تبديل بروتوكول الإنترنت البصري

الموسوعة الحرة

يُعدّ تحويل بروتوكول الإنترنت الضوئي (OIS) طريقةً مبتكرةً لإنشاء اتصالات ضوئية شفافة بين عُقد الشبكة باستخدام نهج قائم على التدفق. ويُمثّل تدفق بروتوكول الإنترنت مجموعةً من حزم بروتوكول الإنترنت التي تنتقل من المصدر نفسه إلى الوجهة نفسها؛ ويُعدّ تبادل حزم بروتوكول الإنترنت الآلية التي تسمح بنقل المعلومات عبر الإنترنت.

أظهرت دراسات حديثة أن حركة مرور الإنترنت تتميز بتوزيع ذي ذيل سميك ، حيث يحمل عدد قليل من التدفقات كمية هائلة من البيانات. وهذا يشير إلى إمكانية تكييف الاتصالات الضوئية ديناميكيًا لنقل هذه التدفقات الكبيرة.

حالياً، يتعين على حزمة البيانات المرور عبر عدد معين من أجهزة التوجيه قبل الوصول إلى وجهتها، ويجب على أجهزة التوجيه تحليل كل حزمة وتوجيهها نحو عقدة الوجهة. مع ذلك، بما أن التدفق يُعرَّف بأنه سلسلة من الحزم المتجهة من نفس المصدر إلى نفس الوجهة، فإذا تعرف جهاز التوجيه على هذا التدفق، فإنه يستطيع إنشاء مسار مختصر عبر إنشاء اتصال "مُبدَّل" يسمح لجميع الحزم التابعة لتدفق IP نفسه بالمرور مباشرةً نحو الاتجاه الصحيح دون الحاجة إلى تحليلها واحدة تلو الأخرى. تُعرف هذه الفكرة العامة باسم تبديل IP.

إذا حدث الاختصار على المستوى البصري، تصبح العملية تحويلًا بصريًا لبروتوكول الإنترنت (OIP). تكمن ميزة OIS في أن الحزم تُرسل حاليًا بصريًا بين نقطتين، ولكن في كل محطة توجيه، يجب تحويلها إلى إشارة كهربائية، ثم توجيهها، ثم تحويلها مرة أخرى إلى إشارة بصرية لمواصلة مسارها عبر الألياف الضوئية . أما إذا كان جهاز التوجيه قادرًا على التعرف على تدفق البيانات، فيمكنه إنشاء اختصار ("اتصال مباشر") مباشرةً على المستوى البصري، وبالتالي توجيه جميع الحزم التابعة لنفس التدفق إلى وجهتها الصحيحة دون الحاجة إلى عملية التحويل من الإشارة البصرية إلى الكهربائية. وهذا من شأنه توفير الوقت والطاقة والذاكرة وموارد المعالجة على جهاز التوجيه.

في تطبيق أساسي لمفهوم OIS، يقوم موجه ضوئي بمراقبة حركة مرور بروتوكول الإنترنت (IP). عند ظهور تدفق بيانات بخصائص محددة، يُنشئ الموجه مسارًا ضوئيًا مباشرًا بين جيرانه في اتجاهي المنبع والمصب، ويطلب من العقدة في اتجاه المنبع وضع جميع حزم البيانات الخاصة بهذا التدفق في المسار الجديد. يتجاوز المسار المُنشأ حديثًا طبقة بروتوكول الإنترنت في الموجه، حيث تتدفق الحزم بشفافية من العقدة في اتجاه المنبع إلى العقدة في اتجاه المصب. باتباع إجراء مماثل، يمكن توسيع المسار ليشمل أكثر من ثلاث عقد، ولكن هذا القرار يُتخذ دائمًا بشكل مستقل من قِبل كل موجه، ويعتمد على حجم حركة البيانات والموارد المتاحة محليًا. نظرًا لأن الوصلة الضوئية قادرة على نقل عدة جيجابت من البيانات في الثانية، فقد يصعب العثور على تدفق بيانات يستغل وحده عرض النطاق الترددي الذي يوفره المسار الضوئي. لهذا السبب، يُعد تجميع تدفقات بروتوكول الإنترنت المتعددة في نفس المسار المخصص أمرًا ضروريًا لأداء شبكة OIS. يُؤدي التجميع إلى مفاضلة بين عدد تدفقات بروتوكول الإنترنت التي يمكن تجميعها وطول المسار الضوئي الذي يستوعبها. لتحقيق أداء جيد، يجب تجميع التدفقات الضوئية التي تشترك في عدد كبير من قفزات الشبكة في مسار واحد. يجب أن تُزود العقدة الأساسية التي تُنفذ تبديل بروتوكول الإنترنت الضوئي بموارد معالجة وذاكرة كهربائية (مثل موجه بروتوكول الإنترنت القياسي)، وعدد متغير من أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية، وعنصر تبديل ضوئي (عادةً ما يكون جهازًا قائمًا على تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة MEMS ). أما عقدة الحافة، فلا تحتاج إلى جهاز تبديل ضوئي لأنها تعمل فقط كمصدر أو وجهة للتدفق الضوئي .

يُعدّ بروتوكول GMPLS ، الذي تعمل فرقة عمل هندسة الإنترنت (IETF) على توحيد معاييره، أقرب بروتوكول تحكم إلى بروتوكول OIS . يهدف GMPLS إلى إنشاء اتصالات من طرف إلى طرف بناءً على طلب صريح من العميل أو خدمة هندسة الشبكات. وهذا هو الفرق الرئيسي بينه وبين OIS، حيث تُفعّل التجارب الضوئية تلقائيًا بناءً على حركة البيانات المُستقبلة؛ إذ تُنشأ مبدئيًا بين ثلاث عُقد متجاورة، ثم تُوسّع وفقًا لقرار مُوزّع.