分組交換

光分組交換

光分組交換(Opticalpacketswitching)是在光通信中采用分組交換方式進(jìn)行通信的一種技

術(shù)。

概念

光分組交換(OPS)概念與電的分組交換類似。每個(gè)光分組由一個(gè)光分組頭和一個(gè)光分組

凈荷組成，光分組頭中包含源地址、宿地址、生存時(shí)間與壽命(TTL)等信息。OPS與電的IP

路由類似，采用逐跳尋址轉(zhuǎn)發(fā)的方式。所以光分組交換機(jī)又稱為光IP路由器。OPs由于動(dòng)

態(tài)共享、統(tǒng)計(jì)復(fù)用帶寬資源，因而可提高網(wǎng)絡(luò)帶寬資源利用率，并使網(wǎng)絡(luò)具有很好的靈活性。

由于可采用高速凈荷、寶寶英文怎么寫 低速分組頭，從而可解決電IP路由器的電子"瓶頸"問(wèn)題。

基本原理

從交換技術(shù)的發(fā)展歷史看，數(shù)據(jù)交換經(jīng)歷了電路交換、報(bào)文交換、分組交換和綜合業(yè)務(wù)

數(shù)字交換的發(fā)展過(guò)程。

分組交換實(shí)質(zhì)上是在"存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)"基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它兼有電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)

點(diǎn)。分組交換在線路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送按一定長(zhǎng)度分割為許多小段的數(shù)據(jù)-分組。每

個(gè)分組標(biāo)識(shí)后，在一條物理線路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用的技術(shù)，同時(shí)傳送多個(gè)數(shù)據(jù)分組。把來(lái)自用

戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達(dá)接收端，再去掉分組頭將各

數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報(bào)文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報(bào)文交換

的傳輸時(shí)延小，交互性好。

光分組交換(ops)技術(shù)，它以光分組作為最小的交換顆粒，數(shù)據(jù)包的格式為固定長(zhǎng)度的光

分組頭、凈荷和保護(hù)時(shí)間三部分。在交換系統(tǒng)的輸入接口完成光分組讀取和同步功能，同時(shí)

用光纖分束器將一小部分光功率分出送入控制單元，用于完成如光分組頭識(shí)別、恢復(fù)和凈荷

定位等功能。光交換矩陣為經(jīng)過(guò)同步的光分組選擇路由，并解決輸出端口競(jìng)爭(zhēng)。最后輸出接

口通過(guò)輸出同步和再生模塊，降低光分組的相位抖動(dòng)，同時(shí)完成光分組頭的重寫和光分組再

生。

特點(diǎn)

光分組交換技術(shù)獨(dú)秀之處在于:

大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性等特點(diǎn)，支持未來(lái)不同類型數(shù)據(jù);能提

供端到端的光通道或者無(wú)連接的傳輸;帶寬利用效率高，能提供各種服務(wù)，滿足客戶的需求。

把大量的交換業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到光域，交換容量與WDM傳輸容量匹配，同時(shí)光分組技術(shù)與OXC、

MPLS等新技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與資源的合理利用因而，光分組交換技術(shù)勢(shì)必成為

下一代全光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)"寵兒"。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，非常重要的是減少當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中協(xié)議層的數(shù)目，但是同時(shí)還要保留功

能，肺克 并盡量利用現(xiàn)有的光技術(shù)。光分組交換具有大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性

等特點(diǎn)，這對(duì)未來(lái)支持不同類型的數(shù)據(jù)是非常重要的山怎么畫簡(jiǎn)單好看 。光分組交換能夠提供端到端的光通道

或者無(wú)連接的傳輸。光分組交換的主要優(yōu)點(diǎn)是帶寬利用效率高，而且能提供各種服務(wù)，滿足

客戶的需求。目的是把大量的交換業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到光域?qū)崿F(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)交換容量與WDM的傳輸容

量相匹配。同時(shí)實(shí)現(xiàn)光分組技術(shù)與OXC、MPLS等新興技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與資源

的合理利用。

關(guān)鍵技術(shù)

1.光分組

為了減少單位時(shí)間光交換機(jī)必須處理的實(shí)體，具有相同目的地和服務(wù)質(zhì)量的一個(gè)或多個(gè)

分組可以組成一個(gè)光分組。光分組長(zhǎng)度可變，它是一個(gè)單位波長(zhǎng)的整數(shù)倍。雖然這種做法在

網(wǎng)絡(luò)邊緣減少了分組交換的復(fù)雜性，但卻增加了在網(wǎng)絡(luò)邊緣接口的復(fù)雜性，實(shí)際上，光分組

的形成要比它完成IP路由的功能實(shí)現(xiàn)起來(lái)復(fù)雜得多。

光分組頭包含路由信息,aN制信息，分組越長(zhǎng)則可在分組中有更多的保護(hù)時(shí)間而不致降

低鏈路的利用率，但分組要考慮與現(xiàn)有的ATM信元、IP分組等兼容。分組和分組頭大小需

要優(yōu)化，分組較小時(shí)，具有較高的靈活性，但信息傳輸效率低，影響網(wǎng)絡(luò)吞吐量，當(dāng)分組較

大時(shí)，信息傳輸效率高，但需要大的光緩存并且靈活性變差，因此需要根據(jù)分組丟失率在負(fù)

載和分組頭之間進(jìn)行折衷。

2.光分組的緩存

為了提供一個(gè)全光的數(shù)據(jù)路徑，必須在oPS中提供光緩存器。在光組交換中，由于沒(méi)有

可用的光隨機(jī)存取器(RAM)，采用光纖延時(shí)線與光器件如光開(kāi)關(guān)、光耦合器、光放大器等結(jié)

合來(lái)實(shí)現(xiàn)光分組緩存，光纖延時(shí)線的延時(shí)長(zhǎng)度等于光分組單位時(shí)間的整數(shù)倍。一般地，在光

分組交換中光緩存可以按照兩種方法來(lái)分類，一種是緩存器采用單級(jí)延時(shí)線還是多級(jí)，前者

一般易于控制，后者對(duì)于大的緩存深度可能節(jié)省硬件數(shù)量;另一種是延時(shí)線被連成正向還是

反饋結(jié)構(gòu)，前者是分組從一條延時(shí)線被送入它下一條延時(shí)線，光分組穿過(guò)的延時(shí)光纖數(shù)不變，

而后者的延時(shí)線將分組送回本級(jí)的輸入，意味著分組之間穿過(guò)的延時(shí)線數(shù)是不同的。

3.交換的實(shí)現(xiàn)

一個(gè)光分組交換機(jī)的總體結(jié)構(gòu)由輸入處理模塊、輸出處理模塊、和交換緩存模塊組成(圖

3)。輸入處模塊把接收到的分組描述成適合于OTN和OPS的行距怎么設(shè)置 光分組，并實(shí)現(xiàn)同功能。交換

緩存模塊將分組發(fā)送到正確的目的地，并實(shí)現(xiàn)分組競(jìng)爭(zhēng)裁決和空分組管理。輸出處理模塊的

作用是減小或消除信號(hào)的相位抖動(dòng)和功率波動(dòng)，通過(guò)快速功率均衡減/J,分組組之間的功率差

異，還可以具有分組頭重寫和再生的功能。圖3采用了反饋緩存器的方法，使得系統(tǒng)可以最

大限度地利用和共享緩存器，同時(shí)，使用緩存器的再循環(huán)還可以實(shí)現(xiàn)分組服務(wù)等級(jí)優(yōu)先權(quán)的

處理。在這里，分組頭的檢測(cè)和處理在電域內(nèi)進(jìn)行。

應(yīng)用

光分組交換的誘人之處在于它是光傳輸網(wǎng)的一個(gè)自然而然的發(fā)展，尤其是光交叉連接

(oXC)技術(shù)的發(fā)展能夠?yàn)楣鈧鬏斁W(wǎng)提供一個(gè)光分組交換的網(wǎng)絡(luò)層。圖l所示的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含了

oXC和OPS。在圖中，資源可以多種方式加以利用:一些光信道可以把具有高容量的節(jié)點(diǎn)互聯(lián)

起來(lái)，而這些節(jié)點(diǎn)燕魚(yú)繁殖正確方法 可以完全利用很高的信道容量，如SDH環(huán)路;另外一些信道為了有效利用

帶寬，被用來(lái)提供光分組的傳輸，這樣既可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源最佳和諧的諧組詞 利用，又可以提供像點(diǎn)

到點(diǎn)這樣非常關(guān)鍵的業(yè)務(wù)。因此圖1提出了兩種關(guān)鍵的OPS應(yīng)用方案。一種應(yīng)用是oPS作

為核心交換機(jī)，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的分組在中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換，同時(shí)在中心節(jié)點(diǎn)處完成路由的選擇

和標(biāo)簽的交換。在這種方案中，oPS最大地利用了網(wǎng)絡(luò)資源，最小限度地耗費(fèi)網(wǎng)絡(luò)的總?cè)萘浚?/p>

從而減少了oXC的數(shù)量。第二個(gè)是OPS作為光傳輸網(wǎng)中電域(數(shù)據(jù))到光域(WDM網(wǎng))邊緣路由

器接口。在這一應(yīng)用中OPS為將來(lái)光傳輸網(wǎng)提供了許多核心功能。