光交换网络技术概貌

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1、光交换网络技术概貌～教育资源库　　密集波分复用技术的进步使得一根光纤上能够承载上百个波长信道，传输带宽最高记录已经达到了Ｔ比特级。同时，现有的大部分情况是光纤在传输部分带宽几乎无限２００Ｔｂ／ｓ，窗口２００ｎｍ。相反，在交换部分，仅仅只有几个Ｇｂ／ｓ，这是因为电子的本征特性制约了它在交换部分的处理能力和交换速度。所以，许多研究机构致力于研究和开发光交换／光路由技术，试图在光子层面上完成网络交换工作，消除电子瓶颈的影响。当全光交换系统成为现实，就足够可以满足飞速增长的带宽和处理速度需求，同时能减少多达７５％的网络成本，具有诱人

2、的市场前景。　　光信号处理可以是线路级的、分组级的或比特级的。ＷＤＭ光传输网属于线路级的光信号处理，类似于现存的电路交换网，是粗粒度的信道分割；光时分复用ＯＴＤＭ是比特级的光信号处理，由于对光器件的工作速度要求很高，尽管国内外的研究人员做了很大努力，但离实用还有相当的距离；光分组交换网属于分组级的光信号处理，和ＯＴＤＭ相比对光器件工作速度的要求大大降低，与ＷＤＭ相比能更加灵活、有效地提高带宽利用率。随着交换和路由技术在处理速度和容量方面的巨大进步，ＯＰＳ技术已经在一些领域取得了重大进展。　　光分组网络的分类　　全光分组交

3、换网可分成两大类：时隙和非时隙。在时隙网络中，分组长度是固定的，并在时隙中传输。时隙的长度应大于分组的时限，以便在分组的前后设置保护间隔。在非时隙网络中，分组的大小是可变的，而且在交换之前，不需要排列，异步的，自由地交换每一个分组。这种网络竞争性较大，分组丢失率较高。但是结构简单，不需要同步，分组的分割和重组不需要在输入输出节点进行，更适合于原始ＩＰ业务，而且缓存容量较大的非时隙型网络性能良好。　　光分组交换技术特点　　在光网络设计中，对网络设计者来说，非常重要的是减少当前网络中协议层的数目，保留已有功能，并尽量利用现有的光

4、技术。而光分组交换技术独秀之处在于：　　大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点，支持未来不同类型数据　　能提供端到端的光通道或者无连接的传输　　带宽利用效率高，能提供各种服务，满足客户的需求　　把大量的交换业务转移到光域，交换容量与ＷＤＭ传输容量匹配，同时光分组技术与ＯＸＣ、ＭＰＬＳ等新技术的结合，实现网络的优化与资源的合理利用因而，光分组交换技术势必成为下一代全光网网络规划的宠儿。　　光分组技术的制约因素　　光分组交换的关键技术有光分组的产生、同步、缓存、再生，光分组头重写及分组之间的光功率的均衡等。光分组交换技术与

5、电分组技术相比，光分组交换技术经历了近１０年的研究，却还没有达到实用化，主要有两大原因：第一是缺乏深度和快速光记忆器件，在光域难以实现与电路由器相同的光路由器；第二是相对于成熟的硅工业而言，光分组交换的集成度很低，这是由于光分组本身固有的限制以及这方面工作的不足造成的。通过近期的技术突破与智能的光网络设计，可充分地利用光与电的优势来克服这些不利因素。　　光突发交换的应用前景　　光突发交换为ＩＰ骨干网的光子化提供了一个非常有竞争力的方案。一方面，通过光突发交换可以使现有的ＩＰ骨干网的协议层次扁平化，更加充分的利用ＤＷＤＭ技术的

6、带宽潜力；另外一方面，由于光突发交换网对突发包的数据是完全透明的，不经过任何的光电转化，从而使光突发交换机能够真正的实现所谓的Ｔ比特级光路由器，彻底消除由于现在的电子瓶颈而导致的带宽扩展困难。此外，光突发交换的ＱｏＳ支持特征也符合下一代Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的要求。因此，光突发交换网络很有希望取代当前基于ＡＴＭ／ＳＤＨ架构和电子路由器的ＩＰ骨干网，成为下一代光子化的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ骨干网。　　作为一项具有广泛前景和技术优势的交换方式，光突发交换技术已引起了国内外众多研究机构的关注，我国的８６３计划已将光突发交换技术列为重点资助项目

7、。　　光突发交换技术中的问题　　从应用的角度，光突发交换还有一些重要的课题需要研究。突发封装，突发偏置时延的管理，数据和控制信道的分配，ＱｏＳ的支持，交换节点光缓存的配置如果需要的话等问题还需要作深入研究。对于光突发交换网来说，在边缘路由器光接收机上的突发快速同步也是对系统效率有重要影响的问题。　　上述问题是紧密关联的，比如说光缓存中光纤延迟线的配置与突发长度的统计分布相关，而突发长度又取决于突发封装过程；突发封装、光路由器的规模、数据和控制信道组的大小又会影响突发偏置时延的管理；交换节点的分配器和控制器运行快慢以及网络

8、规模又会反过来影响突发封装。在网络设计当中，所有的这些问题都必须仔细考虑和规划。由于光纤延迟线的限制，为了降低丢包率，光突发交换网络必须通过波分复用网络信道成组来实现统计复用。如何在光突发交换网络中实现组播功能也是一项非常重要的课题，为了实现组播，光开关矩阵和交换控制单元都必须具备组播能力