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光分组交换 OPS在核心网络中的应用

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一、前言
当前的电层分组交换网络不能发挥光纤和半导体光电子学提供的千兆位带宽的优势 。随着光子器件技术的进步，光交换经过多年的研究和发展，终于为核心网光分组交换技术的应用开辟了道路 。它是解决核心网下三层电子路由交换瓶颈和与底层DWDM巨大带宽相吻合的最要害的技术 。
二、核心网络包交换三种实现方案
以DWDM传输技术为核心，从传统网络平滑过渡的核心网络正经历巨大的变革，主要表现在：高容量，T级交换路由以能力成为可能；高灵活性，数据业务的高空发性迫切需要高度灵活的资源分配和再分配方案；简化的协议层，路由交换技术必须简化层结构，消除电子瓶颈，使IP数据业务能够直接进行DWDM，增强网络可扩展性和灵活性 。适应DWDM技术的T级传输容量，短期内需要支持多个Tb/s的核心网络 。
1　IP　T级路由器
基于IP/MPLS协议的T级路由器网络方案，带10Gb/s线路卡的T级路由器可以达到亚Tb/s的吞吐量，多Tb/s吞吐性能的路由器需要大规模并行阵列和复杂的互连体系，几个设备供给商已经提出了这种三代路由解决方案 。价格不会有大的下滑，但是它基于IP而且还与IP网络流量工程和分布式治理技术匹配 。
2　波长交叉连接法
这是一种近期的解决方案，它以适中的运行费用提供可扩展性 。MPLS控制平面与传输层面光开关直接完成光波长交叉连接，即MPLS技术 。MPLS技术提高了网络治理灵活性，答应在低层动态分配交叉连接上直接进行IP业务的交换与传输，网络资源再分配具有高度的灵活性，并且网络大规模流量模式变动不需要经历很长的周期 。然而，MPLS技术在处理快速大量数据业务时，网络中与OXC相连的边缘节点路由器会变得很庞大，影响流量集中的效率 。
3　IP T级路由法与波箍交叉连接法的比较
用端口数与节点数的比值比较分组交换和波长交换（T级路由器和波长交叉连接）的效率，由此看出，分组交换获得更高的资源利用率，尤其在网络节点数或比特率增长的情况下，应该着重考虑高费用、资源配置灵活的路由端口和交叉连接设备的折中 。
4　光分组交换方案
光分组交换使用MPLS技术，通过三层协议栈方法实现资源的优化利用、光交换的业务区分和波长交叉连接的可扩展性 。IP路由器与光分组交换路由器相连以更大的灵活性和更低的成本执行流量集中和核心交换 。IP分组在边缘节点集中成光突发数据，然后以单纯的实体进入光分组核心网络 。这种光分组交换方法对多个光纷组仅仅处理一次头信息，极大地降低了对核心路由器转发速度的要求，增强了转发能力（至少一个数量级） 。另外，这种方法可以把WDM端口视为一个单独的源（典型值300-600Gb/s），从而提高了逻辑性能并且减轻了具有单波优点理能力的IP路由器的需要 。突发交换同样提供与IP治理技术直接适配的交叉连接的优点 。光突发交换可以采用定长分组格式和可变长度格式，其中可变长度格式由于易于适配IP业务而更具有发展前景，固定长度分组则具备更好的交换性能，有利简化光交换处理过程 。快速光分组交换技术需要非凡的定帧避免净荷数据丢失 。光交换也提供了单级配置的大容量交换的前景（10Tb/s），避免了复杂的互连，对向40Gb/s传输系统线路速率演变不敏感 。尽管最终目的是实现网络的全光应用，而且光缓存和光再生的研制已经可以使用光纤延迟线和非线性光学器件的实现，但是近期内部分功能只能以合理的性能价格比用电子器件替代 。
三、OPS核心网络结构
光分组交换（OPS）中纯粹的全光域包头识别和控制仍需时日，目前国际范围OPS的研究还是集中在光电混合模型里，即OPS电域控制和电域光包头信号处理、全光的分组数据交换 。随着MPLS技术的发展，可以将标签交换引入OPS，整个的光交换传输网络可划分为核心交换光网络和边缘交换光网络 。光分组包含光包头和净荷，光包头采用最普遍的SCM带外传送方案 。光包头携带标签，净荷可以是固定时间长度或者可变时间长度 。光包在网络边缘OPS节点完成包头（标签）识别和路由查找，更新（交换）后的光包头与数据净荷一起进入光网络，这种方式的光标签在电域内完成识别和处理，净荷在整个光网络中透明传输 。这种网络结构既可以满足大容量传输交换（SDH），又能保证带宽资源的高利用率（IP路由网） 。网中OPS有两种应用：OPS核心交换机和OPS边缘交换 。OPS核心交换主要完成网络核心节点处光分组数据的选路和标签交换 。这种模式下，OPS节点能够最大利用网络资源和减少数据流量对网络带宽的需求，减轻了网络OXC节点的沉重的负担；OPS边缘交换是连接IP数据与OTN网络接口的OPS边缘交换路由器 。

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