การสลับ IP แบบออปติคอล

การสลับสัญญาณ IP ด้วยแสง (Optical IP Switchingหรือ OIS) เป็นวิธีการใหม่ในการสร้างการเชื่อมต่อด้วยแสงแบบโปร่งใสระหว่างโหนดเครือข่ายโดยใช้แนวทางแบบโฟลว์ โฟลว์ IP คือกลุ่มของ แพ็กเก็ต IPที่เดินทางจากแหล่งเดียวกันไปยังปลายทางเดียวกัน การแลกเปลี่ยนแพ็กเก็ต IP เป็นกลไกที่ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลผ่านทางอินเทอร์เน็ตได้

จากการศึกษาล่าสุดพบว่าปริมาณการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตมีลักษณะ การกระจาย แบบหางยาว (heavy tail distribution)กล่าวคือ มีการรับส่งข้อมูลจำนวนน้อยแต่มีปริมาณข้อมูลมหาศาล นี่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการปรับเปลี่ยนการเชื่อมต่อทางแสงแบบไดนามิกเพื่อรองรับการรับส่งข้อมูลปริมาณมากเหล่านี้

ปัจจุบัน แพ็กเก็ตต้องเดินทางผ่านเราเตอร์จำนวนหนึ่งก่อนที่จะถึงปลายทาง และเราเตอร์ในเครือข่ายต้องวิเคราะห์แต่ละแพ็กเก็ตและส่งต่อไปยังโหนดปลายทาง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโฟลว์ถูกกำหนดให้เป็นลำดับของแพ็กเก็ตที่เดินทางจากแหล่งเดียวกันไปยังปลายทางเดียวกัน หากเราเตอร์รู้จักโฟลว์นั้น มันสามารถสร้างทางลัดได้โดยการสร้างการเชื่อมต่อแบบ "สวิตช์" ซึ่งอนุญาตให้แพ็กเก็ตทั้งหมดที่อยู่ในโฟลว์ IP เดียวกันเดินทางตรงไปยังทิศทางที่ถูกต้องโดยไม่ต้องวิเคราะห์ทีละแพ็กเก็ต แนวคิดทั่วไปนี้เรียกว่า การสวิตช์ IP

อย่างไรก็ตาม หากทางลัดเกิดขึ้นในระดับออปติคอล กระบวนการนั้นจะกลายเป็น Optical IP Switching (OIS) ข้อดีของ OIS มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าในปัจจุบันแพ็กเก็ตถูกส่งผ่านทางแสงระหว่างสองจุด แต่ที่สถานีเราเตอร์แต่ละแห่ง แพ็กเก็ตเหล่านั้นจะต้องถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า กำหนดเส้นทาง และแปลงกลับเป็นแสงอีกครั้งเพื่อเดินทางต่อไปบนใยแก้วนำแสงแต่ถ้าหากเราเตอร์สามารถจดจำกระแสข้อมูลได้ มันก็สามารถสร้างทางลัด ("การเชื่อมต่อแบบตัดผ่าน") ได้โดยตรงในระดับออปติคอล และแพ็กเก็ตทั้งหมดที่อยู่ในกระแสข้อมูลเดียวกันก็จะถูกส่งไปยังปลายทางที่ถูกต้องโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการแปลงจากแสงเป็นไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยประหยัดเวลา พลังงาน หน่วยความจำ และทรัพยากรการประมวลผลบนเราเตอร์

การใช้งานพื้นฐานของแนวคิด OIS คือการใช้เราเตอร์แบบออปติคอลที่คอยตรวจสอบการรับส่งข้อมูล IP และหากพบการรับส่งข้อมูลที่มีลักษณะเฉพาะ เราเตอร์จะสร้างเส้นทางตัดผ่านแบบออปติคอลระหว่างโหนดต้นทางและปลายทาง โดยขอให้โหนดต้นทางส่งแพ็กเก็ตทั้งหมดที่อยู่ในกระแสข้อมูลนั้นไปยังเส้นทางใหม่ เส้นทางที่สร้างขึ้นใหม่นี้จะข้ามเลเยอร์ IP ของเราเตอร์ เนื่องจากแพ็กเก็ตจะไหลจากโหนดต้นทางไปยังโหนดปลายทางอย่างโปร่งใส ด้วยขั้นตอนที่คล้ายกันนี้ เส้นทางสามารถขยายไปยังโหนดมากกว่าสามโหนดได้ แต่การตัดสินใจนี้จะขึ้นอยู่กับเราเตอร์แต่ละตัวโดยอิสระ และขึ้นอยู่กับการรับส่งข้อมูลที่พบและทรัพยากรที่มีอยู่ในพื้นที่นั้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลิงก์ออปติคอลสามารถส่งข้อมูลได้หลายกิกะบิตต่อวินาที จึงอาจเป็นเรื่องยากที่จะหากระแสข้อมูลใดกระแสข้อมูลหนึ่งที่สามารถใช้แบนด์วิดท์ทั้งหมดของเส้นทางออปติคอลได้ ด้วยเหตุนี้ การรวมกระแสข้อมูล IP หลายๆ กระแสเข้าไว้ในเส้นทางเฉพาะเดียวกันจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของเครือข่าย OIS การรวมกลุ่มทำให้เกิดข้อแลกเปลี่ยนระหว่างจำนวนการไหลของ IP ที่สามารถรวมเข้าด้วยกันได้และความยาวของเส้นทางแสงที่รองรับการไหลของเหล่านั้น เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดี ควรจะรวมเฉพาะการไหลของแสงที่มีจำนวนฮอปเครือข่ายร่วมกันจำนวนมากไว้ในเส้นทางเดียวกันเท่านั้น โหนดหลักที่ใช้การสลับ IP ด้วยแสงจะต้องมีทรัพยากรการประมวลผลทางไฟฟ้าและหน่วยความจำ (เช่น เราเตอร์ IP มาตรฐาน) ตัวรับส่งสัญญาณแสงจำนวนหนึ่ง และองค์ประกอบการสลับแสง (โดยปกติจะเป็น อุปกรณ์ที่ใช้ MEMS ) ในทางกลับกัน โหนดขอบไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์สลับแสง เนื่องจากสามารถทำหน้าที่เป็นเพียงแหล่งที่มาหรือปลายทางของการไหลของแสงเท่านั้น

โปรโตคอลควบคุมที่ใกล้เคียงกับ OIS มากที่สุดน่าจะเป็นGMPLSซึ่งกำลังอยู่ในขั้นตอนการกำหนดมาตรฐานโดยIETF GMPLS มีเป้าหมายในการสร้างการเชื่อมต่อแบบ end-to-end หลังจากได้รับการร้องขออย่างชัดเจนจากลูกค้าหรือบริการด้านวิศวกรรมเครือข่าย นี่คือความแตกต่างหลักกับ OIS ที่การทดสอบด้วยแสงจะถูกเรียกใช้งานโดยอัตโนมัติเมื่อพบปริมาณการรับส่งข้อมูล โดยจะสร้างขึ้นระหว่างโหนดที่อยู่ติดกันสามโหนดในตอนแรก แล้วจึงขยายออกไปตามการตัดสินใจแบบกระจาย

• การสลับ IP แบบออปติคอล
• กลุ่มสถาปัตยกรรมเครือข่าย IP ออปติคอล CTVR
• แพลตฟอร์มทดสอบการสลับ IP แบบออปติคอล