光固化成型技术论文(2)
光交换技术论文篇二
光突发交换及其关键技术
摘要：在几种光交换技术中，光突发交换技术能够满足不断增长的业务需求，是一种更为灵活有效的光网络解决方案。本文首先介绍了几种光交换网络，然后重点分析了光突发交换网络的基本原理、关键技术等。
关键词：光突发交换技术 竞争解决 汇聚算法 信道调度算法 QoS
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0069-01
1、几种不同的光交换网络
随着信息爆炸式增长，通信业务从传统的语音、数据业务向视频、多媒体等宽带实时业务发展，对通信容量也提出越来越高的要求。光纤拥有大约30THz的巨大潜在的宽带容量，是未来骨干网络中最重要的传输媒介，为增长的信息容量提供了解决方案。波分复用技术可以解决高速传输的问题，但是节点间的信息交换是在电域中进行。这一电子瓶颈制约高带宽和高速信息传输的发展，光交换网络在这一背景下应运而生。光交换技术可分为光电路交换，光分组交换，光突发交换，光标签分组交换。
1.1 光电路交换
基于波长交换粒度的光电路交换(OCS)就可以实现光交换，即构建波长路由光网络。基于波长路由的全光网络已有了成熟的发展，现在正在逐步得到规模化的应用。
1.2 分组交换光网络
光分组交换技术(OPS)试图直接在光层上实现精细粒度的数据交换，带宽利用率高，适合于传输类似IP的突发数据。因此，光分组交换是一种发展前景很好的先进技术。OPS具有高速、大吞吐量、低时延、业务和比特率透明等突出优点，但是某些关键的技术问题还是没有得到解决。例如，长时延和高速缓存器、高速光交换矩阵、光时钟提取与恢复等，这使得实现全光分组交换还有很多困难。
1.3 光突发交换网络
如上文所述，OCS不适用于有突发性的IP数据业务，OPS又有很多技术难题有待解决。考虑到这两种交换技术的局限性，人们提出一种新的交换技术―光突发交换技术(OBS)。OBS结合了OCS和OPS的优点，避免了它们的缺点，具有很好的发展前景。
2、OBS的体系结构和基本原理
考虑到光电路交换不灵活、带宽利用率低和光分组交换技术难度大、难于实现的现状，1999年乔春明等人提出了OBS网络，以满足突发性、多样性业务日益增长的需求。
图1是一个OBS网络的基本结构。如图所示，来自传统IP网络的数据包在入口边缘节点按照业务的目的地址和服务等级等信息进行排队。入口节点对数据包进行分类、缓存和封装，组成突发包，并产生相应的突发控制包，然后发送到核心节点。核心节点根据突发控制包(BCP)中的路由信息，对到达的突发数据包(BDP)进行交换。在网络的出口，出口边缘节点将BDP拆卸，再发送到其他子网或者终端用户。
2.1 OBS实现原理
BDP是一种粒度大小介于波长和分组之间的交换单元，其在OBS网络中的交换传输完全在光域中完成，不需要进行光/电/光的转换。在OBS网络中，BCP在独立于数据通道的控制信道进行传输，每个BDP对应于一个BCP，源节点需要设置BCP与相应的BDP发出时间的间隔，通过恰当的时间间隔，可以保证一定的服务质量并且不需要光存储和执行光同步。BCP中的控制信息在核心节点处经过电域处理，突发数据包不需要经过光/电、电/光转换和电路由器转发，实现端到端的透明传输。
2.2 OBS网络的关键技术
2.2.1 竞争解决机制
OBS网络采用单向预留协议，在发送突发包之前，并不预先建立连接，在BDP经过的节点中，有可能无法预留信道资源，这个时候可能会导致BDP的丢失。因此，OBS网络中的突发竞争解决技术也是OBS网络中需要解决的关键问题之一。目前提出的竞争解决方案有以下几种：核心节点设置光缓存、波长变换、偏射路由和分段丢弃。
目前实用的光缓存器采用光纤延迟线(FDL)的方式来实现。光信号一旦进入FDL，不可能中途将信号取出，所以采用这种缓存技术有很大的局限性。如果使用波长转换器，让其中一个BDP直通，另一个BDP交换到同一出口的不同波长上，这样可以减少突发丢失，但是波长转换器价格昂贵。偏射路由竞争解决机制是在竞争发生时，将其中一份突发数据包路由到另一个可选输出端口，从而减少BDP的丢失。如果采用分段技术，其中一个突发包的部分分组会被丢弃，这样会降低分组丢失概率。总之，单独利用上述几种竞争解决机制的效果不明显，有人提出了将几种解决方案结合的解决方法，可以很好地解决OBS网络中数据包的竞争问题。
2.2.2 边缘汇聚机制和数据信道调度机制
目前，入口边缘节点对接入业务进行整合，将IP分组有效汇聚成OBS中的BDP的算法有固定汇聚时间算法、固定汇聚长度算法、以及自适应汇聚长度算法等。OBS网络核心节点中数据信道的调度是设计OBS网络时需要考虑的关键问题。目前提出的数据信道调度算法有最迟可用未占用信道调度算法、可插空最迟可用未占用信道调度算法以及按需突发重新调度算法等。
2.2.3 OBS网络中的QoS解决方案
OBS网络中服务质量(QoS)问题也是目前的研究热点。随着实时业务的不断增长，不同的应用对网络的需求也有所不同。网络延时和分组丢失都直接影响用户终端的服务质量。例如，实时语音传输有严格的延时要求，但是可以容忍少量的分组丢失;而FTP应用不能容忍数据丢失，但对延时没有要求。目前提出的QoS解决方案有基于偏置时间的QoS方案和基于比例优先级的QoS方案。这两种方法实现比较简单，但是仍然不够完善。因此如何完善OBS网络中的QoS控制机制，是目前研究人员面临的问题。
3、结语
OBS能够实现面向IP的突发业务的快速资源分配和高资源利用率，因此能有效地支持上层协议或高层用户的突发业务，满足突发性、多样性业务需求。但是OBS中的突发丢失、服务质量保证等问题也是其要面临的挑战。解决好了这些问题，OBS技术有望成为下一代IP骨干网的核心技术。
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