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(fā)交換及其關鍵技術
摘要：在幾種光交換技術中，光突發(fā)交換技術能夠滿足不斷增長的業(yè)務需求，是一種更為靈活有效的光網(wǎng)絡解決方案。本文首先介紹了幾種光交換網(wǎng)絡，然后重點分析了光突發(fā)交換網(wǎng)絡的基本原理、關鍵技術等。
關鍵詞：光突發(fā)交換技術 競爭解決 匯聚算法 信道調(diào)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(wǎng)絡
隨著信息爆炸式增長，通信業(yè)務從傳統(tǒng)的語音、數(shù)據(jù)業(yè)務向視頻、多媒體等寬帶實時業(yè)務發(fā)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(wǎng)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?shù)膯栴}，但是節(jié)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?shù)陌l(fā)展，光交換網(wǎng)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(fā)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(xiàn)光交換，即構建波長路由光網(wǎng)絡?；诓ㄩL路由的全光網(wǎng)絡已有了成熟的發(fā)展，現(xiàn)在正在逐步得到規(guī)?；膽?。
1.2 分組交換光網(wǎng)絡
光分組交換技術(OPS)試圖直接在光層上實現(xiàn)精細粒度的數(shù)據(jù)交換，帶寬利用率高，適合于傳輸類似IP的突發(fā)數(shù)據(jù)。因此，光分組交換是一種發(fā)展前景很好的先進技術。OPS具有高速、大吞吐量、低時延、業(yè)務和比特率透明等突出優(yōu)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(xiàn)全光分組交換還有很多困難。
1.3 光突發(fā)交換網(wǎng)絡
如上文所述，OCS不適用于有突發(fā)性的IP數(shù)據(jù)業(yè)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(fā)交換技術(OBS)。OBS結(jié)合了OCS和OPS的優(yōu)點，避免了它們的缺點，具有很好的發(fā)展前景。
2、OBS的體系結(jié)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(xiàn)的現(xiàn)狀，1999年喬春明等人提出了OBS網(wǎng)絡，以滿足突發(fā)性、多樣性業(yè)務日益增長的需求。
圖1是一個OBS網(wǎng)絡的基本結(jié)構。如圖所示，來自傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包在入口邊緣節(jié)點按照業(yè)務的目的地址和服務等級等信息進行排隊。入口節(jié)點對數(shù)據(jù)包進行分類、緩存和封裝，組成突發(fā)包，并產(chǎn)生相應的突發(fā)控制包，然后發(fā)送到核心節(jié)點。核心節(jié)點根據(jù)突發(fā)控制包(BCP)中的路由信息，對到達的突發(fā)數(shù)據(jù)包(BDP)進行交換。在網(wǎng)絡的出口，出口邊緣節(jié)點將BDP拆卸，再發(fā)送到其他子網(wǎng)或者終端用戶。
2.1 OBS實現(xiàn)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(wǎng)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(zhuǎn)換。在OBS網(wǎng)絡中，BCP在獨立于數(shù)據(jù)通道的控制信道進行傳輸，每個BDP對應于一個BCP，源節(jié)點需要設置BCP與相應的BDP發(fā)出時間的間隔，通過恰當?shù)臅r間間隔，可以保證一定的服務質(zhì)量并且不需要光存儲和執(zhí)行光同步。BCP中的控制信息在核心節(jié)點處經(jīng)過電域處理，突發(fā)數(shù)據(jù)包不需要經(jīng)過光/電、電/光轉(zhuǎn)換和電路由器轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)端到端的透明傳輸。
2.2 OBS網(wǎng)絡的關鍵技術
2.2.1 競爭解決機制
OBS網(wǎng)絡采用單向預留協(xié)議，在發(fā)送突發(fā)包之前，并不預先建立連接，在BDP經(jīng)過的節(jié)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(wǎng)絡中的突發(fā)競爭解決技術也是OBS網(wǎng)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(jié)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(xiàn)。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(zhuǎn)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(fā)丟失，但是波長轉(zhuǎn)換器價格昂貴。偏射路由競爭解決機制是在競爭發(fā)生時，將其中一份突發(fā)數(shù)據(jù)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(fā)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(jié)合的解決方法，可以很好地解決OBS網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)包的競爭問題。
2.2.2 邊緣匯聚機制和數(shù)據(jù)信道調(diào)度機制
目前，入口邊緣節(jié)點對接入業(yè)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(wǎng)絡核心節(jié)點中數(shù)據(jù)信道的調(diào)度是設計OBS網(wǎng)絡時需要考慮的關鍵問題。目前提出的數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法有最遲可用未占用信道調(diào)度算法、可插空最遲可用未占用信道調(diào)度算法以及按需突發(fā)重新調(diào)度算法等。
2.2.3 OBS網(wǎng)絡中的QoS解決方案
OBS網(wǎng)絡中服務質(zhì)量(QoS)問題也是目前的研究熱點。隨著實時業(yè)務的不斷增長，不同的應用對網(wǎng)絡的需求也有所不同。網(wǎng)絡延時和分組丟失都直接影響用戶終端的服務質(zhì)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(shù)據(jù)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(yōu)先級的QoS方案。這兩種方法實現(xiàn)比較簡單，但是仍然不夠完善。因此如何完善OBS網(wǎng)絡中的QoS控制機制，是目前研究人員面臨的問題。
3、結(jié)語
OBS能夠?qū)崿F(xiàn)面向IP的突發(fā)業(yè)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(xié)議或高層用戶的突發(fā)業(yè)務，滿足突發(fā)性、多樣性業(yè)務需求。但是OBS中的突發(fā)丟失、服務質(zhì)量保證等問題也是其要面臨的挑戰(zhàn)。解決好了這些問題，OBS技術有望成為下一代IP骨干網(wǎng)的核心技術。
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