- 讲师：刘萍萍 / 谢楠
- 课时：160h
- 价格 4580 元
特色双名师解密新课程高频考点，送国家电网教材讲义，助力一次通关
配套通关班送国网在线题库一套
核心通信网的光分组交换
来源：长理培训发布时间：2017-09-17 14:25:37
百度广告
1 通信网需要使用分组交换的由来
在公用交换电话网(PSTN)中，长期以来一直使用电路交换，在电报/打字电报通信网，则很早就使用文本交换.20世纪60年代起，数据通信开始流行，曾使用数据"块 "、数据"包"或数据"分组"，以表示每一数据信息的文本分成若干部分，各含一定的数据字节数.最初数据通信采用的数据速率为1.59 Mbit/s，分组长度为1 024 bit.自那时起，数据信息交换就开始使用分组交换(PS).到了90年代中期，Internet开始盛行，它主要提供数据通信，其交换方式一直沿用分组交换.虽然也有文稿对此另行使用"包交换"的概念，但英文总是"Packet Switching".近年国际上数据通信业务量急剧上升，新一代通信网为了迎合新的形势要求，必将一律采用分组交换，因而分组交换技术和装备显得十分重要，需要重点研究和实施.60年代有人建议使用"Packet Switching"名词，现在时隔四五十年了，国际上数据通信形势与从前大不相同，而这一名词、技术和设备仍在使用.在电通信网中使用电的分组交换，将来进化至光通信网，将相应地改用光的分组交换。 在使用分组交换时，发送端必须把发收两方的网络地址加上数据信息分组，通信网的某点可以根据数据分组所示地址将数据从发送端传送至接收端.同一文本的各个分组可能沿不同的路由向前传送，到达目的地时各个分组可能不再与发送时的次序相同，因此，该目的地收集了各个分组后，将重新组合成为原来文本，或者，每一分组附加控制信息，便于选取路由、排列次序和核对误差.这样，就有可能让每一通信通路由几个用户合用，每一用户仅在需要发送各个分组的时间内，才使用这通路，从而提高了通路利用率。
参考文献［1］和［2］追忆了60年代拟议利用分组交换和80年代拟议宽带Internet 采用宽带分组交换的具体经过.这些当然是指以数据通信为主的电通信网采用电的分组交换.后来，90年代中期起的统计曲线表明：数据通信业务量的年增长率超过传统电话业务量的年增长率，而在21世纪初不到几年，数据通信的业务量将超过电话的总业务量.由此，传统的PSTN必将进化为新一代通信网，即以数据通信为主、使用分组交换、以互联网规约(IP)为基础的新型通信网.这意味着，新型的电通信网将普遍使用分组交换，以替代传统的PSTN长期使用的电路交换.电的分组交换将成为通信网的主要交换方式。
2 未来光分组交换的发展前途
20世纪90年代中期，国际上已经认识到电通信网在不远的将来必将进化为光通信网.为了适应数据通信业务快速增长的趋势和数据信息必须利用分组传送的事实，电通信网已经准备从电路交换进化为分组交换.与此同时，核心网越来越多地利用光的波分复用(WDM)和光交叉连接(OXC).相应地，认识到电的 IP路由器交换难于适应WDM速率提升至Tbit/s级的要求.人们开始感到有必要积极研究光分组交换(OPS).这意味着，核心网中数据分组从输入至输出，必将全面利用OPS，以克服电交换的瓶颈.当然，迄今为止，OPS各部分技术尚在研究实验阶段，还没有达到成熟程度.参考文献［3］可以作为借鉴。
利用OPS的核心节点的结构包括复用/去复用器、输入和输出接口以及内部的缓冲器和控制器.输入接口完成的功能有：(1) 对输入的数据信号整理、定时和再生，藉以形成完善质量的信号以便进行后续的处理和交换.(2) 检测信号的漂移和抖动.(3) 使每一分组的开头和末尾、信头和有效负载都安排适当.(4) 使分组获取同步并与交换的时隙对准.(5) 将信头分出，并传送给控制器，由它进行处理.(6) 将外部WDM传输波长转换为内部交换机盘使用的波长。
输出接口必须完成的功能有：(1) 对输出信号整理、定时和再生，以克服由交换机盘引起的串扰和损伤，恢复信号的质量.(2) 给信息有效负载加上新的信头.(3) 分组的描绘和再同步.(4) 按需要将内部波长转换为外部用的波长.(5) 由于信号在交换机盘内路程不同、插损不同，因而信号功率也不同，需要均衡输出功率。
对于OPS，有些技术需要特别重视研究，诸如：再生、同步、信头处理、缓冲、空间交换和波长转换等，需要进一步分析解决.一般地说，光信号在传送过程中不可避免地受到衰减、噪声、色散、串扰、抖动和非线性等影响。尤其是传输距离延长，每根光纤载荷的波长路数加多，每一通路传送的数字速率提高等，它们都会明显地引起传输损伤，包括幅度减小、脉冲形状畸变和定时漂移等等.有必要采取措施以恢复原来信号形状和消除各种损伤，才能在网络中继续传输和进行交换过程.上面提到的再生，就是指整理、放大、定时的三再(3R)。这是因为光放大只能加大信号幅度，并不能纠正脉冲波形的畸变；色散引起的脉冲变宽只能另外用色散补偿来解决.再定时是利用时钟提取和同步，同步网需要使用分组的同步.为了对信号再定时，再生器必须知道数据信号速率和格式.迄今常用的3R再生过程需要光/电(O/E)转换，以便由电实行再生。
数据分组从各不同地点经过各种光纤线路和不同波长来到OPS的节点，由于受到路程差异和温度变化及色散差异的影响，必然存在不同的传输时延.当然，光纤中的群速率色散可以由色散补偿的办法来克服，但不同的光纤路程可能引起较大的时延变化，因而各分组到达OPS节点是非同步的.而且，交换机盘产生的抖动也是沿线定时抖动的原因.为此，OPS节点的输入端必须去除输入的抖动.同时，分组格式中留有一定的保护频带也是必要的.而且每一节点必须设置分组同步电路，并采取信头误码控制(HEC)措施，有些是利用电的操作。这些必要措施现时仍需要继续进行研究、实验，力求改善。
光缓冲是OPS所必需的.这是因为光子不能象电子那样任意储存，在网络中有必要让光子得到适当缓冲.光纤延迟线(FDL)可在这方面被充分利用.光交换机盘使用了FDL，可以达到可变时延的目的.但使用FDL的数目是有限的，最多约几十个.它们在有些情形引起的损耗，可以利用光放大器来补偿.最近对阵列波导光栅(AWG)和FDL联合使用的方案，正在进行研究实验。
波长转换是一类重要的功能.在节点的输入和输出接口，都可能需要设置波长转换器，作为缓冲系统的一部分.过去曾利用光/电/光(O/E/O)来获得波长转。
在公用交换电话网(PSTN)中，长期以来一直使用电路交换，在电报/打字电报通信网，则很早就使用文本交换.20世纪60年代起，数据通信开始流行，曾使用数据"块 "、数据"包"或数据"分组"，以表示每一数据信息的文本分成若干部分，各含一定的数据字节数.最初数据通信采用的数据速率为1.59 Mbit/s，分组长度为1 024 bit.自那时起，数据信息交换就开始使用分组交换(PS).到了90年代中期，Internet开始盛行，它主要提供数据通信，其交换方式一直沿用分组交换.虽然也有文稿对此另行使用"包交换"的概念，但英文总是"Packet Switching".近年国际上数据通信业务量急剧上升，新一代通信网为了迎合新的形势要求，必将一律采用分组交换，因而分组交换技术和装备显得十分重要，需要重点研究和实施.60年代有人建议使用"Packet Switching"名词，现在时隔四五十年了，国际上数据通信形势与从前大不相同，而这一名词、技术和设备仍在使用.在电通信网中使用电的分组交换，将来进化至光通信网，将相应地改用光的分组交换。 在使用分组交换时，发送端必须把发收两方的网络地址加上数据信息分组，通信网的某点可以根据数据分组所示地址将数据从发送端传送至接收端.同一文本的各个分组可能沿不同的路由向前传送，到达目的地时各个分组可能不再与发送时的次序相同，因此，该目的地收集了各个分组后，将重新组合成为原来文本，或者，每一分组附加控制信息，便于选取路由、排列次序和核对误差.这样，就有可能让每一通信通路由几个用户合用，每一用户仅在需要发送各个分组的时间内，才使用这通路，从而提高了通路利用率。
参考文献［1］和［2］追忆了60年代拟议利用分组交换和80年代拟议宽带Internet 采用宽带分组交换的具体经过.这些当然是指以数据通信为主的电通信网采用电的分组交换.后来，90年代中期起的统计曲线表明：数据通信业务量的年增长率超过传统电话业务量的年增长率，而在21世纪初不到几年，数据通信的业务量将超过电话的总业务量.由此，传统的PSTN必将进化为新一代通信网，即以数据通信为主、使用分组交换、以互联网规约(IP)为基础的新型通信网.这意味着，新型的电通信网将普遍使用分组交换，以替代传统的PSTN长期使用的电路交换.电的分组交换将成为通信网的主要交换方式。
2 未来光分组交换的发展前途
20世纪90年代中期，国际上已经认识到电通信网在不远的将来必将进化为光通信网.为了适应数据通信业务快速增长的趋势和数据信息必须利用分组传送的事实，电通信网已经准备从电路交换进化为分组交换.与此同时，核心网越来越多地利用光的波分复用(WDM)和光交叉连接(OXC).相应地，认识到电的 IP路由器交换难于适应WDM速率提升至Tbit/s级的要求.人们开始感到有必要积极研究光分组交换(OPS).这意味着，核心网中数据分组从输入至输出，必将全面利用OPS，以克服电交换的瓶颈.当然，迄今为止，OPS各部分技术尚在研究实验阶段，还没有达到成熟程度.参考文献［3］可以作为借鉴。
利用OPS的核心节点的结构包括复用/去复用器、输入和输出接口以及内部的缓冲器和控制器.输入接口完成的功能有：(1) 对输入的数据信号整理、定时和再生，藉以形成完善质量的信号以便进行后续的处理和交换.(2) 检测信号的漂移和抖动.(3) 使每一分组的开头和末尾、信头和有效负载都安排适当.(4) 使分组获取同步并与交换的时隙对准.(5) 将信头分出，并传送给控制器，由它进行处理.(6) 将外部WDM传输波长转换为内部交换机盘使用的波长。
输出接口必须完成的功能有：(1) 对输出信号整理、定时和再生，以克服由交换机盘引起的串扰和损伤，恢复信号的质量.(2) 给信息有效负载加上新的信头.(3) 分组的描绘和再同步.(4) 按需要将内部波长转换为外部用的波长.(5) 由于信号在交换机盘内路程不同、插损不同，因而信号功率也不同，需要均衡输出功率。
对于OPS，有些技术需要特别重视研究，诸如：再生、同步、信头处理、缓冲、空间交换和波长转换等，需要进一步分析解决.一般地说，光信号在传送过程中不可避免地受到衰减、噪声、色散、串扰、抖动和非线性等影响。尤其是传输距离延长，每根光纤载荷的波长路数加多，每一通路传送的数字速率提高等，它们都会明显地引起传输损伤，包括幅度减小、脉冲形状畸变和定时漂移等等.有必要采取措施以恢复原来信号形状和消除各种损伤，才能在网络中继续传输和进行交换过程.上面提到的再生，就是指整理、放大、定时的三再(3R)。这是因为光放大只能加大信号幅度，并不能纠正脉冲波形的畸变；色散引起的脉冲变宽只能另外用色散补偿来解决.再定时是利用时钟提取和同步，同步网需要使用分组的同步.为了对信号再定时，再生器必须知道数据信号速率和格式.迄今常用的3R再生过程需要光/电(O/E)转换，以便由电实行再生。
数据分组从各不同地点经过各种光纤线路和不同波长来到OPS的节点，由于受到路程差异和温度变化及色散差异的影响，必然存在不同的传输时延.当然，光纤中的群速率色散可以由色散补偿的办法来克服，但不同的光纤路程可能引起较大的时延变化，因而各分组到达OPS节点是非同步的.而且，交换机盘产生的抖动也是沿线定时抖动的原因.为此，OPS节点的输入端必须去除输入的抖动.同时，分组格式中留有一定的保护频带也是必要的.而且每一节点必须设置分组同步电路，并采取信头误码控制(HEC)措施，有些是利用电的操作。这些必要措施现时仍需要继续进行研究、实验，力求改善。
光缓冲是OPS所必需的.这是因为光子不能象电子那样任意储存，在网络中有必要让光子得到适当缓冲.光纤延迟线(FDL)可在这方面被充分利用.光交换机盘使用了FDL，可以达到可变时延的目的.但使用FDL的数目是有限的，最多约几十个.它们在有些情形引起的损耗，可以利用光放大器来补偿.最近对阵列波导光栅(AWG)和FDL联合使用的方案，正在进行研究实验。
波长转换是一类重要的功能.在节点的输入和输出接口，都可能需要设置波长转换器，作为缓冲系统的一部分.过去曾利用光/电/光(O/E/O)来获得波长转。
责编：罗莉
上一篇：交换机:高速、高性能成主流
下一篇：更充分发挥路由器的功能
发表评论(共0条评论)
| 课程专业名称 |
讲师 |
课时 |
查看课程 |
|---|
国家电网招聘考试录播视频课程
| 课程专业名称 |
讲师 |
课时 |
查看课程 |
|---|
湘公网安备:43011102000856号 
点击加载更多评论>>