光纖分組交換技術(shù)的分析與光纖爆裂交換技術(shù)的研究

為了在WDM（波分復(fù)用）網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，已經(jīng)開發(fā)了諸如寬帶插入，波長路由，光纖分組交換和光纖突發(fā)交換之類的技術(shù)。光纖分組網(wǎng)絡(luò)由運(yùn)行WDM的光纖和通過光纖連接的分組交換機(jī)組成。光數(shù)據(jù)包中用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼麄€(gè)過程保持為光信號(hào)，而無需進(jìn)行光/電和電/光轉(zhuǎn)換。光纖分組交換和光纖脈沖交換均可用于IP傳輸和異步傳輸模式（ATM）。

1、WDM光纖分組交換

WDM光纖分組交換機(jī)由4部分組成：輸入接口，交換網(wǎng)絡(luò)，輸出端口和控制單元。輸入接口主要用于分組，描述和線性化，數(shù)據(jù)包頭信息分析以及數(shù)據(jù)包頭降級(jí)。交換網(wǎng)絡(luò)是交換的核心，用于全光分組交換。輸出接口用于再生光信號(hào)并插入包頭。控制單元通過使用分組頭中的信息來控制交換。由于同步要求，通常將光分組交換設(shè)計(jì)為混合長度的分組。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)WDM中的光學(xué)交換機(jī)時(shí)，它首先進(jìn)入輸入接口，將數(shù)據(jù)包頭與數(shù)據(jù)包負(fù)載分離，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為域信號(hào)并進(jìn)入控制單元。負(fù)載在切換過程中保持光信號(hào)的形式。

2、競爭解決

當(dāng)多個(gè)數(shù)據(jù)包要同時(shí)從一個(gè)輸出端口輸出時(shí)，爭用解決是必不可少的。這是分組交換中的常見問題。典型的解決方案是讓一個(gè)允許的數(shù)據(jù)包出去并緩沖所有其他數(shù)據(jù)包。在光分組交換中，用于解決外部擁塞的技術(shù)包括光緩沖和使用導(dǎo)向路由。這些方法是否能有效解決外部擁塞光纖光纜樣品問題，仍存在疑問。

①、緩沖當(dāng)前階段。光緩沖器的實(shí)現(xiàn)方法是使用光延遲線（ODLS）。一個(gè)ODLS可以將一個(gè)數(shù)據(jù)包延遲特定的時(shí)間，具體時(shí)間取決于光延遲線的長度。光延遲是光分組交換的致命弱點(diǎn)。光學(xué)延遲線可能在實(shí)驗(yàn)中可用，但在實(shí)踐中并不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然，替代方法是存儲(chǔ)光信號(hào)，這是不可接受的方法，因?yàn)殡娮哟鎯?chǔ)器無法跟上光網(wǎng)絡(luò)的速度。

②、發(fā)展波長域。在WDM中，連接兩個(gè)光學(xué)交換機(jī)的光纖鏈路通?？梢赃\(yùn)行幾個(gè)波長。此功能的開發(fā)可以****地減少外部擁塞。假設(shè)有兩個(gè)數(shù)據(jù)包計(jì)劃同時(shí)通過同一輸出端口，則它們?nèi)钥梢栽诓煌牟ǘ沃袀鬏?。這種方法在****地減少外部擁塞問題方面具有巨大潛力，尤其是當(dāng)單根光纖連接的波長數(shù)量持續(xù)增長時(shí)。

③、轉(zhuǎn)到路由。這是適合交換的理想方法。當(dāng)兩組碰撞時(shí)，一個(gè)將被引導(dǎo)到正確的出口，而一個(gè)將被引導(dǎo)到另一個(gè)有效的出口。此方法僅需要少量緩存或根本不需要緩存。無論如何，定向小組將花費(fèi)更長的距離才能到達(dá)目的地。結(jié)果是數(shù)據(jù)包的端到端延遲非常高，并且必須在接收端對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新排序，因?yàn)樗鼈兊竭_(dá)的順序與原始順序不同。

3、光分組交換結(jié)構(gòu)

①、具有交換性的組織結(jié)構(gòu)。一個(gè)空間交換組織結(jié)構(gòu)具有N個(gè)入口和N個(gè)出口，每個(gè)光纖鏈路可以運(yùn)行N個(gè)波長。該交換在時(shí)隙中進(jìn)行，并且每個(gè)時(shí)隙的長度是從1個(gè)條目到1個(gè)光學(xué)緩沖器的1個(gè)光學(xué)分組所需的傳輸時(shí)間。這種交換組織由光分組編碼器，空間交換部分和光分組緩沖器組成。光學(xué)分組編碼器為即將開始的每個(gè)光纖鏈路具有一個(gè)光學(xué)解復(fù)用器，它將輸入的光學(xué)信號(hào)分成幾個(gè)不同的波長。每個(gè)波長都發(fā)送到不同的可調(diào)波長轉(zhuǎn)換器（TWC），該轉(zhuǎn)換器將光包的波長轉(zhuǎn)換為另一個(gè)波長。在接收端的光輸出緩沖器中，這種波長不會(huì)受到阻礙（再）。通過空間交換結(jié)構(gòu)，光分組被交換到N個(gè)輸出緩沖器中的任何一個(gè)。 TWC的輸出由分離器提供。分離器將相同的信號(hào)傳輸?shù)絅個(gè)不同的輸出光纖，一根輸出光纖對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出緩沖器。這些輸出光纖上的信號(hào)通過另一個(gè)分離器發(fā)送到d + 1個(gè)不同的輸出光纖，并且每個(gè)輸出光纖通過光閘和輸出緩沖光纖延遲線（ODLS）連接到接收端，光分組正確打開1個(gè)門，然后關(guān)閉其他門以進(jìn)入光纖延遲線?？刂茊卧峁┬盘?hào)，例如應(yīng)由TWC轉(zhuǎn)換哪個(gè)波長以及將數(shù)據(jù)包切換到哪個(gè)出口緩沖光纖延遲線。

②、帶廣插入組織結(jié)構(gòu)。所有輸入端口（每個(gè)端口具有不同的波長）輸入的數(shù)據(jù)包在交換機(jī)中組合并插入所有輸出端口。位于每個(gè)輸出端口的波長選擇器選擇一個(gè)波長并將其分組以將其發(fā)送到交換機(jī)之外。這種類型的交換組織執(zhí)行自復(fù)用。例如，寬帶插件選擇的KEOPS是為歐洲KECPS網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的。每個(gè)輸入和輸出光纖僅承載1個(gè)波長。每個(gè)輸出端口的波長不是固定的，而是成組變化的，因此輸出端口滿足輸出信號(hào)的要求是非常必要的。交換組織由編碼器，緩沖區(qū)和選擇器組成。波長編碼塊由N個(gè)固定波長轉(zhuǎn)換器和一個(gè)空分切換級(jí)（包括分光器，光閘和連接器）組成；波長選擇器模塊由N個(gè)波長通道選擇器組成，包括解復(fù)用器，光閘和復(fù)用器。交換是在時(shí)隙中進(jìn)行的。在每個(gè)時(shí)隙的開始，波長編碼塊中的波長轉(zhuǎn)換器將分組的波長轉(zhuǎn)換為固定波長。 N個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出被合并，并通過分離器發(fā)送到K條不同的光纖延遲線。每條光纖延遲線具有不同的延遲時(shí)間，并且是時(shí)隙的整數(shù)倍。 N個(gè)光纖包自動(dòng)存儲(chǔ)在K條不同的光纖延遲線中。當(dāng)另一個(gè)時(shí)隙到達(dá)時(shí)，最多有K個(gè)，從K個(gè)光纖延遲線輸出N個(gè)數(shù)據(jù)包，N個(gè)沖突通過分離器，光閘，解復(fù)用器和復(fù)用器連接到目的地輸出端口。來自每個(gè)光纖延遲線的輸出信號(hào)在通過分路器后發(fā)送到N個(gè)輸出端口。該輸出信號(hào)由N個(gè)多路復(fù)用數(shù)據(jù)包組成，每個(gè)數(shù)據(jù)包具有不同的波長。由于有K個(gè)分配器，因此僅K個(gè)輸出信號(hào)之一被選擇并指定用于導(dǎo)出。所選的輸出信號(hào)由多路分解器提供。解復(fù)用器將復(fù)合信號(hào)分解為N個(gè)波長，其中只有一個(gè)可以傳輸。該交換機(jī)構(gòu)的操作由控制單元控制。