光分组交换的关键技术

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1、光分组交换的关键技术～教育资源库　　北京大学电子学系黄安鹏谢麟振徐安士殷洪玺　　在电域内，有电路交换与分组交换之分，随着语音、数据、视频等通信业务正朝着综合的方向发展，数据流量逐渐超过话音流量。这就意味着面向连接的电路交换需要被升级到能支持数据业务的分组交换。分组交换保留电路交换传输时延小的优点，同时克服了线路利用率差的缺点。客观而言，在电域可望取得的进展在一段时间内能满足分组交换的需求，但是研究显示光开发技术的潜力能满足网络的长期需求。互联网快速增长是驱动光分组交换及网络快速发展的动力，得到光传输基础设施的支

2、持。电域TDM技术的增长系数是每年1.5，而每年的带宽需求增长系数是8，两者的不匹配是开发光技术的主要动机。　　随着电的交换和路由技术的处理速度和容量的巨大进步，光分组交换（OPS：OpticalPacketS的传输容量相匹配。同时实现光分组技术与OXC、MPLS等新兴技术的结合，实现网络的优化与资源的合理利用。表1比较了各种光交换模式。　　关键技术　　光分组交换目前都使用混合的解决方案：传输与交换在光域实现，路由和转发功能以电的方式实现。尽管对光分组交换作了大量的研究，但是对全光分组交换节点，仍然没有权威性的

3、结构设计。全光分组交换节点有两个特征：1、交换在光域发生，没有O/E/O的转换。全光交换能够保证较高的信道利用率和低的能量损耗；2、交换应该能够在分组的水平上实现。原理上，交换结构也应该能在更粗的粒度上实现，如波长。　　全光分组交换网可以被分成两大类:时隙和非时隙。在时隙网络中，分组长度是固定的，而且在时隙中传输。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，是非同步的，自由地交换每一个分组。这种网络竞争性较大，而且分组丢失率较高。但是

4、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，这样的网络更适合于原始IP业务。缓存容量较大的非时隙型网络性能良好。　　时隙网络的同步　　有比特级上的同步和分组级上的同步。比特同步能容忍比特的抖动；分组同步能容忍分组的抖动。同步是光分组交换网的关键。在粒度上，又分为粗同步和细同步。为了保持比特率和编码的端到端的光透明传输，粗和细同步都必须在光域完成。在同步实现过程中，时钟的恢复与提取也是非常重要的，这涉及到O/E/O的转换。　　分组的竞争　　分组的竞争有三种解决方案：波长、时间、空间，对应的是波

5、长转换、光缓存、空间替代路由。在实际中，常常是以上三种中的某几种的结合使用，以提高解决竞争的效率。其中，光缓存是最常用的。除非光RAM变成现实，否则，我们一直需要依赖光延迟线作为光缓存。当两个分组竞争一条输出链路时，一个分组被传输，另一个被送入一圈光纤，让它经过充分的延迟以解决竞争问题。　　为了克服竞争，对于固定时隙中的分组，有多个竞争解决方案：A、替代路由，不需要缓存，沿着一条替代的路由到达目的节点；B、使用波长减少缓存的数量；C、使用小的分组交换模块，有适当的缓存和替代路由；D、模拟电的深度缓存；E、光缓存

6、与电缓存相结合；短时延用光缓存，长时延用电缓存；F、部分共享的光缓存。　　迄今为止，唯一可用的光存储是光纤延迟线。最近，AnjaliAgar）是最有吸引力的方案。头和负载数据复用在同一个光载波上，在调制激光器的电流中，负载是基带编码，头比特是在合适的副载波频率上，以较低的速率编码。因为激光器与光电探测器的频率响应必须达到副载波频率，因此，副载波频率尽量少、低、间隔小。因为副载波的间隔是头比特率的两倍，所以头比特率要低，但是太低也会引起较长的时延。在许多路由交换协议中，需要分组头在每个节点的更新。另一个方案是分组

7、头与分组不在同一个光载波上，这个方法将受到光纤色散的影响。优化在每个节点的分组的功率大小及分组的长度，使目的节点的负载与分组头的误码率平衡。时隙分组格式在时间长度上是固定的，但是负载的大小是可变的。分组头低速率运行，负载对速率和格式是透明的。在KEOPS项目中，分组头使用14个字节，传输速率622Mb/s。　　协议　　OPS与已有的协议相结合：如网络可以使用已有的MPLS/MPS协议，路由信息分布，可以使用IP路由协议。对全光分组交换，不需要额外的协议层。受广义MPLS支持的全光分组交换网络可以支持不同粒度（如

8、：分组、突发和电路）及不同的用户数据格式。多协议标签交换加速了互联网的速度，全光分组交换非常适合MPLS的观点，它具有灵活性，高比12下一页友情提醒：，特别！特率，而且消除了潜在的电子瓶颈的优点。光标签技术是实现简单的、可升级的光信道路由的关键，无需高速的电终端。在光传输网（OTN）上，MPLS能提供端到端的透明性，但是需要接入比特流，因而需要把光信道的光信号转换为电信号。　　光分组的