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波長(zhǎng)變換在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

云知道


一、概述
近年來隨著Internet的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，這要求網(wǎng)絡(luò)有足夠的帶寬可以利用，并且要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有足夠高的數(shù)據(jù)吞吐量，而這些正是在WDM網(wǎng)中應(yīng)用分組交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在 。WDM光傳送網(wǎng)具有優(yōu)異的傳輸性能，為信息的傳輸提供了足夠的帶寬；分組交換技術(shù)是快速交換數(shù)據(jù)的最佳選擇 。光分組交換技術(shù)將二者有機(jī)的結(jié)合，能極大地拓展現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬，最大限度地提高線路利用率，被認(rèn)為是為下一代光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)之一[1] 。目前世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行了這方面的研究，如歐洲RACE計(jì)劃的ATMOS項(xiàng)目和ACTS計(jì)劃的KEOPS項(xiàng)目[8]，美國(guó)DARPA支持的POND項(xiàng)目和CORD項(xiàng)目[10]日本NTT光網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目等 。
光分組交換網(wǎng)絡(luò)參考模型分為三層，如圖1所示 。最上層為電交換層，對(duì)應(yīng)于已普遍使用的接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，如ATM、SDH和PDH及其他常用的標(biāo)準(zhǔn)分組和基于幀的業(yè)務(wù) 。最底層為透明光傳輸層，對(duì)應(yīng)于WDM光傳送網(wǎng)，鏈路的傳輸容量為數(shù)Gb/S至數(shù)百Gb/S 。在最上層和最底層之間是比特率和傳輸方式透明的光分組層，它在高層的低速信道和底層的高速信道之間進(jìn)行適配，為WDM光傳送網(wǎng)中的高速波長(zhǎng)信道和電交換網(wǎng)之間架起一座橋梁，從而大大改進(jìn)了帶寬的利用率和網(wǎng)絡(luò)的靈活性 。
波長(zhǎng)變換技術(shù)是組成全光分組交換網(wǎng)絡(luò)中的重要技術(shù)，它的功能是將從波分復(fù)用終端或其它設(shè)備來的光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將非匹配波長(zhǎng)上的光信號(hào)轉(zhuǎn)換到所需的波長(zhǎng)上 。它的主要特點(diǎn)是高效、可靠、簡(jiǎn)便地把帶有信號(hào)的光從一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到另一波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的再利用，解決網(wǎng)絡(luò)中交叉連接中的波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)問題，有效地進(jìn)行路由的選擇，降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性[2~4] 。
二、波長(zhǎng)變換技術(shù)在OPS網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
光分組網(wǎng)(OPN)是在光域上實(shí)現(xiàn)光分組交換(OPS)技術(shù)的智能光網(wǎng)絡(luò)，即以光分組的形式來承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的傳輸在光域中進(jìn)行，而路由和控制在光域或電域中進(jìn)行 。OPS網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示：
（1）輸入接口光部分有一個(gè)補(bǔ)償色散的無源段(如色散位移光纖)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光纖延遲線，使分組向初始參考面被動(dòng)排隊(duì) 。每一輸入端口都如此 。電部分包括分組頭提取電路和負(fù)載荷位置確定(本地時(shí)鐘的提取,分組的遲時(shí)確定,光開關(guān)門的觸發(fā)選擇等) 。分組頭提取電路用以解決競(jìng)爭(zhēng)情況和安排交換端的分組路由 。（2）交換矩陣這是交換接點(diǎn)的核心部分,電路部分控制路由處理,解決競(jìng)爭(zhēng),按參考時(shí)鐘安排虛分組;全光交換矩陣給出分組路由,使用光纖延遲線和虛分組解決競(jìng)爭(zhēng)(緩存器) 。（3）輸出接口為滿足系統(tǒng)的需要,包括系統(tǒng)的可級(jí)聯(lián)性,需要再生凈載荷 。這由輸出接口完成 。它包括一個(gè)光再生系統(tǒng)和重寫分組頭和再生光信號(hào)用的時(shí)鐘電子電路 。光再生系統(tǒng)包括快速功率均衡,去除抖動(dòng)的再定時(shí),波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和分組頭重寫 。整個(gè)接口必須保證信號(hào)質(zhì)量足夠高,以使其能夠通過幾個(gè)光交換節(jié)點(diǎn)和WDM傳輸鏈路 。
在OPS網(wǎng)絡(luò)中，解決波長(zhǎng)路由、網(wǎng)絡(luò)沖突、透明的網(wǎng)間互聯(lián)互操作、和超高速光信號(hào)處理等功能都離不開全光波長(zhǎng)變換器的應(yīng)用 。
首先波長(zhǎng)變換是解決網(wǎng)絡(luò)沖突的有效方案 。在OPS節(jié)點(diǎn)中，當(dāng)同一波長(zhǎng)上多個(gè)光分組同時(shí)去往同一個(gè)輸出端時(shí)，就會(huì)發(fā)生對(duì)輸出端資源的競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組將受阻，這時(shí)我們稱輸出端產(chǎn)生了沖突 。沖突解決方案主要有三種：即通過偏射路由技術(shù)在空間域上解決沖突；通過光緩存技術(shù)在時(shí)間域上解決沖突，如圖3（a）所示；通過波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)在波長(zhǎng)域上解決沖突，由可調(diào)諧全光波長(zhǎng)變換器完成，如圖3（b）所示 。前兩種技術(shù)都可看作偏射機(jī)制，一個(gè)是在空間上偏射，另一個(gè)是在時(shí)間上偏射 。隨著WDM技術(shù)和波長(zhǎng)變換器的發(fā)展，波長(zhǎng)空間解決分組沖突的方式越來越受到人們的重視 。

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