[科普中国]-波长交换

分类波长光路交换

波长光路交换是指光信号在网络节点中不经过光电转换，直接将所携带的信息转移到另一个任意指定的波长。波分光交换能充分利用光纤的带宽。它利用了N个波长，每个输入的光波被可调谐激光器(TL)变成λ1...λN中的某一个波长的光波，用星型耦合器将这N个光波混合，利用输出端波长可调谐光滤波器(TF)分别选出所需波长的光波，从而实现了这N个光波的交换。波分光交换的优点为：各波长信道比特率具有独立性，可交换各种速率的带宽，交换控制电路运行速度不必很高。波分光路交换是光路交换机的一‘种，它和空分光交换、光时分交换等结合产生的复合光交换在实际的研究和开发中取得很大进展，如ALCATEL公司的光子ATM交换机、日本NEC、德国西门子、英国BT、爱立信公司都推出了相应的光交换解决方案。

波长光分组交换波长光分组交换可分为三个功能块即波长选路由功能块、光缓存功能块和光交换功能块。波长选路由功能块，完成分组的首部提取，对照路由表完成地址解析，主要包括光电转换、定时同步、电域的分组分析与控制和波长变换器几个部分。光缓存功能块，要保证交换机的高速大容量高速缓存是关键，由于还没有全光RAM，光缓存只能是由电控制的光纤延迟线阵列完成，用电信号来控制光开关选通不同的光纤长度(对应时间)，从而完成不同的存储时间。交换功能块，完成分组交换，交换矩阵采用空分矩阵。波长选路由功能块，有两种实现方法，采用高速光开关从IP信号直接提取路由，以便实现光IP，另一种光电混合式也就是我们这里介绍的，端口数为i的光纤携带WDM信号经解复用器分为λ1...λN波长的光信号分别经光电变换进行分析和控制，为提高速度，分析控制电路采用类似线速路由器的专用集成电路芯片(ASIC)，其输出的电控信号控制同步定时并根据路由选择策略决定分组的去向(即确定波长子集中的波长)，同时控制波长变换器，实施波长选路由。N条路由的分组都通过光缓存排队，以保证任意时隙任意输出波长上只有唯一确定的分组。1

波长交换光网络波长交换光网络(WSON，Wavelength Switched Optical Network)是IETF标准组织倡导的目前0TN的骨干传送网和第三代全光网智能波分标准，即基于WDM传送网的ASON，除了传统的ASON的功能外，主要解决波分网络中光纤/波长自动发现、在线波长路由选择、基于损伤模型的路由选择等问题。其主要功能包括：

①光层资源的自动发现：光层波长资源发现，主要包括各网元、各线路光口已使用的波长资源、可供使用的波长资源等信息。

②波长业务提供：自动、半自动或手工分配波长通道，并确定波长调度节点，避免波长冲突问题。路由计算时智能考虑波长转换约束、可调激光器、物理损伤和其他光层限制。

③波长保护恢复：支持抗多点故障，可提供OCh l+1/(1：N)保护和永久1+1保护等，满足50 ms倒换要求；可实现波长动态/预置重路由恢复功能，但目前恢复时间可实现秒级。2

应用波长交换主要应用于特定的科学应用。很多科学应用如高能物理、天体物理、生物物理、大气物理、地球物理等都有巨大的数据量要求在网络上传输。为了简便，我们简称有大数据量传输要求的这些科学应用为大科学应用。如果让这些大科学应用的数据传输与常规的用户数据传输走相同的互联网信道，使用相同的传输协议，则既不利于常规用户，也不利于这些大科学应用。对常规用户，它们的数据包参与大数据流一起排队，将感受到网络的极度忙碌，延迟大幅度增加，实时性能很差；对大科学应用，常规的数据包转发方法效率很低，速度很慢，满足不了要求。光交换技术的主要目的是想把大科学应用从普通互联网应用中分离出来，为大科学应用建立特殊的光通路(light path)。这样做对双方都有利。3