光分组交换网<2>
   
    4.3解决竞争的方法及光缓存

    在同一时间里，可能有两个或两个以上的分组要从同一出口离开光交换节点，即出现了分组竞争，采用不同的竞争裁决方法会对网络的性能有很大影响。常见的解决竞争的方法有：光分组缓存、偏转路由和波长转换。

    在光分组交换中，由于没有可用的光随机存取存储器（RAM），采用光纤延时线与其它光器件如光开关门、光耦合器、光放大器等结合来实现光分组缓存，光纤延时线的延时长度等于光分组时隙的整数倍。一般地，在光分组交换中光缓存可以按照两种方法来分类，一种方法是缓存器中采用单级延时线还是多级，前者一般易于控制，后者对于大的缓存深度可能节省硬件数量；另一种方法是延时线被连成前向还是反馈结构，前者是分组从一条延时线被送入下一条延时线，光分组穿过的延时光纤数为常数，而后者延时线将分组送回本级的输人，意味着分组之间穿过的延时线数是不同的。设计光分组缓存器时要考虑分组丢失率、网络延时、硬件成本、控制电路的复杂性、分组重新排序、网络大小、业务负荷和类型等。

    采用偏转路由解决竞争的方法是：如果有两个或两个以上的分组需要占用同一出口链路，实现最小路径，将只有一个分组沿所希望的链路发送，而其他分组将沿着非最小路由被转发，因此对于每个源和目的对，一个分组的跳数不再是固定的。研究发现采用偏转路由（在空间域里），当网络的负荷增加时，异步网络受到严重的拥塞，当负荷超过一定的阈值后吞吐量将完全崩溃，为了解决拥塞需加有限的光缓存。

    光缓存是在时域里，偏转路由是在空间域里，而WDM是在波长域里，光缓存提供高的网络吞吐量，但需要较多的硬件和复杂的控制，偏转路由较容易实现，但不能提供理想的网络性能，当上述二者再与波长转换结合，它们的缺点可以被克服或最小化。研究表明：波长转换可减少光缓存器的数量或减小分组丢失率，抑制噪声和信号再整型。因此在全光分组交换网中，将光缓存、波长转换、与偏转路由结合，可以得到实现光分组交换节点的较佳方案。4.4光分组再生

    一般地，在光分组交换网中，源和目的之间全光通道不提供完全再生，由于光信号的传输距离正比于分组跳数，在高比特率时，由于色散、非线性、串扰。光放大器ASE（自发辐射）噪声的积累等，会限制网络的规模，因此需要完全再生。

    光分组交换避免了比特级同步（OTDM网络要求的），但仍要求一个分组一个分组地时钟恢复，较复杂。最近文献中提出了异步数字光再生器，进行了10 Gbit／s光分组再生的实验演示，是很有希望的光信号再生器件，它通过强迫本地时钟采用进来的数据的频率和相位，从而把再生进来的分组，的比特率和相位转换成本地时钟的比特率和相位。

    在许多提出的路由和交换协议中，还要求光分组头在每个节点被重写，在采用相同波长串行传输分组头的方案中，用快速光开关阻塞掉旧的分组头并在适当的时间插入由本地另一个激光器产生的新的分组头，这种方法的关键是要求在WDM网中新的分组头与载荷具有相同的波长，否则由于色散、非线性或网络中的波长敏感器件等会带来严重的问题。还有人提出，为了便于在节点修改分组头，将分组头和载荷用不同的光波长发送，对分组头的波长采用解复用、光电转换、电子处理，然后再用该波长发送出去，这种方法使分开的分组头和载荷在网络中传输受到光纤色散的影响，使分组同步困难，另外也浪费波长资源，所以这种方案不太现实。

5结束语

    光分组交换网的实用化，将取决于一些关键技术的进步，如光标记交换、微电机械系统（MEMS）、光器件技术等。

    标记交换机是基于标记来交换分组。标记交换采用路由协议产生路由表，通过标记分配协议配置标记信息，对于本地交换它们接收标记信息和建立转发路由表，当标记边线路由器接收一个要转发穿过网络的分组时，它分析网络分层头，完成网络分层服务，给一个分组选择路由，为分组申请一个标记，然后转发分组到下一个标记交换机，基于标记交换分组，而不用再分析网络分层头，分组到达网络出口的标记边线路由器，在那里将标记去掉，分组被传送。光分组交换可采用这种标记交换机在光分组交换网的边界上产生光分组，即在原ATM或IP分组前加上适当的光分组头，经光分组交换网传送和交换以后，当光分组到达光分组交换网的边界时再由光标记交换机将光分组头去掉，将ATM或IP分组复原。

    光分组交换核主要有光开关和其它光器件构成，传统的机械光开关体积大、性能差，为了克服这些缺点，近年来，出现的MEMS技术，对于实现高质量多端口数的光分组交换核具有光明的前景，MEMS器件以类似硅集成电路的方式制作。各种不同材料以不同方式被多层沉积，形成复杂的多层三维结构，最后有选择性的蚀刻，去掉一些沉积材料产生器件的可移动部分，大多数开关利用可移动转矩镜改变光的传输方向，从而实现交换功能，由于可实现单片批量集成，因此MEMS器件具有低损耗、低串扰的特性，并且体积小、成本低。

    WDM网络提供波长转换增加了交换的维数，使交换节点得到很大简化。OFC’99上报道的Lucent研制的光波段变换器可用于光分组交换，在同一时隙被传输的所有波长的分组可被同时转换，这样只要求交换节点作为一个整体来处理每个时隙，而不必按不同波长分别接入和交换分组，分组竞争用光纤延时线缓存来解决，可使交换节点简单、性能提高。其他光电器件和集成光电器件近年来也取得了较大进步，如NTT用混合集成工艺制成的平面光波导32个波长选择器件，日立公司研制的高分子数字交换器件等，对于光分组交换都是很重要的器件。

    在网络信息量爆炸式增长，IP将成为电信网的主导业务的今天，光分组交换技术能极大地拓展现有的网络带宽，最大限度地提高线路利用率，是一种很有希望的技术，随着光网络技术、系统技术、光器件技术的发展，光分组交换在不远的将来将会走向实用化。