的帶寬資源動(dòng)態(tài)分配。數(shù)據(jù)信道與控制信道的隔離簡化了突發(fā)數(shù)據(jù)交換的處理，且控制分組長度非常短，因此使高速處理得以實(shí)現(xiàn)。這種交換機(jī)充分發(fā)揮了現(xiàn)有的光電子技術(shù)的特長，實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較低、非常適合于在承載未來高突發(fā)業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)中應(yīng)用，超大容量的光突發(fā)交換機(jī)同樣可用于構(gòu)建骨干網(wǎng)。
    業(yè)務(wù)導(dǎo)向的網(wǎng)絡(luò)使得OBS從技術(shù)研究階段走到了應(yīng)用階段，這主要是OBS技術(shù)結(jié)合了光路交換和光分組交換的優(yōu)點(diǎn)，可以提供透明的、可變粒度的、高效的數(shù)據(jù)傳輸，直接滿足這種業(yè)務(wù)的需求，同時(shí)還具有較低的成本�；�于這樣一種考慮，目前世界范圍內(nèi)已有數(shù)個(gè)OBS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在運(yùn)行實(shí)際業(yè)務(wù)，尤其集中在Grid Application，即所謂的Optical Grid或Photonic Grid，從而考察OBS網(wǎng)絡(luò)的性能。在USA，MCNC研究所在華盛頓地區(qū)運(yùn)行著ATDnet (Advanced Technology Demonstration Network)，此網(wǎng)絡(luò)為城域網(wǎng)規(guī)模，連接了NASA、DARPA的研究所及三個(gè)Grid節(jié)點(diǎn)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上主要考察HDTV業(yè)務(wù)及e-science業(yè)務(wù)。此外，由Nortel、西門子資助的第一個(gè)10GbE業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)TransLight/StarLight(主要用于網(wǎng)格計(jì)算)中，也有OBS的業(yè)務(wù)應(yīng)用。在歐盟的FP6項(xiàng)目STOLAS(Switching Technologies for Optically Labelled Signals)中，一共有六個(gè)歐盟國家參加，參加者有運(yùn)營商Telenor，企業(yè)公司有ADC Altium，Corning，Lucent Technologies，Hymite，NKT Intergration，主要就是探索利用OBS和OPS實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，目前正在用語音、數(shù)據(jù)及視頻業(yè)務(wù)實(shí)際考察網(wǎng)絡(luò)的性能。此外，在歐盟FP6的NOBEL(Next Generation Optical Networks for Broadband European Leadership)項(xiàng)目，也有相當(dāng)多的內(nèi)容是關(guān)于OBS的實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用。
    在中國大陸，北京郵電大學(xué)，北京大學(xué)，上海交通大學(xué)，電子科技大學(xué)，武漢郵科院等多家單位都對(duì)OBS網(wǎng)絡(luò)作過詳細(xì)的研究。其中，北京郵電大學(xué)和上海交通大學(xué)合作，自2002年起承擔(dān)了國家863計(jì)劃關(guān)于OBS技術(shù)的重點(diǎn)研究課題，經(jīng)過兩年多的研究，在OBS網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)方面取得了巨大的突破，建立了國內(nèi)第一個(gè)OBS試驗(yàn)平臺(tái)，并在此平臺(tái)上初步實(shí)現(xiàn)對(duì)語音、數(shù)據(jù)及視頻業(yè)務(wù)的支持。2005年北京郵電大學(xué)又獲得了863滾動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持，于2006年年初建成了LOBS網(wǎng)絡(luò)，將MPLS技術(shù)融合進(jìn)OBS的控制平面，成功建立了一個(gè)具有4個(gè)核心交換節(jié)點(diǎn)，3個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)的具有基本網(wǎng)管系統(tǒng)的LOBS試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，支持?jǐn)?shù)據(jù)，語音，視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)的接入。目前，該實(shí)驗(yàn)室正在跟日本KDDI研究所、英國ESSEX大學(xué)等多家單位合作，進(jìn)行OBS擴(kuò)展領(lǐng)域的研究。
    在產(chǎn)業(yè)界，光突發(fā)交換的領(lǐng)導(dǎo)廠商Matisse網(wǎng)絡(luò)公司在2006年推出EtherBurst 光交換系統(tǒng)，包括SX-1000 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)，PX-1000 光子節(jié)點(diǎn) 和MatisseView管理系統(tǒng)。EtherBurst是業(yè)界第一個(gè)光突發(fā)交換產(chǎn)品，專門針對(duì)城域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以支持10G-640Gbps的交叉容量。該產(chǎn)品將以太網(wǎng)交換機(jī)的靈活性和DWDM系統(tǒng)的巨大帶寬優(yōu)勢(shì)結(jié)合到一起，可以應(yīng)用到IPTV、商業(yè)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)等需要高帶寬的場合。
    因?yàn)榭梢蕴岣邘�寬利用率，OBS長期以來一直是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，但是基于成本方面的考慮，也一直沒有得到產(chǎn)業(yè)界的青睞。Matisse公司此舉揭開了OBS技術(shù)在產(chǎn)業(yè)界的面紗，把變革的腳步邁進(jìn)了光以太網(wǎng)交換和傳輸設(shè)備的市場，強(qiáng)有力的說明光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的“嚴(yán)冬”已經(jīng)過去。另一方面，Matisse基于OBS的網(wǎng)絡(luò)解決方案能否成功，關(guān)鍵還取決于能否說服運(yùn)營商在當(dāng)前城域網(wǎng)傳輸和交換等基礎(chǔ)架構(gòu)（SONET/SDH）上進(jìn)行變革。很明顯，運(yùn)營商們總是在尋求最低的成本和最簡單的操作。