Trong kiến trúc IP/WDM có khả năng chuyển mạch, cơ sở hạ tầng WDM hỗ trợ trực tiếp khả năng chuyển mạch gói. Có nhiều ph−ơng pháp đ−ợc đề xuất bao gồm:
Chuyển mạch chùm quang (OBS-Optical Burst Switch) Chuyển mạch nhãn quang (OLS-Optical label Switching) Chuyển mạch gói quang (OPR- Optical Packet Routing)
OBS và OLS sử dụng mô hình chuyển mạch fat-packet/flow khác so với định tuyến gói tin IP truyền thống. Bản thân định tuyến IP sử dụng địa chỉ đích, OLS t−ơng tự nh− MPLS nó không hỗ trợ việc chuyển tiếp gói tin IP dựa trên địa chỉ đích. OBS và OLS không hiểu đ−ợc các tiêu đề gói tin IP và do đó không thể chuyển tiếp gói tin IP. OBS và OLS thích hợp với l−u l−ợng lõi trung bình thay vì l−u l−ợng lõi nhỏ hiện có trong các mạng IP truyền thống.
OPR thể hiện thực sự quang học của bộ định tuyến IP truyền thống do vậy hỗ trợ đầy đủ những tính năng IP. Vì các kỹ thuật xử lý logic quang học và l−u đệm dữ liệu quang hiện ch−a đ−ợc hoàn thiện, các hệ thống WDM chuyển mạch th−ờng không sử dụng bộ đệm, những đ−ờng dây trễ quang đ−ợc sử dụng. Các hệ thống này dựa trên xử lý tiêu đề của gói tin để điều khiển hoạt động của chuyển mạch.
Ta xét cấu trúc hai chuyển mạch quang cụ thể: Chuyển mạch chùm quang và chuyển mạch gói quang.
Chuyển mạch chùm quang (OBS)
Trong OBS, tiêu đề gói điều khiển đ−ợc gửi đi theo đ−ờng điều khiển tr−ớc khi gói dữ liệu quang thực sự đ−ợc gửi đi. ý t−ởng ở đây là tiều đề điều khiển sẽ đến các node chuyển mạch trung gian tr−ớc, cho phép mỗi chuyển mạch thực hiện các tính toán quyết định chuyển mạch và cài đặt thiết lập đấu chéo chỉ ngay tr−ớc khi gói tin dữ liệu thực sự đến. Theo cách này, gói tin dữ liệu quang lách qua từ cổng h−ớng vào đến cổng h−ớng ra. Độ trễ giữa các tiêu đề điều khiển và gói tin dữ liệu tăng khi số chặng và trễ xử lý tại các chuyển mạch gia tăng. Hình 2-3 thể hiện hoạt động của một node WDM chuyển mạch chùm quang nh− vậy.
Hình 2-3: Chuyển mạch chùm quang
Chuyển mạch chùm quang sử dụng một đ−ờng dành tr−ớc một chiều theo đó một nguồn gửi yêu cầu thiết lập và sau đó gửi thông tin chùm mà không phải đợi xác nhận thiết lập. Điều này là do thực tế là thời gian truyền dẫn có thể rất ngắn.
Chuyển mạch gói quang (OPR)
Trong chuyển mạch gói quang tiêu đề điều khiển gói tin cũng có thể đ−ợc coi nh− là nhãn, th−ờng đ−ợc gửi đi cùng với gói dữ liệu theo cùng một đ−ờng. Để cho phép thời gian cần thiết cho tính toán quyết định chuyển mạch và cài đặt thiết lập đấu nối chéo, gói tin dữ liệu luôn đ−ợc dẫn qua một đ−ờng trễ quang trong lúc ở một chuyển mạch trung gian. Giá trị độ trễ đ−ợc lựa chọn do đó gói tin dữ liệu xuất hiện từ đ−ờng dây trễ quang, thiết lập đấu chéo quang mong muốn đã đ−ợc cài đặt. Giá trị trễ này cục bộ và không đổi tại mỗi node chuyển mạch trung gian, không phục thuộc đ−ờng đi cụ thể của những gói tin. Hình 2-4 thể hiện hoạt động của một hệ thống WDM chuyển mạch gói quang nh− vậy.
Hình 2-4: Chuyển mạch gói quang
Các gói tin trong mạng quang có thể có độ dài cố định (ví dụ nh− tế bào ATM) hoặc thay đổi (ví dụ nh− gói tin IP). Một gói tin có độ dài thay đổi đ−a vào mạng trong mạng ít thông tin điều khiển hơn do vậy có hiệu xuất cao hơn. Tuy nhiên kích th−ớc gói tin không thể quá lớn ít nhất là phải nhỏ hơn dung
l−ợng của đ−ờng dây trễ quang. Việc lựa chọn độ dài gói tin đ−ợc dựa trên những đặc tính ứng dụng và l−u l−ợng.
Có hai cơ chế chuyển tiếp trong mạng chuyển mạch gói quang: Datagram và kênh ảo. Trong cơ chế chuyển tiếp datagram tiêu đề gói tin có thể đ−ợc vận chuyển trong băng hay ngoài băng, đ−ợc xem xét ở mỗi node trung gian và không có khoảng thời gian trống nào vì phần tr−ờng tin và phần tiêu đề đ−ợc truyền cùng nhau. Cơ chế này đ−ợc dùng trong truyền gói IP. Trong cơ chế chuyển tiếp kênh ảo, các kênh ảo đ−ợc thiết lập tr−ớc khi gói tin đ−ợc chuyển đi qua chúng. Kênh ở đây là ảo vì nó không dành tr−ớc bất kỳ một băng thông nào. Kênh ảo có một bảng chuyển mạch, kết hợp một số định dạng kênh ảo đầu vào với một cổng đầu ra. Theo cách nh− vậy nó tách biệt phần định tuyến khỏi phần chuyển tiếp. Các kênh ảo thiết lập tr−ớc đ−ợc sử dụng trong suốt thời gian chuyển tiếp.
Hình 2-5 thể hiện các mạng IP qua mạng WDM chuyển mạch. OBS và OLS đ−ợc biểu diễn là OLSR.
Sự khác nhau chính giữa OBS và OLS OBS sử dụng chuyển mạch Fat- packet nh−ng OLS sử dụng chuyển mạch tiêu đề luồng. OLSR th−ờng đ−ợc triển khai thành một nhóm, trong nhóm này chỉ OLSR biên đòi hỏi việc thực thi của toàn bộ chồng giao thức IP. OLSR biên cũng cung cấp l−u đệm nhờ vậy các gói tin IP đến có thể chờ trong hàng đợi tại phía biên trong tr−ờng hợp thiết lập LSP động.
Các OLSR đ−ợc liên kết với nhau bằng các sợi quang hỗ trợ các kênh đa b−ớc sóng. OPR có thể đ−ợc sử dụng chỉ làm các bộ định tuyến IP.
Ba kiểu kiến trúc đ−ợc trình bày ở trên đ−ợc liên kết với những phần cứng và phần mềm điều khiển giám sát khác nhau. Trong thực tế kiểu kiến trúc mạng Ip/wdmđiểm- điểm sẽ dần đ−ợc thay thế bởi hai kiểu kiến trúc còn lại do chúng cung cấp nhiều tính năng, khả năng cung cấp hiệu dụng tài nguyên mạng cao hơn, chi phí vận hành thấp hơn. Do vậy ta sẽ tập trung nghiên cứu kiến trúc mạng IP/WDM có thể cấu hình và chuyển mạch.