光固化成型技術論文(2)
光固化成型技術論文
光交換技術論文篇二
光突發交換及其關鍵技術
摘要：在幾種光交換技術中，光突發交換技術能夠滿足不斷增長的業務需求，是一種更為靈活有效的光網絡解決方案。本文首先介紹了幾種光交換網絡，然后重點分析了光突發交換網絡的基本原理、關鍵技術等。
關鍵詞：光突發交換技術 競爭解決 匯聚算法 信道調度算法 QoS
中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0069-01
1、幾種不同的光交換網絡
隨著信息爆炸式增長，通信業務從傳統的語音、數據業務向視頻、多媒體等寬帶實時業務發展，對通信容量也提出越來越高的要求。光纖擁有大約30THz的巨大潛在的寬帶容量，是未來骨干網絡中最重要的傳輸媒介，為增長的信息容量提供了解決方案。波分復用技術可以解決高速傳輸的問題，但是節點間的信息交換是在電域中進行。這一電子瓶頸制約高帶寬和高速信息傳輸的發展，光交換網絡在這一背景下應運而生。光交換技術可分為光電路交換，光分組交換，光突發交換，光標簽分組交換。
1.1 光電路交換
基于波長交換粒度的光電路交換(OCS)就可以實現光交換，即構建波長路由光網絡。基于波長路由的全光網絡已有了成熟的發展，現在正在逐步得到規模化的應用。
1.2 分組交換光網絡
光分組交換技術(OPS)試圖直接在光層上實現精細粒度的數據交換，帶寬利用率高，適合于傳輸類似IP的突發數據。因此，光分組交換是一種發展前景很好的先進技術。OPS具有高速、大吞吐量、低時延、業務和比特率透明等突出優點，但是某些關鍵的技術問題還是沒有得到解決。例如，長時延和高速緩存器、高速光交換矩陣、光時鐘提取與恢復等，這使得實現全光分組交換還有很多困難。
1.3 光突發交換網絡
如上文所述，OCS不適用于有突發性的IP數據業務，OPS又有很多技術難題有待解決。考慮到這兩種交換技術的局限性，人們提出一種新的交換技術―光突發交換技術(OBS)。OBS結合了OCS和OPS的優點，避免了它們的缺點，具有很好的發展前景。
2、OBS的體系結構和基本原理
考慮到光電路交換不靈活、帶寬利用率低和光分組交換技術難度大、難于實現的現狀，1999年喬春明等人提出了OBS網絡，以滿足突發性、多樣性業務日益增長的需求。
圖1是一個OBS網絡的基本結構。如圖所示，來自傳統IP網絡的數據包在入口邊緣節點按照業務的目的地址和服務等級等信息進行排隊。入口節點對數據包進行分類、緩存和封裝，組成突發包，并產生相應的突發控制包，然后發送到核心節點。核心節點根據突發控制包(BCP)中的路由信息，對到達的突發數據包(BDP)進行交換。在網絡的出口，出口邊緣節點將BDP拆卸，再發送到其他子網或者終端用戶。
2.1 OBS實現原理
BDP是一種粒度大小介于波長和分組之間的交換單元，其在OBS網絡中的交換傳輸完全在光域中完成，不需要進行光/電/光的轉換。在OBS網絡中，BCP在獨立于數據通道的控制信道進行傳輸，每個BDP對應于一個BCP，源節點需要設置BCP與相應的BDP發出時間的間隔，通過恰當的時間間隔，可以保證一定的服務質量并且不需要光存儲和執行光同步。BCP中的控制信息在核心節點處經過電域處理，突發數據包不需要經過光/電、電/光轉換和電路由器轉發，實現端到端的透明傳輸。
2.2 OBS網絡的關鍵技術
2.2.1 競爭解決機制
OBS網絡采用單向預留協議，在發送突發包之前，并不預先建立連接，在BDP經過的節點中，有可能無法預留信道資源，這個時候可能會導致BDP的丟失。因此，OBS網絡中的突發競爭解決技術也是OBS網絡中需要解決的關鍵問題之一。目前提出的競爭解決方案有以下幾種：核心節點設置光緩存、波長變換、偏射路由和分段丟棄。
目前實用的光緩存器采用光纖延遲線(FDL)的方式來實現。光信號一旦進入FDL，不可能中途將信號取出，所以采用這種緩存技術有很大的局限性。如果使用波長轉換器，讓其中一個BDP直通，另一個BDP交換到同一出口的不同波長上，這樣可以減少突發丟失，但是波長轉換器價格昂貴。偏射路由競爭解決機制是在競爭發生時，將其中一份突發數據包路由到另一個可選輸出端口，從而減少BDP的丟失。如果采用分段技術，其中一個突發包的部分分組會被丟棄，這樣會降低分組丟失概率。總之，單獨利用上述幾種競爭解決機制的效果不明顯，有人提出了將幾種解決方案結合的解決方法，可以很好地解決OBS網絡中數據包的競爭問題。
2.2.2 邊緣匯聚機制和數據信道調度機制
目前，入口邊緣節點對接入業務進行整合，將IP分組有效匯聚成OBS中的BDP的算法有固定匯聚時間算法、固定匯聚長度算法、以及自適應匯聚長度算法等。OBS網絡核心節點中數據信道的調度是設計OBS網絡時需要考慮的關鍵問題。目前提出的數據信道調度算法有最遲可用未占用信道調度算法、可插空最遲可用未占用信道調度算法以及按需突發重新調度算法等。
2.2.3 OBS網絡中的QoS解決方案
OBS網絡中服務質量(QoS)問題也是目前的研究熱點。隨著實時業務的不斷增長，不同的應用對網絡的需求也有所不同。網絡延時和分組丟失都直接影響用戶終端的服務質量。例如，實時語音傳輸有嚴格的延時要求，但是可以容忍少量的分組丟失;而FTP應用不能容忍數據丟失，但對延時沒有要求。目前提出的QoS解決方案有基于偏置時間的QoS方案和基于比例優先級的QoS方案。這兩種方法實現比較簡單，但是仍然不夠完善。因此如何完善OBS網絡中的QoS控制機制，是目前研究人員面臨的問題。
3、結語
OBS能夠實現面向IP的突發業務的快速資源分配和高資源利用率，因此能有效地支持上層協議或高層用戶的突發業務，滿足突發性、多樣性業務需求。但是OBS中的突發丟失、服務質量保證等問題也是其要面臨的挑戰。解決好了這些問題，OBS技術有望成為下一代IP骨干網的核心技術。
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