1 通信网需要使用分组交流的由来
3 z" E f/ I, c4 j 在公用交流电话网(PSTN)中，持久以来一向使用电路交流，在电报/打字电报通信网，则很早就使用文本交流.20世纪60年月起，数据通信起头风行，曾使用数据“块 ”、数据“包”或数据“分组”，以暗示每一数据信息的文天职成若干部门，各含必然的数据字节数.最初数据通信采用的数据速度为1.59 Mbit/s，分组长度为1 024 bit.自那时起，数据信息交流就瞥绶使用分组交流(PS).到了90年月中期，Internet起头流行，它首要供给数据通信，其交流体例一向沿用分组交流.虽然也有文稿对此另行使用“包交流”的概念，但英文老是“Packet Switching”.近年国际上数据通信营业量急剧上升，新一代通信网为了迎合新的形势要求，必将一律采用分组交流，因而分组交流手艺和装备显得十分主要，需要重灯揭捉究和实施.60年月有人建议使用“Packet Switching”名词，此刻时隔四五十年了，国际上数据通信形势与畴前大不不异，而这一名词、手艺和设备仍在使用.在电通信网中使用电的分组交流，未来进化至光通信网，将响应地改用光的分组交流。
+ L* N8 M [9 z7 M 在使用分组交流时，发送端必需把发收两方的收集地址加上数据信息分组，通信网的某点可以按照数据分组所示地址将数据从发送端传送至领受端.统一文本的各个分组可能沿分歧的路由向前传送，达到目的地时各个分组可能不再与发送时的顺序不异，是以，该目的地收集了各个分组后，将从头组合成为原本文本，或者，每一分组附加节制信息，便于拔取路由、枚举顺序和核对误差.这样，就有可能让每一通信通路由几个用户合用，每一用户仅在需要发送各个分组的时刻内，才使用这通路，从而提高了通路操作率。
, K9 M) }' ?5 g4 E: Z9 U- F 据报道，美国于1980年试图把分组交流施行于与全美PSTN同样规模的全国通信网.那时，美国全国的PSTN已有 1亿(108)用户，通信网总容量约)为109 bit/s，即1 Tbit/s.后来筹备精晓信网晋升为宽带综合营业数字网(B-ISDN)，通信网总容量升为1015 bit/s，即1 Pbit/s。 90年月中期起，Internet起头普遍应用，它采纳宽带分组交流；美国人就提出这样一个问题：如不美观在全国公共通信网一律使用宽带分组交流，规模事实应扩大若干好多?谜底是需要加大规模105～108倍.如不美观真能做到这样，那么全国通信网就能全数使用分组交流来庖代原本的电路交流，这对于成长以数据为主的新一代通信网是完全需要的.。
# O& G: y, ]+ `" c* c 参考文献［1］和［2］追忆了60年月拟议操作分组交流和80年月拟议宽带Internet 采用宽带分组交流的具体经由.这些当然是指以数据通信为主的电通信网采用电的分组交流.后来，90年月中期起的统计曲线剖明：数据通信营业量的年增添率跨越传统电话营业量的年增添率，而在21世纪初不到几年，数据通信的营业量将跨越电话的总营业量.由此，传统的PSTN必将进化为新一代通信网，即以数据通信为主、使用分组交流、以互联网规约(IP)为基本的新型通信网.这意味着，新型的电通信网将普遍使用分组交流，以替代传统的PSTN持久使用的电路交流.电的分组交流将成为通信网的首要交流体例。
# O' k3 f/ ? v. ^' f/ x8 o% K 2 未来光分组交流的成长前途
2 ]! R9 z, e7 E. R! Z5 { 20世纪90年月中期，国际上已经熟悉到电通信网在不远的未来必将进化为光通信网.为了顺应数据通信营业快速增添的趋向和数据信休战需操作分组传送的事实，电通信网已经筹备从电路交流进化为分组交流.与此同时，焦点网越来越多地操作光的波分复用(WDM)和光交叉毗连(OXC).响应地，熟悉到电的 IP路由器交流难于顺应WDM速度晋升至Tbit/s级的要求.人们起头感应有需要积极研究光分组交流(OPS).这意味着，焦点网中数据分组从输入至输出，必将周全操作OPS，以战胜电交流的瓶颈.当然，迄今为止，OPS各部门手艺尚在研究尝试阶段，还没有达到成熟水平.参考文献［3］可以作为借鉴。
, Z$ I: j: r. E: m" r' S% ~ 归纳综合地说，OPS的交流过程有两种首要形式，其一是同步的、用时隙的、分组长度是固定的.其二是异步的、不用时隙的、分组长度是可变的。今朝的研究几乎集中于固定长度的光分组，所涉及的光器件除了光插分复用器(OADM)和OXC外，还有光的微电机系统(MEMS)，它们都将采用新材料和新工艺，比以前大有改良.。; d# m' _5 N0 p
操作OPS的焦点节点的结构搜罗复用/去复用器、输入和输出接口以及内部的缓冲器和节制器.输入接口完成的功能有：(1) 对输入的数据旌旗灯号清算、按时和再生，藉以形成完美质量的旌旗灯号以便进行后续的措置和交流.(2) 检测旌旗灯号的漂移和股栗.(3) 使每一分组的开首和末尾、信头和有用负载都放置恰当.(4) 使分组获取同步并与交流的时隙瞄准.(5) 将信头扶持，并传送给节制器，由它进行措置.(6) 将外部WDM传输波长转换为内部交流机盘使用的波长。6 j! a. I; `# I: `* `" e
交流机盘的节制部门要措置信头信息，并发出需要的指示，以便交流机盘按照打点.为此，它要参考在每一节点中连结的转揭晓，其内容借助收集打点系统(NMS)不竭更新. 节制器还要进行信头更新(或标签交流)，并将新的信头传给输出接口，新的信头指出分组前进旅程的下一节点.今朝这些节制功能都是电子器件操作的.交流机盘就是按照节制部门的指示，对信罕有用负载进行交流操作。! m8 L, R* d9 ]! m+ b6 a
输出接口必需完成的功能有：(1) 对输出旌旗灯号清算、按时和再生，以战胜由交流机盘引起的串扰和损伤，恢复旌旗灯号的质量.(2) 给信罕有用负载加上新的信头.(3) 分组的描画和再同步.(4) 按需要将内部波长转换为外部用的波长.(5) 因为旌旗灯号在交流机盘内旅程分歧、插损分歧，因而旌旗灯号功率也分歧，需要平衡输出功率。
9 A- i" H& w9 W' y8 G 比来欧洲的研究方案对未来同步OPS 提出了每一交流时隙的光分组名目.它包含信头、呵护带、有用负载和呵护带.其中呵护带是用以对于按时的不定性.信头包含这样的几部门：(1) 同步比特；(2) 信源标识表记标帜，暗示进口边缘的节点地址；(3) 目的地标识表记标帜，暗示出口边缘的节点地址；(4) 分组形式，暗示营业性质和优先顺序；(5) 分组序列号码，以分辩分组有没有按划定序列达到；(6) 运行、打点和维护；(7) 信头码。
% E0 X: g/ L: E! [! r 对于OPS，有些手艺需要出格正视研究，诸如：再生、同步、信头措置、缓冲、空间交流和波长转换等，需要进一步剖析解决.一般地说，光旌旗灯号在传送过程中不成避免地受到衰减、噪声、色散、串扰、股栗和非线性等影响。尤其是传输距离延迟，每根光纤载荷的波长路数加多，每一通路传送的数字速度提高档，它们城市较着地引起传输损伤，搜罗幅度减小、脉冲外形畸变和按时漂移等等.有需要采纳法子音恢复原本旌旗灯号外形和消弭各类损伤，才能在收集中继续传输和进行交流过程.膳缦沔提到的再生，就是指清算、放大、按时的三再(3R)。这是因为光放大只能加大旌旗灯号幅度，并不能更正脉冲波形的畸变；色闲逸起的脉冲变宽只能此外用色散抵偿来解决.再按时是操作时钟提取和同步，同步网需要使用分组的同步.为了对旌旗灯号再按时，再生器必需知道数据旌旗灯号速度和名目.迄今常用的3R再生过程需要光/电(O/E)转换，以便由电实施再生。 % x! T: \$ K, a7 H& j$ f! Y5 o% _
但在OPS，需要全光的3R，有待于具体深切的研究.全光的3R再生器由3 部门组成：光放大器、时钟恢复系统和门限检测器.这里的光放大器是按照M-Z干与仪组成的半导体光放大器(SOA)，可在高速度使用，其制造手艺已成熟. 时钟恢复系统操作分布反馈(DFB)激光管作为光振荡器，可在6～46 GHz规模内持续调谐.这种3R已在尝试室试验成功。: P* T, Q9 j" V) b. \- t7 i
数据分组从各分歧地址经由各类光纤线路和分歧波长来到OPS的节点，因为受到旅程差异和温度转变及色散差异的影响，必然存在分歧的传输时延.当然，光纤中的群速度色散可以由色散抵偿的法子来战胜，但分歧的光纤旅程可能引起较大的时延转变，因而各分组达到OPS节点长短同步的.而且，交流机盘发生的股栗也是沿线按时股栗的原因.为此，OPS节点的输入端必需去除输入的股栗.同时，分组名目中留有必然的呵护频带也是需要的.而且每一节点必需设置分组同步电路，并采纳信头误码节制(HEC)法子，有些是操作电的操作。这些需要法子现时仍需要继续进行研究、尝试，力争改善。
4 w) J. f# j' B 数据分组的信头包含OPS收集中交流和传送有用负载所必需的信息.今朝现实使用的且则法子是经由光/电转换对信头进行电措置.早期的信头措置手艺曾操作比信罕有用负载的数字速度低的串行信头，这种体例实现起来轻易，但措置速度慢.也曾让信头与信罕有用负载的基带使用副载波复用，信头频带位置较高，它们位于统一时隙.这种体例的措置速度较快，但在信息数字速度提高时，限制信头频率提高.总的来说，信头措置如用电子措置手艺，其速度将限于几十Gbit/s，因而OPS有需要采用光的信头措置.90年月初已经开展全光信头措置的尝试，但未达到预期目的，还需要加大研究力量才能知足要求。8 V3 v* f: ~ ^: ~2 b* W
光缓冲是OPS所必需的.这是因为光子不能象电子那样肆意储存，在收集中有需要让光子获得恰当缓冲.光纤延迟线(FDL)可在这方面被充实操作.光交流机盘使用了FDL，可以达到可变时延的目的.但使用FDL的数目是有限的，最多约几十个.它们在有些气象引起的损耗，可以操作光放大器来抵偿.比来对阵列波导光栅(AWG)和FDL连系使用的方案，正在进行研究尝试。
2 U/ r5 L+ D, x1 p5 M 在OPS，交流机盘应能供给路由，让各个数据分组依次从任一输入端口授至任一输出端口，需要很高的交流速度.例如在10 Gbit/s系统，分组长度为125字节，即1 kbit，从输入端口授至交流机盘约需100 ns.各个分组达到的时刻相隔极短，交流机盘必需在一个交流时隙内连结这一分组，让下一分组进入下一时隙.交流时刻应在ns规模，而今朝的光手艺很少能达到这样快的交流速度.筹备操作SOA和铌酸锂(LiNbO3)的电光开关.但这种开关的插入损耗太大，每个约8 dB.此外，这两种器件都用平面波导结构，可以做到不受偏振影响。( G- j) ?4 s: a. m5 d. r
波长转换是一类主要的功能.在节点的输入和输出接口，都可能需要设置波长转换器，作为缓冲系统的一部门.曩昔曾操作光/电/光(O/E/O)来获得波长转。 |
发表于 2012-8-4 12:10:41
