Dieser Artikel beleuchtet die wichtigsten Grundlagen optischen Switchings und die Funktionsweise der eingesetzten Geräte, die unterschiedlichen Typen, wie sie sich von elektronischen Switches unterscheiden, welche Funktionen sie übernehmen, wie sie verwaltet werden und was sie können und was nicht. Anschließend gehe ich auf die optischen Schaltungsgeflechte (switching fabrics) ein. Genauer gesagt, zeige ich, welche Größen und Typen von Switches welche Methoden für das Routing einsetzen.

Grundlagen

So ein Switch hat einen ziemlich einfachen Job. Er nimmt den eintreffenden Verkehr vom Eingangsport entgegen und leitet ihn über eine Geflecht oder eine Backplane weiter zum Ausgangsport (folgende Abbildung). Elektronische Switches, die Pakete mit variablen Längen, Zellen mit festen Längen und synchrone Zeitschlitze (time slots) behandeln können, existieren bereits.

Ein optischer Switch auf der anderen Seite arbeitet mit Licht. Er befördert eine Wellenlänge oder einen Bereich von Wellenlängen vom Eingangsport zum Ausgangsport (nächste Abbildung).

Damit die Switches wissen, wie sie die Entscheidungen, welches Paket, welche Zelle oder welche Wellenlänge(n) wohin weiterzuleiten ist, treffen können, bedienen sie sich unterschiedlicher Konzepte. Elektronische Switches entscheiden aufgrund der Information, die in den zu befördernden Paketen enthalten ist (folgende Abbildung).

Ein Ethernet-Switch ließt die Ziel-MAC-Adresse aus und weiß somit, auf welchem Port das jeweilige Paket weiterzuleiten ist. Ein IP-Switch oder -Router benutzt dazu die IP-Adresse des Empfängers. Ganz ähnlich geht auch ein MPLS-Router (Multi-Protocol Label Switching) oder -Switch vor, denn er ließt das äußerste Label des Pakets aus, nachdem ein Label Switch Path (LSP) innerhalb des Netzwerkes etabliert wurde.

Ein optischer Switch funktioniert wie ein analoges Gerät. Es erkennt keine Bits und schert sich auch nicht um Pakete oder Frames. Die einzige Grundlage zur Entscheidungsfindung ist die Wellenlänge des eintreffenden Lichts (siehe vorherige Abbildung).

Da die meisten optischen Switches in DWDM-Installationen (Dense Wave Division Multiplexing) eingesetzt werden, müssen wir uns überlegen, wie die einzelnen Wellenlängen aufgespaltet werden können, um anhand einer Wellenlänge eine Entscheidung treffen zu können. Aus der vorherigen Abbildung geht hervor, wie die eintreffende Wellenlänge von einem Detektor erkannt und in ein elektronisches Signal (also in Elektronen) umgewandelt wird, um hinterher wieder ein Paket, einen Rahmen, eine Zelle oder einen Zeitschlitz zu formen.

Die Empfänger sind breitbandig. Das bedeutet, wenn zwei oder mehr Wellenlängen auf einen spezifischen Empfänger treffen, wird das resultierende Signal eine verstümmelte Kombination aller Wellenlängen aller Kanäle sein.

OEO oder OOO?

In den Monaten unmittelbar vor dem vermeintlichen technologischen Zusammenbruch des Jahres 2000, konnte das Hinzufügen des Wortes "optisch" zu den Produktnamen dafür sorgen, daß der Aktienwert des Unternehmens beachtliche Steigerungen verzeichnete. Dadurch erfuhren auch die Marketing-Abteilungen einen neuen Höhenflug und warteten mit sehr kreativen Bezeichnungen von Technologien und Produkten auf.

Eine der amüsantesten Versuche, ein bestimmtes Thema zu pushen, war der Begriff "OEO", der für Optical-Electrical-Optical steht. Bei dieser Art von Switch traten die Eingangssignale als optische Signale (Photonen) auf, wurden durch eine interne Logik in elektrische Signale umgewandelt, um über die interne elektrische Backplane an den Ausgangsport geleitet zu werden, wo sie vor der Ausgabe erneut in optische Signale konvertiert wurden.

Wenn Ihnen diese Technik bekannt vorkommt, müssen Sie nicht überrascht sein, denn genau diese Vorgehensweise liegt FDDI, SONET/SDH-Crossconnects, ATM, Ethernet-Switches und Routern mit ATM/FDDI/POS-Schnittstellen zu Grunde und haben sich nun seit mehr als eine Dekade bewährt. Dennoch wurde der Term OEO den "neuen" SONET/SDH-Geräten mit auf den Weg gegeben.

Der Vorteil von OEO war die wohl erprobte Technologie. Wir erhalten als Bonus quasi eine vollständige Digitale Regenerierung des Signals (Reshaping, Retiming und Synchronisierung) durch die optisch/elektrische Konvertierung. Die Kehrseite ist, daß die Elektronik nicht dauerhaft mit der wachsenden Kapazität optischer Mechanismen Schritt halten kann.

Als digitale Geräte sind OEO-Switches außerdem auch abhängig von der Bitrate und benötigen einen passenden Protokollstapel (protocol stack), damit bestimmte Protokolle überhaupt geroutet werden können. Beispiele sind sicherlich IP in POS (Packet over SONET), ESCON (IBM’s Enterprise System Connection Protocol) oder Fibre Channel.

Die Abkürzung OOO ist aus einer relativ jungen Entwicklung hervorgegangen. Dabei handelt es sich um ein vollständig analoges Gerät, bei dem beide E/A-Module und die Backplane optisch sind. Der größte Vorteil dieser Technik ist die bessere Skalierbarkeit gegenüber OEO-Geräten. Tatsächlich sind solche all-optical Switches nicht bitratenabhängig und vollständig protokolltransparent.

Dennoch müssen wir beachten, daß die meisten Technologien vollständig optischer Switches sich noch immer entwickeln und momentan nur in einer "sub-optimalen" Form vorliegen. Aktuell haben wir "nur" eine Granularität auf Ebene von Wellenlängen (Lambda-Level Granularity) und können nicht weiter differenzieren. Als reines analoges Gerät haben wir keinen Überblick über die Fehlerbitrate (Bit Error Rate, BER), was Monitoring und Festlegung auf Service-Level Agreements zu einer Herausforderung macht. Außerdem müssen wir Verstärkung im Gegensatz zur Regenerierung zur Erneuerung bzw. Auffrischung der Signal einsetzen. Das mag vielleicht aus Kostengründen ein Vorteil sein, doch wirft es völlig neue Aspekte im Netzwerkdesign auf.

Um die Verwirrung noch weiter auf die Spitze zu treiben, brachten findige Experten den Begriff OEO-O-OEO ins Spiel. Das ist ein interessanter Kompromiss aus den beiden anderen Techniken. Anstatt eine elektronische Backplane zu verwenden, findet die elektronische Konvertierung innerhalb der E/A-Module statt. Damit wird etwas Druck von dem Argument Skalierung genommen, da die Kapazität eines einzelnen E/A-Moduls immer geringer sein wird, als die Gesamtkapazität einer optischen Backplane.

Durch die Verlagerung der elektronischen Stufe in die E/A-Module erhalten wir eine 3R-Regenerierung (Reshaping, Retiming und Resynchronisierung) und die Fähigkeit, Wellenlängenübersetzungen vorzunehmen. Somit steht auch der Erfassung einer BER nichts mehr im Wege und wir können außerdem ein OEO- oder ein OOO-Modul auf Portbasis einsetzen, je nachdem, was unser Netzwerk erfordert.

Nachteilig wirkt sich allerdings die steigende Komplexität dieses Designs gegenüber eines OEO- oder OOO-Switches aus. Desweiteren sind die elektronischen Stufen in den E/A-Modulen isoliert und erschweren damit das Multiplexing und Grooming (im Sinne von Verwalten).

Optisches Routing mit GMPLS

Die IETF (Internet Engineering Task Force) arbeitete bis etwa Ende Juni 2004 an einem Standard, der eine vereinheitlichte MPLS-Architektur darstellen sollte. Das ganze läuft auch heute noch unter der Bezeichnung Generalized MPLS" (GMPLS).

Multi-Protocol Label Switching stellt einen einfachen Weg dar, logische Verbindungen über paketbasierte Netzwerke aufzusetzen. GMPLS wird die in MPLS definierten Kontrollprotokolle ausweiten, so daß sie zur dynamischen Kontrolle der SONET/SDH- und DWDM-Ausrüstung eingesetzt werden können.

Der GMPLS-Draft definiert eine neue Taxanomie, zur Etablierung einer Vereinheitlichung der Fähigkeiten eines "älteren" SONET/SDH- und DWDM-Switches. Der Draft spricht von vier Interface-Varianten: PSC, TDM, LSC und FSC.

Packet Switch Capable Interfaces

Ein PSC-Interface kann Bits erkennen und damit auch Pakete und Zellen in einem Bitstrom. Der Switch kann daher Entscheidungen zur Weiterleitung basierend auf dem Inhalt der Adressfelder tätigen, wie zuvor im Abschnitt 1 "Grundlagen" beschrieben.

Eine wichtige Annahme ist, daß diese Art der Schnittstelle außerdem in der Lage ist, Kontrollnachrichten (wie etwa Routing und Signalisierungsnachrichten) zu verarbeiten, die quasi In-Band mit den Daten übertragen werden. Aus diesem Grund werden die meisten PSC-Schnittstellen in konventionellen Ethernet-, IP- und ATM-Switches zu finden sein.

Time-Division Multiplexing Interfaces

TDM-Schnittstellen erkennen ebenso wie PSC-Interfaces Bits. Doch in diesem Fall basiert die Erkennung auf einer wiederkehrenden, regelmäßigen Rahmenstruktur, die in einem synchronen Bitstrom vorhanden ist. Somit können TDM-Switches Daten weiterleiten oder andere Operationen auf Basis der aktuellen Position im Zeitschlitz (time slot) ausführen.

Wie PSC-Schnittstellen, ist ein TDM-Interface in der Lage, Routing- und Signalisierungsnachrichten (control plane messages) zu verarbeiten. Beispiele für TDM-Anwendungen sind SONET/SDH-ADMs, Digital Crossconnects (DCX) oder Optical Crossconnects (OXC).

Lambda-Switch Capable Interfaces

Eine LSC-Schnittstelle arbeitet vollständig analog. Diese Schnittstellen sind naturgemäß nicht in der Lage, Bits oder andere hochwertigere Strukturen, wie etwa Rahmen oder Pakete zu erkennen. Die Weiterleitung geschieht durch das Aufschalten eines Lichtstromes auf Basis seiner Wellenlänge oder eines Bereichs von Wellenlängen (Bänder bestehend aus zwei oder mehr Kanälen).

Im Gegensatz zu den beiden vorangegangenen Varianten sind vollständig analoge Geräte nicht in der Lage, Control Plane Messages auszuwerten. Beispiele für den Einsatz von LSC-Schnittstellen sind vollständig optische ADMs oder optische Crossconnects (OXC).

Fiber Switch Capable Interfaces

FSC-Schnittstellen bilden die vierte Gruppe der GMPLS-Schnittstellen. Auch diese Variante erkennt keine Bits oder gar Rahmen oder Pakete. Außerdem ist es nicht für die Auswertung von Wellenlängen oder Wellenbändern ausgelegt. Die Daten werden zu den Ports auf Basis ihrer tatsächlichen physikalischen Position in der realen Welt weitergeleitet. Schließlich, wie sollte es auch anders sein, sind FSC-Schnittstellen nicht in der Lage Control Plane Messages zu verarbeiten.

Schlussfolgerung

Verbindungen in einem GMPLS-basierten Netzwerk werden als LSPs (Label Switched Paths) bezeichnet. Dieser Begriff schließt folgende Fakten ein:

• Virtuelle Kreise (circuits) oder Pfade in paket-/zellgeschalteten Netzwerken können LSPs sein.
• Kreise (circuits) oder Kanäle in SONET/SDH-Netzwerken.
• Ketten von Wellenlängen, werden in DWDM-Netzen als optical channel trails bezeichnet.
• Ketten von Fibern, die als Fiber Paths im PHY-Layer von Telekommunikationsnetzwerken vorliegen.

Während eine Vereinfachung der Terminologie vorteilhaft ist, so können wir die Tatsache nicht verbergen, das ein Pfad von einem LSC- zu einem PSC-Interface nicht gültig ist. Die Definition der IETF sieht vor, daß ein LSP in dem Interfacetyp enden muß, von dem er gestartet ist.

Anwendungen vollständig optischer Switches

Die Hauptanwendungsbereiche von vollständig optischen Geräten liegt in der Anbindung von optischen Kernnetzwerken an beispielsweise Metro-Networks oder der Absicherung von Verbindung innerhalb oder zwischen zwei optische Netzwerken. Für diese Aufgaben stehen uns unterschiedliche Geräte zur Verfügung.

• Protection Switches: weit verbreitet. Normalerweise als 1×2-Einheit verfügbar. Werden als Sicherung gegen den Totalausfall einzelner Glasfaserleitungen, wie etwa der Bruch einer solchen oder dem Ausfall eines Verbinders.
• Optische Add/Drop Multiplexer (OADMs): sie fungieren meist als Zugangspunkte von optischen Netzwerken. Hier werden einzelne Wellenlängen aufgeschaltet oder umgeleitet, wobei das Signal sowohl von einer PSC- oder TDM-Schnittstelle innerhalb des OADMs stammen kann.
• Optische Crossconnects (OXCs): dienen als Kreuzungen optischer Netzwerke. Sie nehmen im Wesentlichen die Aufgaben von Routern oder ATM-Switches an.

In naher Zukunft könnten auch noch folgende Varianten das Tageslicht erblicken:

• Optical Burst Switches: erlauben Telekommunikationsnetzbetreiber (carrier) einzelne Ketten von Wellenlängen über einzelne Netzwerke hinaus zu etablieren, so wie es OXCs bereits heute anbieten.
• Optische Packet Switches: Verarbeiten Pakete auf optischer Basis auf die gleiche Weise, wie es heutzutage die elektronischen Switches tun.

Herausforderungen

Optisches Switching ruft viele neue Herausforderungen auf den Plan, doch zwei von ihnen sind wirklich schwer lösbar: Lesen und Verarbeiten der Bits bei extrem hohen Geschwindigkeiten und optische Pakete zu Puffern um sie Multiplexen (Aufschalten auf andere Kanäle) zu können.

Lesen und verarbeiten der Informationen

Mit traditionellen elektronischen Switches, wie beispielsweise IP-Routern oder ATM-Switches, agiert das Gerät im so genannten Store-and-Forward-Modus. Das Verfahren wird anhand folgender Abbildung illustriert (folgende Abbildung).

Wenn Daten am Eingangsinterface eintreffen (1), wird die gesamte Dateneinheit zunächst in einem Input Buffer zwischengespeichert (2). Noch in diesem Buffer wird die Adresse oder das Label ausgewertet (3), so das der Router oder Switch eine Weiterleitung zum Ausgangsport vornehmen kann (4).

Die schnellsten heute verfügbaren Geräte arbeiten mit bis zu 10 Gbps, auch wenn bereits seit geraumer Zeit 40-Gbps-Schnittstellen für SONET/SDH verfügbar sind. Dennoch sind 10 Gbps das derzeitige Limit, da die Prozessoren die Routing-Informationen nicht schneller verarbeiten können.

Die Entwicklung zum vollständig optischen Switchings geht mit der Überwindung dieser Grenzen einher. Doch optische Switches benötigen noch immer die Fähigkeit, Lambda-Pfade durch das Netzwerk aufzusetzen, was die Notwendigkeit, Routing- und Signalisierungsnachrichten zu verarbeiten, einschließt.

Buffering optischer Pakete

In elektronischen Switches ist die Situation alltäglich: eine Dateneinheit erreicht den Eingangsport und muß sich in die Reihe bereits auf Verarbeitung wartender Pakete einreihen. Große Zwischenspeicher vereinfachen die Auflösung solcher Engpässe und erlauben statistisches Multiplexing (d.h. Verbindungen werden nach Wahrscheinlichkeit des tatsächlichen Nutzens hergestellt) und die Kapazitätsüberbuchung (z.B. wenn mehrere Dateneinheiten gleichzeitig an verschiedenen Ports eintreffen, aber den gleichen Ausgangsport passieren müssen).

Bei ATM-Switches ist der Mechanismus sogar noch ausgefeilter. Diese Geräte verfügen über intelligente Output Buffer, die es ihnen erlauben, unterschiedliche Warteschlangen (queues) pro Verbindung zu verwalten. Somit können diese Warteschlangen unterschiedlich abgearbeitet werden, je nach garantierter Bandbreite, Priorität oder anderer Kriterien. Aus diesem Grund sind ATM-Switches die einzigen ihrer Art, die ein netzwerkweites QoS-Schema etablieren können.

Die Kernfrage in Sachen optischen Switchings ist nun: wie speichere ich Photonen zwischen? Mal abgesehen von Laborexperimenten, bei denen einzelne Photonen mit Hilfe flüssigen Sauerstoffs "eingefroren" wurden, besteht die einzig praktikable Lösung in der Verwendung einer Glasfaserwarteschleife (Fiber Delay Line). Da sich Photonen zwar schnell aber mit einer begrenzten Geschwindigkeit in dem Silikatglas fortbewegen (ungefähr mit 200.000 km/s), sollte es doch möglich sein, eine bestimmte Anzahl von Photonen für einen ausreichend langen Zeitraum in dieser Warteschleife zu halten (vorausgesetzt natürlich, diese Schleife ist selbst auch lang genug). Eine kurze Überlegung sollte uns einen Überblick über die zugrunde liegenden Zeiten für solche Operationen geben. Ein Ethernet-Rahmen ist im Schnitt 10 Kb lang (manchmal länger, manchmal kürzer, 10 Kb rechnet sich aber recht gut). Wenn wir einen Rahmen mit 10 Gbps transportieren, sollte dieser Rahmen also etwa 200 Meter Glasfaser für sich beanspruchen. Bei 40 Gbps sind es sogar nur 50 Meter. Das Prinzip der Fiber Delay Lines ist eine direkte Analogie zum Delay Line Memory der ersten Computergenerationen und bringen leider auch die gleichen Nachteile mit. Sobald ein Paket in diese Warteschleife eingespeist wurde, müssen wir genau so lange warten, bis es wieder austritt. Wir haben es also nicht mit einer zufälligen Zugriffsmethode zu tun. Zwar können die Warteschlangen mit Hilfe hierarchischer Bäume und schnellen Switchingelementen aufgebaut werden um eine inkrementelle Verzögerung zu etablieren, doch ist diese Technik extrem komplex und erfordert einen gehörigen hardware- und softwaretechnischen Mehraufwand für jede Warteschleife.

Lambda-Switching

Manual Wavelength Provisioning

Die folgende Abbildung zeigt ein stark vereinfachtes Lambda-Netzwerk aus heutiger Zeit.

Ziel ist die Etablierung eines Wellenlängenpfades von einem MPLS-LSR (Label Switch Router) zum anderen. An jedem der nummerierten Punkte muß ein Operator (also ein menschliches Wesen) einen Lambda-Pfad zwischen den beiden angrenzenden Geräten einrichten. Dazu bedient er sich einer Network Management Station (NMS). Nachdem alle Geräte eines Pfades konfiguriert wurden, verfügen wir über einen vollständigen Pfad und die LSRs können ihre Arbeit aufnehmen und Verbindungen zueinander herstellen.

Diese Art der Bereitstellung bietet dem Betreiber eines solchen Netzwerkes volle Kontrolle über seine Netzwerkresourcen, doch erfordert sie einen enormen Aufwand in der Wartung und Überwachung, denn auch Backup-Pfade müssen für jeden erdenklichen Ausfallpunkt eingerichtet werden. Normalerweise wird für diese Zwecke ein Offline-Paket über den Pfad geschickt, um die Pfade neu zu berechnen und zu optimieren. Dennoch ist es immer der Operator, der die Änderungen vornehmen muß.

Es wurden eine Menge Versuche unternommen, die Konfigurationsprozesse zu automatisieren. Die einfachste Möglichkeit besteht im Einsatz eines 1×2 Protection Switches. Indem ein Signalerkennungskreis in den Switch integriert wird, kann der Failover bei Ausfall der Hauptleitung automatisch geschehen. Ausgefeiltere Designs sehen den Einsatz einer Monitoreinheit vor, die mit einem oder mehreren Protection Switches verbunden ist, um die Bitfehlerraten (Bit Error Rates) aufzuzeichnen und bei Bedarf auf den sekundären Pfad auszuweichen.

Im Gegensatz zu den Herausforderungen aus dem vorherigen Abschnitt "Herausforderungen" treten diese Probleme beim Lamda-Switching nicht auf, da wir mit den Wellenlängen arbeiten und quasi die Photonen selbst Weiterleiten und keine Interpretation (Auslesen von Adressinformationen, etc.) der Daten vornehmen. Das Statistische Multiplexing findet hier keine Anwendung, da sobald eine Wellenlänge eingerichtet wurde, sie exklusiv für einen Eingabestrom genutzt wird und damit kein statistisches Multiplexing eingerichtet werden kann.

Automatische Wellenlängenbereitstellung (Automatic Wavelength Provisioning)

Die manuelle Einrichtung von Pfaden ist nicht gerade fortschrittlich und trägt der schnellen Entwicklung der Netzwerke Rechnung. Die Industrie hat daher ein Verfahren zur dynamischen Konfiguration von Lambda-Pfaden entwickelt, bei dem ein generalisiertes MPLS-Protokoll (GMPLS) zum Einsatz kommt. In einem solchen GMPLS-Netzwerk verbinden sich die elektronischen Geräte über eine optische Benutzernetzwerkschnittstelle (O-UNI, optical User Network Interface) miteinander. Die Kontrollinformationen, welche In-Band übertragen werden, werden durch das O-UNI geleitet (folgende Abbildung).

Innerhalb der optischen Abschnitte sind nur LSC-Switches enthalten und daher nicht in der Lage, Control Plane Messages zu verarbeiten. Die erste Lösung dieses Problems liegt in der Verwendung von Out-of-Band-Signalen zur Verbindung der LSC-Geräte, normalerweise über Fast Ethernet auf dem PHY-Layer.

In einem GMPLS-Netzwerk brauchen wir uns keine Gedanken über die Auswertung er Bits machen denn wie verwenden für die Control Planes Out-of-Band-Signale. Desweiteren müssen wir auch nicht auf das Buffering achten, denn die Wellenlängen werden nicht statistisch aufgeschaltet, wenn sie erst einmal etabliert wurden.

Mit Lambda-Switching wird die Wellenlänge als einzige Information zur Weiterleitung der Ströme verwendet. Das bedeutet, daß die Wellenlänge irgendwie gemessen werden muß. Wenn wir also die Photonen eines gewissen optischen Stromes an irgendeinem Punkt in elektronische Signale umwandeln wollen, müssen wir den betreffenden Strom isolieren, denn alle heute eingesetzten Receiver sind Breitbandempfänger. Die meisten Verfahren zu Wellenlängenseparation basieren auf den unterschiedlichen Geschwindigkeiten, mit denen die jeweiligen Wellenlängen das Medium durchwandern. Diese Eigenschaft erlaubt uns, verschiedene Techniken zur spatialen Wellenlängenseparation anzuwenden. Beispielsweise können wir die Separation, die durch den Winkel beschrieben wird, mit Hilfe eine sog. Refracting Devices vorhersagen, wenn wir die Wellenlänge eines bestimmten Kanals kennen, sobald er in das Netzwerk eingespeist wird. Geräte mit diesen Fähigkeiten setzen dazu Prismen, Filter und Gitter ein. Diese Bauteile sind naturgemäß statisch und bedürfen eines Eingriffs durch einen Fachmann, der sie auf neue Wellenlängen justiert.

Optical Burst Switching

Schnell wurde eine Schwachstelle des Lamdba-Switching ausgemacht. Wurde eine Wellenlänge erst einmal zugewiesen, war sie exklusiv belegt. Kommt es also nicht zu einer dauerhaften 100-prozentigen Auslastung der Kapazität durch den Besitzer/Nutzer, so wird ein großer Teil verschwendet. Ganz klar eine ineffiziente Nutzung des Netzwerkes.

Eine Lösung des Problems liegt in der Anforderung einer Wellenlänge für die Dauer der Nutzung, genannt: Optical Burst Switching (OBS). Das wurde früher als große Herausforderung betrachtet, da, verglichen mit der Geschwindigkeit der Übertragung, der Auf- und Abbau einer Verbindung ein recht langwieriger Prozess ist. Das liegt daran, daß in traditionellen Übertragungssystemen wie ATM oder X.25 stets ein Mehrwege-Handshake für den Auf- und Abbau von Verbindungen nötig war. Überträgt man diese Herangehensweise auf das Optical Burst Switching, wird schnell klar, warum das kein vernünftiger Ansatz ist.

Aus diesem Grund wurde ein Mechanismus entwickelt, der momentan als die optimale Lösung dieses Problems angesehen wird. Wichtig ist dabei, daß es keine explizite Bestätigung des Verbindungsaufbaus gibt, bevor Daten übertragen werden. Bisher ist dieses Verfahren nur simuliert worden und es gibt noch keine verlässlichen Aussagen über die Auswirkung auf die Netzwerkleistung, wenn ein solches unzuverlässiges Verfahren zum Einsatz kommt.

In einem Lambda-Switch, welcher auch als LSC-Interface mit GMPLS Control Plane beschrieben werden kann, ist das Ziel, die Zeit für eine Etablierung eines optischen Pfads von Wochen auf Minuten reduzieren. Ist der Pfad bereitgestellt worden, bleibt er meist für Monate oder gar Jahre aktiv. In diesen Zeitrahmen ist es durchaus akzeptabel, traditionelle, verlässliche Signalisierungsmechanismen zu verwenden, beispielsweise RVSP (Resource Reservation Protocol) oder CR-LDP (Constraint-Based Routing-Label Distribution Protocol), die für die Verwendung mit GMPLS erweitert wurden. Die Signalisierung selbst kann hier auch Out-of-Band geschehen, wie etwa über Fast Ethernet.

Für OBS gilt es, die Lambda-Switches so zu konfigurieren, das nur ein kurzer Strom (burst) übertragen werden muß. Dieser muß durch ein OEO-Gerät gepuffert werden während das Lambda-Gerät konfiguriert wird. Überträgt man eine Datei von der Größe eines Megabytes über 10 Gbps bleibt für die Konfiguration des Lambda-Switches nur eine Millisekunde. Somit muß die Signalisierung sehr schnell sein; traditionelle Handshake-Verfahren sind nicht geeignet.

Die Signalisierung kann Out-of-Band geschehen, muß aber den Pfad folgen, der für den Burst vorgesehen ist. Auf den ersten Blick erscheint das merkwürdig, denkt man an Basic Rate ISDN (BRI). In dieser Topologie kann ein einziger D-Kanal (übernimmt die Steuerung) zur Verwaltung von bis zu 30 B-Kanälen (sie übertragen die Nutzdaten) genutzt werden. Die B- und D-Kanäle werden über das gleiche Kabel ausgeliefert und laufen deshalb über die gleiche Topologie. Im optischen Kontext würde eine Wellenlänge für die Signalisierung aufwenden und sie mit der Geschwindigkeit betreiben, die für eine vernünftige Auslastung der Netzwerkprozessoren geeignet ist, z.B Gigabit-Ethernet.

Derzeit gibt es noch einige ungeklärte Punkte bei OBS, insbesondere was den Aufbau eines verlässlichen und einfachen Signalisierungsmechanismus angeht. Doch die Vorzüge liegen auf der Hand. Dadurch daß der LSP nur für die Dauer des Bursts offen ist, können wir statistisches Mutliplexing in einer angemessenen Zeit anbieten. Das steigert die Effizienz des Netzwerkes im Vergleich zu Lambda-Switching.

Optisches Packet Switching

Das optische Packet Switching (OPS) ist ein echtes Äquivalent des elektronischen Packet Switching. Das eingebettete Label wird gelesen und eine Entscheidung über die Weiterleitung anhand der enthaltenen Informationen getroffen. Das OPS-Gerät könnte zum einen in einem verbindungslosen Modus operieren, beispielsweise durch Nutzung der IP-Adresse des Ziels. Andererseits wäre auch ein verbindungsorientierter Modus möglich,indem GMPLS-Protokolle zur Signalisierung der Pfadeinstellungen genutzt werden, wobei die eingebetteten Labels normales Switching zulassen würden.

Es sollte sich den LeserInnen die Frage aufdrängen, ob hier nicht auch das Lesen von Paketinformationen bei hohen Geschwindigkeiten zu den gleichen Problemen führen würde, wie sie bereits besprochen wurden. Ist das nicht eigentlich unvermeidlich?

Ein praktische OPS-Experiment wurde in dieser Hinsicht bereits unternommen. Es ist unter dem Titel Keys of Optical Packet Switching (KEOPS) (http://www.aramis-research.ch/d/6089.html) bekannt. Dabei handelt es sich um ein Europäisches Projekt einiger Forschungsanstalten, die von Alcatel angeführt werden.