南京邮电学院
硕士学位论文
IP/DWDM全光网络光交换技术的研究
姓名：隋志成
申请学位级别：硕士
专业：光学工程
指导教师：吴志坚
2002.3.1
南京邮电学院硕士学位论文摘要
摘要
（【Ｐ业务的爆炸式增长与ＤＷＤＭ技术的突飞猛进为新的ＤＷＤＭ光网络直接承载ＩＰ业务创造了条件，ＩＰ／ＤＷＤＭ以其低廉的网络整体费用、较高的网络效率、提供更多的带宽和直接与全光网络接轨的高效网络结构，迅速崛起成为最经济有效的建设第三代光因特网的架构。世界各国都在研究面向ＩＰ业务的下一代宽带高速光互联网络，出现了多种ＩＰ巾ＷＤＭ集成化方案。为了突破光层ＤＷＤＭ高速光信号和传统核心路由器低速电子交换不匹配的瓶颈限制，ＩＰ／ＤＷＤＭ光网络将ＭＰＬＳ强大控制能力和光层大容量光交换优势相结合是未来光网络的发展方向。对ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络光交换的研究，是光通信领域研究的热点，具有重要的科学意义。
论文首次系统全面的阐述了ＩＰ与光技术融合下四种先进的光交换技术。本文首先介绍了ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络发展趋势、研究意义和国内国际动态，给出了ＩＰ／ＤＷＤＭ光网络最核心技术光交换及其对应的四种集成网络模型，论述了光交换领域最新研究动态：其次研究了光交换最底层光硬件支撑技术，详细讨论了光开关的材料、基本机理、类型及在全光通信中的应用。总结了五种最热门的光标签交换技术原理和实现，提出了动态配置ＤＷＤＭ系统的光信息交换处理结构，指出研发光学专用处理器的迫切性；然后在讨论现有ＩＰ核心路由器和光交换技术的基础上，提出了ＩＰ交换路由器＋ＤＷＤＭ网络模型下一种集成了智能ＩＰ路由技术和大容量光交换网络的交换路由器模型，是近期光联网的理想解决方案：ｆ介绍了核心路由器的发展趋势；还分析了ＭＰ＾Ｓ网络中ＯＸＣ与ＭＰＬＳ流量工程结合的控制平面模型及网络结构、节点结构、信令协议，讨论了ＭＰ＾Ｓ局限性和扩展的ＧＭＰＬＳ技术，提出了采用一种Ｓｏｆｔ—ＯｐｔｉｃｓｏｖｅｒＩＰ的思想构建独立光信令网的设想，并对光信令网实现问题加以探讨。简短介绍了ＡｓＯＮ全新光网络概念、标准化、结构模型和技术要点；论文又对ＩＰ／ＤＷＤＭ的ＬＯＢＳ模型进行了详细研究，是整个论文的核心。定义了两种光交换网络数据突发流量分析的数学模型，讨论了标签光突发交换网络的总体设计，重点研究了核心ＬＯＢＳ节点的调度算法和边缘节点的突发集中机制，我们给出了一种非常简单的光交换控制单元合理设计的调度算法，并对该算法进行了有效补充，提出了一种新的高效利用带宽资源的设计思想，在边缘节点流量集中下给出了一个简单的集中算法描述。详细介绍了基于偏置时间和延迟预留以及ＦＤＬｓ来提供分类优先级业务ＱｏＳ保证的基本原理。首次利用光网络性能的排队论数学模型最全面的分析了ＬＯＢＳ网络流量和阻塞性能。研究了有无ＦＤＬｓ下两个类、四个类和推广到ｎ个类的ｐｏｂｓ和ｃｏｂｓ阻塞性能，通过计算机仿真的理论曲线讨论了各种参数对网络性能的影响。还简要分析了网络时延特性。概述了ＬＯＢＳ网络的流量工程和网络生存性，介绍了近期的可行方法；论文最后重点研究了全光分组交换竞争方案、网络交换节点结构，提出了一种新颖有效的全ＩＰ数据光传送网解决方案一ＯＰＳ，与ＯＸＣ结合的标签交换光网络模型（ＬＯＰＳ），并讨论了ＡＯＰＳ技术在ＭＡＮ中的应用前景。ｊ７
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关键字
ＭＰＬＳ光交换光突发交换ＯＸＣ交换路由器ＬＯＢＳ
南京邮电学院硕士学位论文＾Ｄｇ刀ＵＣｒ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
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南京邮电学院硕士学位论文第一章ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络概述
第一章ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络概述
１．１ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络
因特网业务量每３～６个月翻一番，ＩＰ业务量自相似性和链路收发数据严重不对称的特点使我们必须为ＩＰ数据优化网络设计。同时，以ＤＷＤＭ传输技术为核心的骨干网络正经历巨大的变革：①高容量。Ｔ级交换路由能力成为可能：②高灵活性。数据业务的高突发性迫切需要高度灵活的资源分配和再分配方案：③简化的协议层。消除电子瓶颈，使ＩＰ数据业务直接进入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，需要支持多个Ｔｂｐｓ的骨干网络。ＩＰ／ＤＷＤＭ以其低廉的网络整体费用、较高的网络效率、提供更多的带宽，和直接与全光网络接轨的高效网络结构，在ＩＰ／ＳＤＨ和ＩＰ／ＡＴＭ大规模应用后迅速崛起。
ＩＰ／ＤＷＤＭ也叫光ＩＰ网、光因特网或者ＩＰ／Ｏｐｔｉｃａｌ，是直接在光上运行的因特网，高性能路由器通过ＯＡＤＭ或光耦合器直接连至ＤＷＤＭ光纤，光纤内各波长链路层互连。高性能路由器取代传统的基于电路交换概念的ＡＴＭ和ＳＤＨ电交换与复用设备，成为关键的统计复用设备，用做主要的交换／选路设备，最终由它控制波艮接入、交换、选路和保护。［Ｐ／ＤＷＤＭ是一个真正的链路层数据网，通过指定波长作旁路或直通连接，网络的流量工程在ＩＰ层完成，而且通过为不同业务指定波长，能够更加灵活的向光交换和全光选路结构转移。
现有ＩＰ／ＤＷＤＭ提供尽力而为业务质量，ＩＰ业务的急剧增长迫切要求ＤＷＤＭ提供大量带宽。ＩＰ／ＡＴＭ有好的ＱｏＳ保证，但ＡＴＭ头和负载信令协议引入大量信元开销，ＡＴＭ的分段与组装复杂，难以增加接口速率：ＩＰ／ＳＤＨ在光纤断裂时可提供小于５０ｍｓ的通路快速恢复，但１０Ｇｂｐｓ数据率接口设备费用昂贵，ＩＰ层恢复功能和ＳＤＨ重叠。ＩＰ／ＤＷＤＭ将成为最经济有效的建设第三代光因特网的架构，它减少了网络设备和功能重叠，减轻了网管复杂性和网络配置的复杂性：额外开销最低，传输效率最高：通过流量工程与ＩＰ不对称业务量特睦相匹配：还能够利用光纤环路的保护光纤吸收突发业务减少时延。［Ｐ／ＷＤＭ的最大优势在于其巨大的带宽潜力，商用化的ＤＷＤＭ的速率已将达到１．６Ｔｂｐｓ，只有这样的高速率才有可能与未来巨大的业务量相匹配。
ＷＤＭ技术能够提供多协议支持，不同的独立的协议可以在网络中共存，现有的最常用的协议结构是如图１１所示的ＩＰ／ＡＴＭ／ＳＤＨ／ＷＤＭ（数据业务）和ＩＰ／ＨＤＬｃ／ＰＰＰ／ｓＤＨ／ｗＤＭ（电路和专线业务）。目前的数据网络的四个功能层：ＩＰ层承载应用程序，ＡＴＭ层处理流量控制，ＳＤＨ层管传输，ＤＷＤＭ层提供大量带宽。这种网络功能结构产生最小公分母效应，降低了网络效率和增大了网络操作维护管理的费用。因此必须设计一种通用单一的ＩＰ直接ｏｖｅｒＷＤＭ模型以显著降低中间层需求，如图１．１中的ＩＰ／ＭＰＬＳ／ＯＰＴＩＣＡＬ，这要求光层具备光信道路由，光通道监控，错误检测和恢复能力。
四个管理层
图１．１ＩＰ与ＤＷＤＭ融合的网络分层结构
ＩＰ／ＤＷＤＭ包括三方面的技术：ＤＷＤＭ光联网技术、ＩＰ技术以及两种技术的有机融合同时完善和并进。要求ＤＷＤＭ宽带光联网研制者和ＩＰ路由交换机制造商密切配合，设计和生产出不需要ＡＴＭ和ＳＤＨ设备便可以直接与ＤＷＤＭ光网相连的高速路由交换机，从而构建真正意义上的ＩＰ／ＤＷＤＭ宽带光通信网。目前的ＩＰ协议并不支持多优先级的服务质量，在某种程度上屏蔽了下层网络可能提供的ＱｏＳ功能，使得用户无法得到高质量的服务，ＩＰ／ＤＷＤＭ上具有强大控制能力的ＭＰＬＳ实用化技术可以较好地解决这一问题，ＭＰＬＳ利用标签建立虚连接实现高速交换，这样ＩＰ／ＤＷＤＭ网能在ＩＰ网（ＭＰＬＳ网）和ＷＤＭ网之间交换带宽和路由等控制信息，使不同层的路由控制功能协同工作，并实现一体化管理；可以由ＩＰ网指示Ｗ＇ＤＭ网动态建立波长路径和路由，通信开始时请求波长路径，一旦结束通信就释放波长路径，从而提高光纤网的效率。为了突破光层ＤＷＤＭ高速光信号和传统核心路由器低速电子交换不匹配的瓶颈限制，ＩＰ／ＤＷＤＭ光网络架构将ＭＰＬＳ
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图１．２新的ＩＰ／ＤＷＤＭ两种光网络模型
ＩＥＴＦ对新的ＩＰ／ＤＷＤＭ光网络体系结构提出了两种模型：Ｏｖｅｒｌａｙ模型和Ｐｅｅｒ模型（图１．２）。Ｏｖｅｒｌａｙ模型隐藏了网络细节，它存在两个不同的管理层面，一个运行在核心光网络，另一个运行在核心网和边缘网设备之间（ｏ—ｕＮＩ）。该模型能够从ＩＰ层指定ＷＤＭ层建立波长路径，但不能指定波长路径的路由；Ｐｅｅｒ模型将ＩＰ层和ＷＤＭ层视作相同层，在同一管理层面上对管理域内的核心网和边缘网设备进行控制，路由控制方式也被统一，ＷＤＭ节点和ＩＰ路由器可采用同一个寻路协议交换路由信息。ＩＰ路由器始终维持ＷＤＭ层的路由信息，指示ＷＤＭ网内波长路径的路由，并给出通路请求信息，Ｐｅｅｒ模型可以使用扩展的ＭＰＬＳ协议ＧＭＰＬＳ。
１．２ＩＰＩＤＷＤＭ全光网络国际国内研究动态
鉴于ＩＰ／ＤＷＤＭ宽带光联网的上述优势及其巨人的应用前景和市场潜力，世界上各发达国家投入了人量人力、物力和财力进行预研。九十年代以来，美国ＤＡＲＰＡ组织和资助了ＡＯＮ（全光网）、ＯＮＴＣ（光网技术联盟）、ＭＯＮＥＴ（多波长光网）、ＮＴＯＮ（国家透明光网）等几个人的研究项目，己建立起儿个现场实验系统，如连接美国新泽曲和华盛顿的ＭＯＮＥＴ网等。９７年美国ＭＣＩ公司也完成了５个节点的现场实验网：同删，在欧盟ＲＡＣＥ和ＡＣＴＳ计划资助Ｆ，联合了欧洲十儿个国家先后组织了ＭＷＴＮ（多波长光网）、ＰＨＯＴＯＮ（泛欧光子传送网）、ＯＰＥＮ（泛欧光网）、ＭＥＴＯＮ（城市光网）、ＷＯＴＡＮ（波长捷变光传送和接入网）、ＭＯＯＮ（光网管理）等十几个研究项目，并已于９８年建立起几个现场实验系统。如ＯＰＥＮ项目已开展了捌５威一丹麦和法国．比利时两个跨国界的现场实验系统等；日本ＮＴＴＷＤＭ的ＣＯＢＮＥＴ（社团光纤骨干网）和ＰＲＯＭＥＴＥＯ城域网。从１９９８年开始，ＤＷＤＭ光联网开始进入示范和实用化推广阶段。１９９９年欧洲全球通信系统公司（ＧＴＳＧｌｏｂａｌＴｅｌｅｓｙｓｔｅｍｓ）利用ＩＰ／ＤＷＤＭ技术发展泛欧传送网（Ｐａｎ—ＥｕｒｏｐｅａｎＴｒａｎｓｐｏｒｔＮｅｔｗｏｒｋ）。ＣＡ＊ｎｅｔ３是加拿人ＣＡＮＡＲＩＥ（ＣａｎａｄｉａｎＮｅｔｗｏｒｋｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆＲｅｓｅａｒｃｈ，ＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＥｄｕｃａｔｉｏｎ）开发的光互联网络，第一阶段开始于１９９８年９月是一个ＩＰ／ＤＷＤＭ骨干网络，采用３２波长的４０Ｇｂ／ｓＤＷＤＭ，将能够在全国范围内的１０个干兆比特入网点（ＧｉｇａＰＯＰ）之间直接通过ＤＷＤＭ传送ＩＰ业务。２０００年ＣＡＮＡＲＩＥ己在规划ＣＡ＊ｎｅｔ４，目标是建设一种新型能够进行分布式内部光交换的光网络，利用新提出的ＯＢＧＰ（光边缘网关协议）向智能光网方向发展。
１９９８年８月以来随着ＷＤＭ和高速路由器中光接口的引入，国外大型公司正式宣布建设ＩＰ／ＷＤＭ的有Ｓｐｒｉｎｔ、ＡＴ＆Ｔ、ＫＤＤ、ＦｒｏｎｔｉｅｒＧｌｏｂａｌＣｅｎｔｅｒ、Ｅｎｒｏｎ、ＧＴＳ和ＢｅｌｌＮｅｘｘｉａ等，此外Ｑｗｅｓｔ、Ｍｅｔｒｏｍｅｄｉａ、瑞士Ｓｗｉｓｓｃｏｍ、Ｌｅｖｅｌ３、ＧＳＴ的ＳｕｐｅｒＮｅｔ、ＡＴ＆Ｔ与ＢＴ的联合财团也确立了美国国内和世界范围的ＩＰ／ＷＤＭ网络计划。最早采用新型高速路由器技术的是Ｓｐｒｉｎｔ公司，１９９８年８月建设世界上第一条最快的ＩＰ／ＤＷＤＭ线
路，连接德州与总部堪萨斯城。ＫＤＤｌ９９９年３月ＫＴＨ２１项目采用ＩＰ／ＤＷＤＭ建成一个太比特高速网络。
１９９８年４月清华大学、北京大学和北京邮电大学完成４节点４波长ＷＤＭ试验联网。
１９９８年８月和１２月上海交通大学先后完成中国第一个三节点全光城域单向双纤自愈试验单环网和第一个四仃点全光城域单向双纤自愈试验双环网ｓＨＡＯＮＥＴ，１９９９年１月被鉴定为达到国际９０年代中后期先进水平，在国内首次实现了光自愈环结构，光纤线路故障和节点故障的恢复时间可小ｙ－４ｍｓ，是一个实用化的全光通信网。
１９９９年初自然科学基金重大项目一全光网基础研究启动，进一步促进了我国全光网技术的发展。
２０００年１０月全国高速宽带ＩＰ／ＤＷＤＭ骨干网络一中国网通宽带高速互联网（ＣＮＣｎｅｔ）建成，贯通东南部１７个重点城市，全长１２０００公里。创造了中国之最：技术最新，带宽最宽，容量最人；两个世界第一：第一个全网统一采用ＩＰ／ＤＷＤＭ优化光通信技术构建的商用宽带ＩＰ网络，第一个全网统一采＿ｌ＝｛｛ＭＰＬＳ多协议标记交换网络技术。
２００１年７月国家８６３中国高速信息示范网（ＣｈｉｎａＡｄｖａｎｃｅｄＩＮｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆ＯｐｔｉｃａｌＮＥＴｗｏｒｋ）通过专家验收，由６台ＯＸＣ（３２×３２容量８０Ｇｂｐｓ）构成复杂网格型拓扑结构，７台ＯＡＤＭ构成三个自愈环与ＯＸＣ互联，网络自动倒换恢复时间小于５０ｍｓ，是世界上规模最大、拓扑结构最复杂的全光网，业务节点核心路由器４０．１６０Ｇｂｐｓ背版容量和２０Ｍｐｐｓ转发速率，为基于ＩＰ／ＤＷＤＭ的第三代光因特网提供一个技术研究开发测试实验平台。
２００１年９月上海科技网升级投入运行，包括１个ＯＸＣ和２个ＯＡＤＭ节点设备的３节点１６波长宽带全光网络，竹点距离５０－８０公里，总环长２４０公里，光信道间距为１００ＧＨｚ，传输速率最大１６０Ｇｂ／ｓ，节点晟大处理容莓１６０Ｇｂ／ｓ（ＯＡＤＭ）－－３２０Ｇｂｌｓ（ＯＸＣ），提供ＩＰ／ＤＷＤＭ接口，是中国第一个商用全光通信网。
１．３ＩＰＩＤＷＤＭ全光网络最核心技术光交换
１．光交换是全光通信的枢纽
现代通信领域中先进的光通信技术以其高速和带宽的明显特征尤为世人瞩目。实现透明的、高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来发展目标，从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术分为光监控技术、光交换技术、光放人技术和光处理技术四大类。光交换作为全光网络的最核心技术，在全光通信系统中发挥着重要作“ｊ：光交换技术的发展决定了全光通信的发展。
光交换是不经过任何光电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。按照交换粒度区分有三种：光波长交换（包含光纤光缆空间交换）、光突发交换和光分组交换（包含光标签交换）。光波长交换可利州ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等设备来实现，而后两种对光器件性能要求很高。光交换确保用户间的信号传输与交换全部采用光技术，数据从源点到目的点均在光域进行。
随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要，光交换技术能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台，全光网络由纯光交换技术来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性。光交换技术为进入节点的高速信息流提供动态光域处理，仅将属于该节点及其子网的信息上下路并交由电交换设备继续处理，具有以下优点：突破电子交换的容量瓶颈；节省建网和升级成本，全光技术使网络运行费用节省７０％，设备费用节省９０％：提高网络重构灵活性和生存性，加快网络恢复时间。
２．四种ＩＰ／ＤＷＤＭ集成模型下的光交换技术
第三代光因特网呈现两个明显的趋势：数据业务以ＩＰ为核心成为主导业务和光层的光交换。按照光交换技术的先进性区分出现了四种ＩＰ／ＤＷＤＭ网络集成模型：（１）ＩＰ交换路由器＋ＤＷＤＭ（２）ＭＰ＾Ｓ（３）ＬＯＢＳ（４）ＬＯＰＳ，本文在第三章到第六章对这四种模型进行具体研究，个人认为它们代表了未来ＩＰ／ＤＷＤＭ光因特网发展的不同时代：（１）现期模型（２）近期模型（３）近中期模型（４）中期模型，另外还有一种ＯＴＤＭ技术实现远期全光通信。这四种模型分别对应了ＩＰ／ＤＷＤＭ光网络的四种光交换方案：新型Ｔ／Ｐ级光交换路由器、光波长交换、光突发交换和光分组交换，它们支持最新的ＭＰＬＳ／ＧＭＰＬＳ协议，并同时与老粝釜芟拱ｔＬａｂｅｌ）技术紧密结合，
（１）新型Ｔ／Ｐ级光交换路由器。基于ＩＰ／ＭＰＬＳ协议的Ｔ级路由器网络方案，带１０Ｇｂｐｓ线路卡光交换模块的Ｔ／Ｐ级路由器达到ｑＥ．Ｔｂｐｓ的吞吐量，多Ｔｂｐｓ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。价格不会有人的ｐ滑，但是它基于ＩＰ而且还与ＩＰ网络流量工程和分布式管理技术匹配。这种新型光交换路由器与ＷＤＭ直接相连．产生了一种很紧密的ＩＰ／ＤＷＤＭ的集成模型：ＩＰ交换路由器＋ＤＷＤＭ。
（２）光波长＝交换。输入输出节点经过ＯＸＣ建立光通路，它基于双向预留机制建立光通路，即信源节点发送一个控制分组建立资源预留，并等待传送数据信息的确认信息。在光缓存不成熟的前替下，要求光开关速度与之匹配。ＭＰＬＳ控制平面与传输层面光开关直接完成光波长级交叉连接，这是～种可扩展的ＩＰ／ＤＷＤＭ近期模型：ＭＰ＾Ｓ。ＭＰＬＳ技术提高了网络管理灵活性，允许在低层动态分配交叉连接上直接进行ＩＰ业务的交换和传输，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，ＭＰ＾Ｓ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的很庞大，影响流量集中的效率：而且光路交换局限于波长级占用的低带宽利用率，光交换节点只有交叉连接功能，不支持快速包交换路由能力，光路建立和拆除时间大到几十毫秒，这些缺陷要求改进光路交换以保证在光包和光突发级上动态建立和拆除光路。
（３）光突发交换（ＯＢＳ）。采用单向预留机制，具有较低的端到端时延，控制分组在每一个中间节点处理，为数据分鲴建立全光通路。ＩＰ分组在边缘节点集中成光突发数据，以单独的实体进入光分组核心网络。它对多个光分组仅处理一次头信息，降低了核心路由器转发速度的要求，增强了转发能力。它与ＭＰＬＳ协议结合成为ＩＰ／ＤＷＤＭ近中期集成模型：ＬＯＢＳ。ＭＰＬＳ支持数据转发的路由和流量工程，控制ＩＰ／ＤＷＤＭ网的ＷＤＭ层，并且ＭＰＬＳ在电域实现路由和流量工程而数据突发在光域交换，每个控制包承载标签信息，控制分组在电域完成标签山入栈，克服了ＭＰ＾Ｓ网中标签（波长）无法操作的缺陷。
（４）光分组交换（ＯＰＳ）。ＬｉＮｂ０３材料技术和ＳＯＡ技术的发展使ＯＰＳ成为可能，它不需要预先建立光通路，提供了更高的子带宽利用率和流量工程。光分组交换与ＭＰＬＳ技术的强大控制能力结合产生ｌＰ／ＤＷＤＭ中期集成模型：ＬＯＰＳ。ＭＰＬＳ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陛，全光分组交换网络承载来自不同上层的业务，光分组交换路由器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局限性：①简单基于目的地址的路由方案增加了路由功能和流量工程的局限性；②电域交换岗限ｒ也子线路的速率和功耗。ＭＰＬＳ技术使用精确前向匹配算法和受限的路由协议解决了ｆＰ第一个局限：全光分组交换去掉了ＯＥＯ转换的瓶颈，提供了一种高吞吐量，足够的灵活性和与ＭＰＬＳ相似的强人的路由功能。
３光交换硼究动态
光分绢交换网络的发展有十几年的历史，目前世界上很多国家已经进行了这方面的研究，如欧洲ＲＡＣＥ．Ｒ２０３９计划的ＡＴＭＯＳ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅＯｐｔｉｃａｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）项目，ＡＣＴＳ计划的ＫＥＯＰＳ（ＫｅｙｓｔｏＯｐｔｉｃａｌＰａｃｋｅｔＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）项目，美国ＤＡＲＰＡ支持的ＰＯＮＤ（Ｐａｃｋｅｔ．ｓｗｉｔｃｈｅｄＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｉｎｇＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ）项目和ＣＯＲＤ（ＣＯｎｔｅｎｔｉｏｎＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎｗｉｔｈＤｅｌａｙ—ｌｉｎｅｓ）项目，英国ＥＰＳＲＣ支持的ＷＡＳＰＮＥＴ（ａＷＡｖｅｌｅｎｇｔｈＳｗｉｔｃｈｅｄＰａｃｋｅｔＮＥＴｗｏｒｋ）项目、加拿大的ＣＡ＊ｎｅｔ３国家光互联以及日本ＮＴＴ光网络实验室项目等。
随着近儿年光子器件技术的不断发展和数据业务的爆炸式增长，国内光分组交换的研究也呈渐热之势，我国８６３计划和国家自然基金项目正在向这一领域倾斜，中国科学院电子学研究所、北京大学和上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室正在从事光分组交换８６３课题的研究，北京邮电大学光通信中一ｔＬ，与北电网络联合研发自动交换光网络（ＡＳＯＮ）关键技术。
２００１年５月和６月，ＩＴＵ发布了两个针对自动交换传输网（ＡＳＴＮ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄＴｒａｎｓｐｏｒｔＮｅｔｗｏｒｋｓ）和自动交换光网络（ＡＳＯＮ：ＡｕｔｏｍａｔｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ）的体系结构建议Ｇ．８０７和Ｇ．ａｓｏｎ，目的是建立一个智能化的自动交换光网络。ＩＥＴＦ也成立了相应的ＩＰＯ（ＩＰｏｖｅｒＯｐｔｉｃａｌ）工作组和ＣＣＡＭＰ（ＣｏｍｍｏｎＣｏｎｔｒｏｌＡｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＰｌａｎｅ）工作组，提出基于ＩＰ协议的通用多协议标签交换（ＧＭＰＬｓ：ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＭＰＬＳ）协议，用来控制光网络层，这样ＡＳＯＮ／ＡＳＴＮ架构下的网络可以通过ＧＭＰＬＳ来实现。
１．４论文研究内容概述
光交换领域的研究是一个全新的课题，国内正在立项，无论底层器件还是上层协议和软件等都非常不成熟。本文在没有前续硕士论文研究成果奠基的条件下，试图跟踪国际光交换领域最新动态，从ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络光交换硬件开始，对光交换路由器、光波长交换、光突发交换和光分组交换及相应的四种ＩＰ／ＤＷＤＭ集成网络模型进行了大胆探索和创新思维。在对论文课题的逐步研究中发现，不同ＩＰ／ＤＷＤＭ模型中复杂多变的光交换技术依赖于光硬件和光软件技术的进展而呈现出不同的特点，主要在国际标准化和实用化的研发进程中表现出来。本文在认真比较分析各种光交换技术的基础上恰恰抓住它们各自的最富有特色和最有代表性的删重有和先卉，进行了深入剖析和创新性研究。论文对光交换技术的后续研究具有重要的参考价值。
南京邮电学院硕士学位论文第一章ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络概述１．ＩＰＩＤＷＤＭ全光网络是最热门的研究项目，国内外都投入了大量的资金和人力进行了研究和建设。本文第一章在阅读犬量文献的基础上，论述了ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络发展趋势、研究意义和国内国际动态，然后给出了ＩＰ／ＤＷＤＭ光网络最核心技术光交换及其对应的四种集成网络模型，它们代表了未来光网络发展的不同时代，最后阐述了光交换领域国际国内最新研究动态。迸一韶分是，出诠。
２．第二章研究了光交换最底层光硬件支撑技术。首先，详细讨论了光开关的材料、基本机理、类型及在全光通信中的应用：光标签交换是全光交换的最新热点尖端技术，本章总结了五种最热门的光标签交换技术原理和实现，最后在介绍光开关等ＤＷＤＭ层光器件基础上提出了动态配置ＤＷＤＭ系统的光信息交换处理结构，指出研发光学专用处理器的迫切性。逮。一彩分砌！萝老谚弹复寥趁述。
３．第三章在讨论现有ＩＰ核心路由器和光交换技术的基础上，提出了ＩＰ交换路由器＋ＤＷＤＭ网络模型Ｆ一种集成了智能ＩＰ路由技术和大容量光交换网络的交换路由器模型，这种交换路由器支持高ＱｏＳ保证，兼具光交换技术的大容量和Ｔ级交换路由器的流量工程、服务质量保证及为支持新型宽带应用的分组式网络创造条件，简化了光核心网络结构，是近期光联网的理想解决方案，最后讨论了核心路由器的发展趋势。
这一部分傀重光路由嚣硬件结构和实现，
４．第四章分析了ＭＰ＾Ｓ网络中ＯＸＣ与ＭＰＬＳ流量工程结合的控制平面模型及网络结构、节点结构、信令协议，讨论了ＭＰ＾Ｓ局限性和扩展的ＧＭＰＬＳ技术，在此基础上提出了采用一种Ｓｏｆｔ—ＯｐｔｉｃｓｏｖｅＦＩＰ的思想构建独立光信令网的设想，并用最精简的文字对独立的光信令网实现问题加以探讨，然后简短介绍了ＡＳＯＮ全新光网络概念、标准化、结构模型和技术要点。迸一彩分奶萤竽夸协议描述。
ｓ．臻五章耐ＩＰ／ＤＷＤＭ的ＬＯＢＳ模型选行了、谆镪研究。这一部分侧重算法和网络性能仿真分析．是整个沦文的亮点和核心，
（１）首先对光网络流量的研究进展进行了跟踪，定义了两种光交换网络数据突发流量分析的数学模型一突发流量无界方差模型和自相似随机过程模型，为光突发网络的结构设计和算法研究奠定了基础。
（２）具体讨论了标签光突发交换网络的总体设计，包括ＯＢＳ网络简介，ＬＯＢＳ骨干网络结构．网络功能结构，详细的分层模型和ＬＯＢＳ节点结构；然后研究了核心ＬＯＢＳ节点的调度算法和边缘节点的突发集中机制，我们提出了一种非常简单的光交换控制单元合理设计的数据通道调度算法——最迟信道优先（ＴｈｅＬａｔｅｓｔＰａｔｈＦｉｒｓｔ）算法，并对ＴＬＰＦ算法进行了有效补充，提出了一种新的高效利用带宽资源的设计思想；在边缘节点流量集中Ｆ给出了一个的简单集中算法描述和一种将ＬＯＢＳ边缘节点集中算法在逻辑层结构和时间上二维统一在一起的凋度算法框图。
（３）详细介｝“了基于偏置时间和延迟预留以及ＦＤＬｓ来提供分类优先级业务ＱｏＳ保证的基本原理，这种光网络层ＱｏＳ保ｉ止机制有效降低了网络拥塞和保持负载均衡，如果巧妙结合ＩＰ层ＣＢＲ算法则能够完成ＩＰ／ＤＷＤＭ网络流量ｒ程。
（４）首次利＿【｝』光网络性能的排队论数学模型最全面的分析了ＬＯＢＳ网络流量和阻塞性能。研究了两个类无ＦＤＬｓ的ｐｏｂｓ和ｃｏｂｓ阻塞性能，四个类并推广到ｎ个类无ＦＤＬｓ的ｐｏｂｓ和ｃｏｂｓ阻塞性能，证实了在无光缓存的情况Ｆ，不同的额外偏置时间能有效保证高优先级类业务的可靠传输交换：然后研究了两个类有ＦＤＬｓ的ｐｏｂｓ和ｃｏｂｓ的阻塞性能，得出ＦＤＬｓ可以更好的改善ＬＯＢＳ网络性能的结论，通过计算机仿真的理论曲线讨论了各种参数对网络性能的影响；还简要分析了网络时延特性。
（５）概述了ＬＯＢＳ网络的流量工程和网络生存性，介绍了近期的可行方法。
６．第六章涉及了全光分组交换的网络结构分层、网络分类、节点结构、包格式以及光包产生、同步、再生等关键技术；研究了全光分组交换竞争方案、交换节点结构，在此基础上，提出了一种新颖、有效的全ＩＰ数据光传送网解决方案——ｏＰｓ与ＯＸＣ结合的标签交换光网络模型（ＬＯＰＳ），它结合了最先进的ＭＰＬＳ技术的强大控制能力，是下一代光因特网的理想光交换方案，并为全光分组交换的实现铺平了道路；最后讨论１ＡＯＰＳ技术，径ＭＡＮ邙讯随甩前景。这一部分俩重网络结构分析和功能模型定义。
南京邮电学院硕上学位论文第二章光交换硬件进展
第二章光交换硬件进展
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ数据业务的迅猛增长产生了对光纤通信技术带宽资源的爆炸性需求。朗讯公司利用ＤＷＤＭ技术在一根光纤上传１０２２个波长（单波３７Ｍｂｐｓ），法国阿尔卡特公司将１０．２Ｔｂｐｓ（２５６×４０Ｇ）的信号传输了１００ｋｍ，ｃｉｓｃｏ公司预测到２００４年，一个大型端局的处理能力将达到１０Ｐｂｐｓ。这将使未来建设一个Ｐ（１０”）比特水平的全光通信网成为可能，为了保证全光网业务的透明性，光开关等底层光子器件的研究日益成为光通信领域芙注的焦点。
２．１光交换的核心光开关及其在全光网中的应用
２．１．１光开关的新材料和分类
１．光开关的新材料和工艺
通信网络的发展为光开关的应用提出了新的要求，未来的全光网络需要全光开关构成的光交换机完成信号路山功能以实现网络的高速率和协议透明性。评价新的光开关技术必须考虑八个关键指标。
（１）长期可靠性。满足大容量通信系统要求，必须保证高可靠性和非常低的故障率。
（２）低损耗和高耦合效率。考虑光开关的大数量的应用，低损耗极为关键，与光纤保持较高的耦合效率也就是减少光功率损耗。
（３）串者小，消光比大。串音直接影响信号传输质量，典型的隔离度为４０或５０ｄＢ。
（４）低驱动和温度特性。低驱动减少光开关的功耗，温度变化不敏感拓宽光开关的应用环境和领域，使其工作稳定，往往通过精确的温控电路实现。
（５）光开关的速率。不同的应用场合，对光开关切换速率会有特别的要求。
（６）光开关无极化依存性。光信号处理不受极化影响。
（７）光开关丁作带宽。对应于新的光纤、光滤波和放大器技术的ＤＷＤＭ工作窗口１３００ｎ到１６５０ｈｍ，光开天同样要与之吻合。
（８）光开关成本和可扩展性。光产品价格整体每年以１０％到３０％速度下降，并且要考虑长期成本的下降。光开关是否满足大规模阵列扩展及相应性能参数的变化也需要考虑。
随着市场需求的变化并参考上述新光开关技术的性能要求，国内外电信实验室、科研院所等研究机构在光开关制造工艺上进行了改进。如采用极化反转ＬｉＮｂ０３材料设计定向耦合型光开关降低串音．增大消光比；研究光开关耦合接头处模场变换器增大耦合效率：利用Ｐｏｃｋｅｌｓ效应和Ｆｒａｎｚ．Ｋｅｌｄｙｓｈ效应的ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ开关阵列达到最小极化依赖性；日本ＮＴＴ的基于硅材料的Ｍ．ｚ型网状结构１６×１６开关矩阵：美国加卅【人学圣巴巴拉分校研究人员用芯片对熔形成三维器件的新结构。
光开关领域新材料的开发和利＿｝；｝ｊ为日益完善的高性能的关开关的研究开辟了道路。典型的新材料有半导体量子阱、超品格材料、硅基硅波导、二氧化硅波导和有机聚合物波导等。量子阱超晶格材料主要应用高效灵敏的折射率效应，硅基波导商用化主要是成本，ｎＮ作工艺的巨大优越性，有机聚合物材料主要是材料价廉和工艺过程简单、耦合损耗低、易于大规模集成。
２光开关技术分类
传统的商用光开关主要有两种类型：光电光开关和光机械光开关。光电光开关由光电晶体材料（如锂、铌）波导构成，两条波导通路连接构成Ｍａｅｈ．Ｚｅｈｎｄｅｒ干涉结构，实现１ｘ２和２×２光开关单元，外加电压控制两臂的相位差，利用干涉效应实现光信号的通断。最新的钡钛材料的光开关使用分子束取相附生技术，比锂铌材料光开关消耗更少的驱动电能：光机械开关目前应用最为广泛，通过热、静电等驱动光纤终端或用热力、嵫、静电效应旋转微反射镜，将光直接送到或反射到输出端，光机械开关典型指标如表２１。
表２．１光机械开关指标
参数波长范阐插入损耗极化依赖串音速度ＰＭＤ消光比
【指标１２６０～１６００ｎｍ０５ｄＢ０．０５ｄＢ．６０ｄＢ５ｍｓ０．１ｐｓ５５ｄＢ
光电光开关速度快，可达ｎｓ级，但插入损耗，极化依赖和串音大，电信号漂移敏感且驱动电压高，高制造成本和非闭锁模式限制了光电光开关在商业上的广泛应用；与之相比．光机械开关速度为ｍｓ级，成本低，设计简单，光学性能好，低插损，低串音，高消光比，配置简单，环境参数不敏感，功耗低与ＴＴＬ兼容，具有闭锁功能。而且利用这种机械光开关易构成小规模的无阻塞和较大规模（如６４Ｘ６４）的部分阻塞光交换矩阵，
第二章光交换硬件进展堕塞型皇兰堕塑±堂堡堡塞
但部分复杂度和数量限制了大规模交换结构的实现。
ＭＥＭＳ、ＰＬＣ、气泡、全息光开关。
新的光开关技术包括热光开关、液晶开关、声光开关、
入
＋
图２１热光效应光开关示意图
热光开关（图２１）采用可调节热量的聚合物波导，在硅衬底上，用蒸发、溅射、光刻、腐蚀等工艺形成分支波导阵列，然后在每个分支上蒸发金属薄膜加热器和电极。电极加上电流后，加热器的温度使下面的波导被加热，温度上升，热光效应引起波导折射率下降，这样就将光耦合从主波导引导至目的分支波导。当电流通过加热器时，它改变了波导分支区域内的热量分布，从而改变了折射率，热光开关体积非常小，可实现微秒级的交换速度，但插损高，串音大，消光比小，耗电量大，散热要求高。ＳｏＳ（Ｓｉｌｉｃａ．ｏｎ．Ｓｉｌｉｃｏｎ）技术就是热光开关的一种，它由两个紧靠在一起的波导臂构成，如果有智能光网络控制方法，即可在开关元件两条波导光路上任意分配光功率，实现输出光功率的连续控制。ＳｏＳ光开关固有的动态控制模块可从内部控制功率衰耗，降低系统成本和复杂度。另外，光开关内部的光电转换功能可以支持选择性加权组播和广播等重要网络功能。ＳｏＳ光开关具有透明性、高可靠性、亚毫秒级恢复能力和无阻塞特性，速度可达到１００微秒。随着高密度、高集成度光路的产生，ＳｏＳ开关的优势更明显，它为全光网络提供了一种高性能、高可靠性、低成本的解决方案。
液晶光开关的工作状态基于对偏振的控制：一路偏振光被反射，而另一路可以通过。典型的液晶器件将包括无源和有源部分。无源部分如分路器将入射光分为两路偏振光。根据是否使用电压，有源部分或者改变入射光的偏振态或者不加改变。由于电光效应，在液晶上施加电压将改变非常光的折射率，从而改变非常光的偏振：状态，本来平行光经过在液晶中的传输会变成垂直光。最近液晶关开关在温度特性和开关速度上有所突破，向列液晶光开关速度为１００ｍｓ，铁电液晶光开关速度为１０ｍｓ。对于１Ｘ４开关，能达到无连接插损２ｄＢ（ｔｙｐ），回损５５ｄＢ，串扰４０ｄＢ，开关速度＜４ｍｓ。对ｌ×２产品，期望指标为无连接插损ｉｄＢ（ｔｙｐ）。液晶光开关技术结合了非机械技术的可靠性和机械技术的高性能，但损耗大，串音高，驱动电路昂贵，热漂移量大，输入输出端口数目有限（最多四个）。
声光开关，在光介质（如Ｔｅ０２晶体）中加入横向声波，将光从一根光纤准确引导到另一根光纤，交换速度为微秒级，但由于需要复杂的系统通过改变频率控制光开关，不利于阵列扩展，并且声光开关损耗随波欧变化人，驱动电路昂贵。
ＭＥＭＳ光开关是基丁．半导体微细加工技术成长起来的平面制作工艺技术，利用小镜片的二维或三维空间运动，把光反射到不同的路径上。这种技术体积小，集成度高，具有很大的潜在应用价值。在光交叉连接及需要支持大容量交换的系统中，基于ＭＥＭＳ技术的解决方案已是主要潮流。朗讯推出ＬａｍｂｄａＲｏｕｔｅｒ全光系统，可节省２５％的运行费用和９９％的能耗，同时试验成功一套２５６×２５６ＭＥＭＳ交叉连接系统，该系统中所有６５５３６种连接均通过测试，朗讯和Ｃｏｒｖｉｓ的ＯＸＣ分别在美国ＧｌｏｂａｌＣｒｏｓｓｉｎｇ和Ｂｒｏａｄｗｉｎｇ网上运行。基ｒ镜面的ＭＥＭＳ是一种受静电控制的二维器件，安装在机械底座上。典型的结构尺寸是ｉＯｃｍ。该系统对任何一个连接的交叉时间小于ｌＯ毫秒，包括驱动电压上升时间。光部分的插损在１５５０ｎｍ附近是７．５＋－２．５ｄＢ。光纤／透镜阵列上的衍射透镜在１５２５～１５６５ｎｍ内的连接损耗变化量为＋－ｌｄＢ，任何一个光输出口的串扰＜．５０ｄＢ，光交叉连接系统可级联实现５１２Ｘ５１２的交换容量。与Ｌｕｃｅｎｔ所采用的原理类似，已被ＮｏｒｔｅｌＮｅｔｗｏｒｋｓ收购的Ｘｒｏｓ用硅片做成的ＭＥＭＳ镜面可沿两条轴旋转，利用扭转实现光交换，扭转部分的传感器可控制交叉连接方向，Ｘｒｏｓ的ｘ－１０００最大容量可达１１５２×１１５２，一个由两组６”Ｘ６”的ＭＥＭＳ级联而成的交换单元从输入口到输出口的连接延迟不超过５０ｍｓ。Ｘｒｏｓ力争实现开关速度２．５ｍｓ（ｔｙｐ），５ｍｓ（ｍａｘ）：插入损耗Ｉ．８ｄＢ（ｔｙｐ），３０ｄＢ（ｍａｘ）：串扰６０ｄＢ（ｔｙｐ），５５ｄＢ（ｍａｘ），所有这些数据均为设备级指标。Ｌｕｃｅｎｔ和Ｘｒｏｓ采用的交换结构被称为“模拟”方式，因为镜面的种种位置是可以实现设想好的。用这种技术实现更多级的交叉连接是一件非常复杂的事。另有一些ＭＥＭＳ设备提供简单的分级交叉，被称为是数字式开关，Ｓｉｅｍｅｎｓ将用这种方式的开关制造它的ＴｒａｎｓＸｐｒｅｓｓ光业务节点。该节点集成了ＭＯＤＩＦ／ＯＸＣ和一个可控制的光分配子架，而该子架的
南京邮电学院颈上学位论文第二章光交换硬件进展核心部分则是ＭＥＭＳ开关，数字化ＭＥＭＳ交换能在Ｃｌｏｓ网络中级联以实现大的交换系统。ＭＥＭＳ技术在国内主要研究单位有上海冶金所，北京大学和清华大学等。
平面光路（ＰＬＣ）光开关是利用硅基片上的微型光电子集成技术，将光元件集成于波导之上，形成集成光路来控制和处理光信号。这种技术稳定成熟，易实现低成本，高可靠性大批量生产。
气泡光开关，在输入波导和输出波导交叉点产生气泡，通过内部全反射的方式反射光波，若有机液体体积小不更新，会造成光开关寿命下降。最近安捷伦公司结合上述两项最成熟的ＰＬＣ和热喷墨气泡技术产生交叉矩阵基本光开关，每个光开关节点在二氧化硅波导刻蚀一条管沟，注入指标匹配流体保证默认条件下传输，开关功能是通过热喷墨式矩阵控制器芯片单元在相应节点的液体中形成的气泡实现的。它的性能指标：开关速度＜ＩＯｍｓ，极化损耗和色散小，速率、协议透明，１３００ｎｍ和１５５０ｎｍ频带范围波长透明，低串音，高消光比（＜一５０ｄＢ），小型化，可扩展，在３２×３２的配置结构中，入纤与出纤之间的插损为７．５ｄＢ。Ａｇｉｌｅｎｔ基于这种技术已经开发出两种产品：３２ｘ３２和１６×３２。
此外，很多全光交换技术也不断崭露头角。如全息光开关技术，采用的晶体是ｐｏｔａｓｓｉｕｍｌｉｔｈｉｕｍｔａｎｔａｌａｔｅｎｉｏｂａｔｅ，该技术由以色列耶露撒冷大学的ＡｈａｒｏｎＡｇｒａｎａｔ发明。光纤光栅的全息图被写到晶体上，当没有电压时，晶体是全透明的，当有电压时，ｈｏｌｏｇｒａｍ全息产生，对特定波长光反射。首个产品是６×６的光开关，可达儿自微秒的开关速度，但只能交换一个波长。
２．１．２光开关在全光网中的应用
１．光开关构成最基本的全光交换机结构原理
全光网络的发展必须为未来数据业务提供高速光包交换网，由大量高性能光开关构成的大规模的开关矩阵可以完成这一功能，这就是我们所说的光交换机。光交换机的组成结构如图２．２。结构模块包括：复用解复刖器、交换矩阵、本地上下路单元。这种交换结构实现输入端任意光纤任何波长交换到相同波长的任何输出光纤，引入波氏转换功能后，则输入光纤任何波长都可以交换到输出光纤的任何波长。
图２．３单级交叉结构
光交换矩阵结构可以分为两大类：单级机构和多级结构。单级结构以典型的单级交叉结构为代表如图２．３，它是一个ＮｘＭ的交换矩阵，输入端口与输出端口相应的光交叉节点为２ｘ２光开关单元，实现Ｎ路输入光信号与Ｍ路输出信号的交换。开关单元之间是以无源波导连接，光通过无源波导从一个光开关单元导向另一个，波导是刻蚀在硅片上的极薄的通道，其作用是引导或改变光信号的传输方向。对于大型高速的光分组交换网络而言，单级光交换结构存在很大的缺陷：系统扩展成本昂贵，且增大端口、提升速率非常困难。多级交换结构是单级交换结构的扩展，它由多个交换单元级联构成，每个交换单元又是多个】×２或２×２光开关的级联。根据交换单元的互联方式可以分为：Ｂｅｎｅｓ、ｃｌｏｓ和三维环绕格型结构（３ＤＴＭ）。Ｂｅｎｅｓ网络由输入输出端口相同的方形交换单元级联而成（图２．４）。
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Ｂｅｎｅｓ＝级日络结构。ｌ。ｓ三妊同络蛄构
图２．４多级交换结构示例
南京邮电学院硕士学位论文第二章光交换硬件进展圈中Ｂｅｎｅｓ三级交换结构，每个模块均由三个输入端口和三个输出端口构成。Ｂｅｎｅｓ网络可扩展至任意奇数级。ｃｌｏｓ网络是Ｂｅｎｅｓ的延展，可以是非方形单元构成基本的交换模块。图中为ｃｌｏｓ三级网络结构，输入输出级使用２×２光开关矩阵，模块构成中间级使用４×４交换单元。３ＤＴＭ网每个交换单元连成一个三维环绕格型网，每个单元与六个相邻的节点相连，具有双向外部链路。多级交换结构复杂，但有扩展性，是大规模核心光交换机的理想方案。Ｂｅｎｅｓ网络系统复杂度低，性能好，是最佳选择。传统的电子交换网络在每个节点都与其它节点建立～条直接的虚电路对，产生了虚电路倍增的ｎ２问题，而光交换能够在物理层减少ｎ２问题，如果在光层引入智能就可去掉网络冗余层，从而减少建网设备资金投入和运营成本。
２光开关在全光网络中的其他应用
ＤＷＤＭ技术为数据网络的迅速发展提供了巨大的带宽资源，同时，全光网络中许多的如网络路由、保护功能需要在全光域完成，这就使光开关在未来光通信中的应用成为最热点的问题。
首先，光子开关在现有的ＤＷＤＭ传送网中已经得到了广泛应用。如自动恢复功能、网络监控功能和光纤器件的现场测试。在大容量光纤路由备份传送网中，光纤传输链路失效，光开关完成快速的倒换，重新选路避免信息丢失：光纤链路测试中，可用１Ｘｎ光开关完成ｎ条光纤在线或远程光纤系统性能测试、监控和故障定位，同时可用于在线测试设各复用、网络重构和再生，双环保护及Ａ／Ｄ网络重组上。
其次，光开关将在未来全光网络中发挥重要作用，它是全光网络核心交换单元如ＯＸＣ、ＯＡＤＭ、光分组路由器的最基本的组件。ＤＷＤＭ、ＯＸＣ、ＯＡＤＭ是全光网络的重要技术。在骨干网络传输系统中，２０％的业务在中间节点通过ＯＡＤＭ上下路，而其余的业务要通过ＯＸＣ继续在网络中传输交换，光开关可以使ＯＸＣ平¨ＯＡＤＭ提供动态的交换和资源配置、保护恢复。ＯＸＣ对开关的要求主要有低插损（１０ｄＢ以下）、低串扰（－５０ｄＢ以下）、低开关时间（几ｍｓ以下）以及无阻塞运作。图２５中ＯＸＣ完成动态波长级通道的交叉连接，ＯＡＤＭ灵活配置上下路资源，将任何波长送到任何输出端口，ＯＸＣ交换矩阵应用单级（图２．６）和多级交换结构支持ｎ条光纤的Ｍ个波长通道的交换。
光开关另一个重要应用是全光网络中的保护倒换。这就需要１：作速度为几个ｍｓ级，未来的光分组交换网中，使州基ｙ－ＬｉＮｂ０３开关和ＳＯＡ门开关及超快可调激光器、波长转换器和静态波长路由器（如ＡＷＧ）组成的ＦＩＳ量级快速大规模光交换矩阵。ＡＷＧ代替了传统的２×２光开关多级级联结构，将几十个ＳＯＡ门开关集成迸输入模块能够控制每秒几十个吉比特的数据流，这种ＳＯＡ光开关也可与波分复用器、分光器等集成在城域环网中实现简单的ＯＡＤＭ功能并且系统级的优化设计克服了高噪声因子和信道串扰，达到１Ｔ总容量。
信号输八鐾＾１＼ｏｘｃ／７
ｒ墨×复用信号输出一
器＾１．＾２．＾ｎ／交换矩阵＼、
光开关构成光交换矩阵提供路由和恢复插入波长
第二章光交换硬件进展堕塞Ｉ墅里兰堕堡±堂焦堡茎
解复用器复用器
图２．６单级０ＸＣ交换结构
随着微光子集成技术的臼新月异，光子作为信息的载体在信息计算机和逻辑存储领域也必将逐步得到应
片ｊ。一ｐ一代高速光计算机中的光开关将能够连接微处理器构成结构紧密、功能强大的并行计算机。实现光速肴圈砗
信息计算与处理。
２．２光标签交换
甘蕊卜前
图２７光标记交换示意图
为了突破ＤＷＤＭ＋ＯＴＤＭ高速光信号和核心路由器低速电子交换不匹配的瓶颈限制，将光标签交换（ＯＬＳ）引入全光交换，ＯＬＳ把光包头地址信息打在光包上，光交换节点根据光标签全光交换（图２７），它是后面要讨论的ＬＯＢＳ和ＬＯＰＳ的实现形式。ＯＬＳ完成光包粒度的路由转发交换，有效克服了光交换的电子瓶颈，增加了全光网络资源利用率，同时光包统计复用使全光网络灵活接入。实现ＯＬＳ有五种方法：
（１）副载波光标签交换。光标签由电副载波调制在信息包基带上，和光信息包占有相同时间，在同一源时钟控制’Ｆ调制一个激光器。提取通过１：１０光纤分束器分成两束，１０％的～束光经ＯＥ转换和电子解复用完成。优点是光标签产生、提取和识别容易，不占用信道资源，缺点是光标签调制对光信息包有影响。
（２）宽脉冲光标签交换。光标签和１信息光包由不同激光器产生的不同光波长承载经光耦合器耦合，两者之间留有保护带使光标签兼容电子线路。提取由一个光标签分析器完成。优点是光标签产生、提取和识别容易，缺点是占用信道资源多。
（３）高强度脉冲光标签交换。高速率高强度的光标签和同样高速率低强度的信息包，在相同时钟控制Ｆ不同时间段，调制不同旁路偏流的同一激光器，或者调制不同激光器后耦合产生。提取是利用光纤和半导体光放人器交义相位调制、交叉增益调制和四波混频等非线性效应，对１０Ｇｂｐｓ以上的高速光标签全光识别。优点是产生和提取容易，不占用信道资源，缺点是光标签识全光识别困难。
（４）电光调制光标签交换。低速率光标签利用晶体电光效应调制高速率信息光包相位产生带光标签的光包，提取利用光干涉效应通过光相位解调器分离光标签。优点是产生、提取和识别容易，不占用信道资源，缺点是光标签同步要求高。
（５）码分复用光标签交换。光数字调制形成光标签脉冲，处理端对光标签解耦光放大后经分光器成多个复制光信号，用本地光码标记对各个光信号并行相关处理，超过闽值自相关最强的光码标记检测成功。优点是产生、提取和识别可采用无源光器件光域实现，光标签时域正交并支持最新的ＧＭＰＬＳ协议，缺点是全光网络中间节点链路波形损伤敏感，尤其是光纤色散和非线性效应使性能恶化。
ＯＬＳ技术综合了高速光开关和超高速电路等多项尖端技术，并与宽带网络技术、光计算机技术、ＤＷＤＭ技术、ＯＴＤＭ技术、光集成与光电集成技术和超大规模集成电路技术密切相关成为世界范围内的研究热点，ＯＬＳ正从器件、系统和网络各方面以惊人的速度发展并逐步走向实用化。
２．３ＤＷＤＩｔｌ层光器件
ＤＷＤＭ硬件研发取得很大进展并将在Ｌ和ｓ频段上继续扩展。北电网络的１．６Ｔｂｐｓ（１６０×１０Ｇ）系统已
南京邮电学院硕士学位论文第二章光交换硬件进展经商用，单波４０Ｇｂｐｓ的ＮＥＣ公司（２７３波）和阿尔卡特公司（２５６波）系统容量分别突破１０．９Ｔｂｐｓ和１０．２Ｔｂｐｓ，ｃｊｅｎａ公司已经在研发Ｊ６Ｔｂｐｓ系统，贝尔实验室专家认为商用ＤＷＤＭ系统容量最高将达到】００Ｔｂｐｓ。实验室能做到６４００ｋｍ无再生器，Ｗｉｌｌｉａｍｓ使用Ｃｏｒｖｉｓ公司产品实现了３２００ｋｍ无中继传送１６×２５Ｇｂｐｓ信号的第一个实际运行的超长距离网络。将来先进的光硬件技术把ＤＷＤＭ传输系统直接集成到光交换机输入输出端，而且光交换机具有两百万个端口的扩展能力。
ＤＷＤＭ对光器件有很强的依赖性，必须研发新的性能更好的光器件和低价小型化集成光器件，简单介绍一些重要光器件的研究热点：实验用有机化合物高密度塑料低价激光器和ＤＷＤＭ用低价大功率可调谐激光器以及线宽狭窄、光功率足够的激光器阵列，利用超连续脉冲光源，发出皮秒级光脉冲，能够在１５５０ｎｍ波段，１００ｎｍ范围以２５Ｇｂｐｓ的速率和１２５ＧＨｚ的间隔，实现１０１０个光信道的多波氏光源：波长数增大到超过２００和接近１０００时，１０００×１０００低损耗、无阻塞、快速开关光交叉连接器件成为一种挑战，已经形成方案，但商爪产品仍需研究。能够有选择的分插一组波氏的低损耗和低价ＯＡＤＭ器件是另一个挑战：波长转换器是竞争解决中的重要器件，阿尔卡特公司已经作出基于Ｍ—ｚ结构，工作于ＩＯＧＨｚ的全光有源波长转换器。参量波Ｋ＝转换器可以同时转换多个波长；目前的光存储均是通过ＦＤＬｓ和光开关实现的，实验室水平的分子开关和分子晶体管等ＯＲＡＭ的研究有一定进展。能够按照所需要的时间长度存储光脉冲的小型光器件构成真正的光存储器和可变延迟线并进一步构成具有时分概念和计算特性的光子集成系统。
光信号处理系统结构
图２８光信号处理系统完整结构
光纤器件的革新提供了许多可调谐和可变光器件，如可调谐的激光器、衰减器和滤波器，但是要应用到实时可配置的动态ＤＷＤＭ系统中需要电子电路来控制和驱动。新型光系统应该把光信息交换和处理功能引入光层，使光信号实时处理光节点具有路由和信道检测、放大及补偿等功能，为此，可控光器件需要一个指令传递系统和决策机制最大限度支持动态系统。决策机制是一个嵌入微处理器中的固件（通信软件），指令传递系统由模拟和数字混合电路组成，把光器件连接到ＣＰＵ（图２．８）。网元管理系统决定对光器件执行何种操作，向系统控制单元主ＣＰＵ发送请求，然后主ＣＰＵ向光信号处理单元发指令改变光学参数。这种光信号处理系统能实现光交换、滤波器和激光器等高速光信号处理，高速高分辨率硬件传递控制指令驱动电路，嵌入式固件和通信软件执行高层指令配置光信号参数。然而，控制可变光器件的光信道专用处理器还未开发出来，只能使用具备高速处理能力的ＤＳＰ电路和快速可调光器件组合实现光学性能。
本章小结
本章首先讨论了光开关的材料、基本机理、类型及在全光通信中的应用，然后总结了五种最热门的光标签交换技术原理和实现，最后在介绍光开关等ＤＷＤＭ层光器件基础上提出了动态配置ＤＷＤＭ系统的光信息交换处理结构，指出研发光学专用处理器的迫切性。当今信息领域正经历一场电子时代向光子时代演进的革命，光开关等底层光子器件是这场革命中的首要技术，也是实现全光网络的核，心技术。随着微光子集成技术的发展，光器件的方向是全关器件，从而在光域实现具备足够智能的真正意义上的智能光交换。
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南京邮电学院硕士学位论文Ｊｇ＿＝＝ｆｚＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络中的光交换路由器第三章ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络中的光交换路由器
随着个人计算机和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的普及，数据业务承爆发式增长，新的数据业务自身的特点，如突发性，长占用时间，对时延和丢失的相对容忍，需要现代通信网络向前发展，完成以语音为基础的电路网向以数据为中心的网络的过渡。ＩＰ业务的增长产生了巨大的带宽需求，ＤＷＤＭ技术的发展可以提供超大容量的带宽资源，使以ＩＰ为基础的网络和传输网络实现最佳的综合和提高。ＩＰｏｖｅｒＷＤＭ提供计算机到计算机的大容量交互信息通道：ＩＰｏｖｅｒＡＴＭ支持虚拟专网和高质量保证要求的ｆＰ网；ＩＰｏｖｅｒＳＤＨ则完成传统ＩＰ网络业务的汇聚和分配。然而，现行网络结构在可扩展性方面存在很大局限性，严重阻碍了不同传送业务的增长，如何利用最先进的ＤＷＤＭ技术提供的带宽来满足太比特业务需求，已被证明是一个很大的挑战。世界各国都在研究面向ＩＰ业务的下一代宽带高速光互联网络，出现了一种很紧密的ＩＰ与ＤＷＤＭ的集成化方案：Ｉｐ交换路由器与ＷＤＭ直接相连，即智能路由器加上无智能的光纤。
３１现期的核心路由器结构
３．１．１全电子硬件高速ｌＰ路由器
ＩＰ路由器是构筑未来网络的核心设备，路由器技术也已成为融合现代通信技术、计算机技术、网络技术、微电子芯片技术、大规模集成电路技术、光电子技术及光通信技术的核心技术。路由器工作于ＯＳｌ参考模型的下三层：物理层、链路层和网络层。主要功能是实现路由选择和网络互连；通过一定途径获得网络拓扑和物理线路的网络特性，根据路由选择算法建立路由表，必须处理不同的数据链路层协议，将数据包正确传送至目的地。路由器的体系结构随着不同时代的性能要求和可用技术经历了几代的演进，尽管划分方法有差别，但总的趋势正向着功能硬件化（ＡＳＩＣ）、操作并行处理、交换与路由结合的交换路由器（采用空分交换网络）的方向发展。当今Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用户数急剧增长，ＤＷＤＭ的应用，电子商务，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ信息服务在广域网上的扩展，８０％的流量在网间，２０％的流量在网内，这种现象给传统路由器带来了巨大的压力。高速路由器关键技术包括高速路由查表、交换网络和输入输出排队，多媒体业务的出现也对这些关键技术提出了新的要求：（１）路由器能支持大量数据的快速转发（Ｇ级一＞Ｔ级一＞Ｐ级）。
（２）转发引擎必须能以线速处理到达物理端Ｖ１的每一数据包以保证端到端的ＱｏＳ。
（３）路由器必须区分业务类型，支持更复杂的队列管理机制。
（４）路由算法尽量采用ＡＳＩＣ实现。
按照网络环境的功能分为核心层、分发层和访问层路由器。此处，我们研究用于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ互联的骨干网络核心层路由器，核心路由器相连为目的地提供多条骨干路径，并承担分发层路由器之间大部分流量。我过１６３网就使用了６个ｃｉｓｃｏ的吉比特路由器，这些核心路由器通过高速接口配置。现有的高速核心路由器是基于并行处理器（ＡＳＩＣ）实现的单级空分交换结构，它采用分布式路由和空分交换结构，从而实现高速路由和高容量的交换吞吐量。Ｃｉｓｃ０１２０００系列为此路由器的经典之作，它使用ｃｒｏｓｓｂａｒ交换网络，支持多优先级ＱｏＳ策略，交换速度为２．４Ｇｂｐｓ，这种交换路由器体系结构如图３．１所示。端口处理物理层和数据链路层的封装及拆包：转发及输出调度ＡＳＩＣ完成输入数据包的路由查找及输出队列的管理：主控ＣＰＵ处理路由协议，维护路由表，并负责将更新的路由表分发到各转发及输出调度ＡＳＩＣ。
塑室业皇兰堕堡主堂堡堡塞塑三兰！！里兰里翌全垄堕竺！塑堂奎垫堕鱼鱼
１ＦＡ输出２ＦＡ输出１６口输出
图３．２ＯｍｎｉＲｏｕｔｅｒ８８００Ｊ新的全光总线交换网络结构
国家８６３计划重大课题核心路由器——ＯｍｎｉＲｏｕｔｅｒ８８０采用了一种创新的全光总线交换网络结构（图３．２），它由１６个传输速率高达２．５Ｇｂｐｓ的Ｉ：１６光功率分配器组成，功能上等效为１６条光总线。光功率器输入端通过２．５Ｇｂｐｓ光纤与交换网络接入端口的光发送电路相连，１６个输出端口同样通过２５Ｇｂｐｓ光纤与光接收电路相连。任一接入２．５Ｇｂｐｓ全路由ＩＰ分组通过各自独立的光总线以广播方式送至１６个交换网络输出端口光接收电路，输出端口对全路由ＩＰ分组过滤接收和拥塞控制，交换速率可达４０Ｇｂｐｓ。这种路由器引入全光总线交换结构，主要性能指标达到业界商用高端路由器的性能，但是局限于国内的器件水平和制造丁艺，并未采Ｊ｛Ｉ光交换和光交叉连接。
核心路由器市场是通信市场上增长最迅速的部分，在短短几年就达到数十亿美元的市场规模，ＩＰ核心技术逐渐被认同产生的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ带宽需求和ＤＷＤＭ引起的光带宽的指数增长使现有核心路由器市场面临巨大挑战，核心路由器制造商采用了一系列新技术使路由器性能显著提高。光纤容量、用户数及应用类型引起的带宽需求面临指数增长，电子器件瓶颈的存在，尽管处理速度以摩尔定律增长，但仍然无法满足带宽需求。现在所说的ＴＳＲ实际上是ＧＳＲ，运营商的无阻塞交换容量多数只能打到２０Ｇ到８０Ｇｂｐｓ的最高速率。另外，ＤＷＤＭ技术的应用将光纤带宽扩大了一百万倍，电子器件的带宽同期只增长了１００倍，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ增长使ＰｏＰ带宽需求每年增加５倍，２００２年的带宽需求超过２０Ｔｂｐｓ。这不仅需要改变现行路由器的电子交换结构，而且要将部分交换功能在光域完成。即所谓的下一代共享并行处理器和全光空分交换结构的交换路由器，引入并行处理技术，光交叉连接技术，全光分组处理技术，使路由器包转发速率和吞吐量显著提高。这种高速核心交换路由器，可以有效利用ＤＷＤＭ的巨大带宽，将大量的原始带宽转换成可用带宽，解决骨干网络潜在的瓶颈。
３．１．２光交换的引入
光交换是Ｆ一代基于包交换全光网络的重要技术，通过完成信号路由功能，实现网络高速率和协议透明性。同时完成全光网络的优化、路由、保护和自愈功能。目前商用化的光交换技术主要是光电交换机和光机械交换机。光电交换机可达到ｎｓ级交换速度，但损耗大，漂移大，工作电压高。这样高生产成本限制了广泛应辟ｊ：光机械交换可达到ｍｓ级交换速度，成本低，能实现６４×６４局部阻塞交换机。最新技术出现了热光交换机、液晶交换机、声光交换机及最被看好的ＭＥＭＳ交换机，它们的优缺点和应用范围列于表３１。贝尔实验室使用显微镜面（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｅｍｉｒｒｏｒ）技术的新型全光路由器（ｗａｖｅｓｔａｒｌａｍｂｄａｒｏｕｔｅｒ）通过２５６个微型镜表３．１光开关性能比较
Ｉ开关类型优点缺点应用范围
ｌ热光开关体积小、微秒级交换插损、串音大、功耗大、扩展网络保护恢复、
性差ＯＡＤＭ光机械开关成本低、功耗低、插损、串音小、速率低、容量小、扩展性差网络保护恢复、配置简单ｏＡＤＭ液晶光开关性能高，可靠性好温度敏感、损耗大、驱动电路网络保护恢复、
昂贵ｏＡＤＭＭＥＭＳ光开体积小、集成度高不易封装、长期稳定性差ＯＸＣ
面，在光纤问直接引导和选择光信号路由，实现全光交叉连接，节省２５％的操作开销并使交换速度比目前的机械开关高１６倍，容量超过１０Ｔｂｐｓ，相当于每秒传送２０亿页电子邮件，并可进行波长级带宽管理，是世界
南京邮电学院硕士学位论文第三章ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络中的光交换路由器上第一个商用化的全光交叉连接系统。ＰＳＩＮＥＴ已宣布在其网络中使用这种全光路由器。此外，康宁公司利用液晶，安捷伦公司利用波导玻璃块和气泡为光束重新选路。光交换技术已广泛应用于ＯＸＣ和ＯＡＤＭ网元，实现动态灵活配置波长。凭借ＯＸＣ交换连接功能，进行大容量Ｔ比特级的路由交换。
３．２ｌＰ交换路由器＋ＤＷＤＭ光网络模型
３，２．１一种ＩＰ／ＤＷＤＭ集成网络模型和光交换路由器
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ业务的发展需要一种全新的网络结构，能够方便的支持快速的业务增陡和变化，高速、有效、简单的支持ＩＰ业务。４０波长ＷＤＭ已经商用，ＤＷＤＭ技术与ＩＰ路由技术的进步为高速路由器中的光接Ｅｌ实施ｌＰ路由器和ＷＤＭ直连奠定了基础。采用这种方式组网简单、速率高、经济可观。网络中去掉了ＡＴＭ和ＳＤＨ设备，降低费用９０％以上。数据平台直接接到ＷＤＭ光联网网元上，业务提供者能够充分利用ＷＤＭ的巨大容量，经济的建设大容量的网络，并使网络更简洁，易于扩展，性能价格比更佳。随着光交换技术的成熟和ＩＰ包交换网络的发展，具有光交换功能的Ｔ级交换路由器就应运而生，集成了光交换技术的Ｔ级路由器可提供大粒度的接入集中功能，并通过路由协议提高数据处理能力。ＴＳＲ被定位为新的包交换网络中心局交换机。
日本ＮＥＣ公司认为未来的网络核心部分是全光网络，下一代网络解决方案将采用融合了ｌＰ和光网络技术的体系结构。网络最核心部分是通过光纤互连的１Ｐ／ＤＷＤＭ集成路由器，这种路由器通过ＩＰｏｖｅｒＷＤＭ技术使ＩＰ数据流直接在光纤中传输，在网络边缘部分，采用高速路由器。ＩＰ／ＷＤＭ方案深深的吸引了欲建高速，人通路网的业务提供者，很多设备厂商正在积极开发带有高速光接口的路由器，包括把激光器与路由器放在同一设备中。这种结构中ＩＰ／ＤＷＤＭ数据网含有ＩＰ交换路由器网元，光传送网包括：ＷＤＭ终端、光放大器、光纤。新技术的进步带来了新的、前所未有的能力。基于分组／信元复用的数据网可以支持多种新组合业务的接入，ＩＰ交换路由器与ＷＤＭ光网络直接互连的典型模型如图３．３所示，即通过光纤链路将ＩＰ交换路由器直接互联。这种基于波氏选择性光交叉连接结构的交换路由器，集成～系列新功能，如集成服务和区分服务，增强的路由能力，安全功能，包过滤及新型核心掷议（ＩＰＶ６和ＭＰＬＳ），同时，它可以充分利用波长带宽资源实现动态带宽指配。这种交换路由器兼具光交换技术的大容量和Ｔ级交换路由器的流量工程、服务质量保证及为支持新型宽带应用的分组式网络创造条件，结合两方面优势的ＩＰ交换路由器实现光网络直接互联，能够支持ＩＰ数据包的爆炸式增长。从而为网络运营商提供更灵活的ＩＰ骨干网络解决方案。
１．光交叉连接与Ｔ级路由器集成的功能模型
图３．４为ＩＰ交换路由器＋ＷＤＭ光网络中的交换路由器模型。光交换模块负责波长级的交叉连接功能，和光传输链路层的检测和控制功能。同时，通过高速总线提供与路由器模块的光电光接口。由于部分ＩＰ分组不能完成波长粒度的交换，而由控制总线和数据总线完成对分组的处理和转发。这样，大量ＩＰ分组绕开繁琐的路由查找通过光交叉连接直接完成光层波长转换，提高了路由器的吞吐量，降低了网络传送时延。核心交换路由器的光交换模块能够完成大部分ＩＰ流量的波长级交换，减少了电路三层的Ｉｐ转发数量，提供了高速率光链路端口。
南京邮电学院顺士学位论文第三章ＩＰ／ＤＷＤＭ全光网络中的光交换路由器
激ｆ羞磊，｜：９路由转ｆｆ／ｆｆ
麟块ｌ盛卜晖每‘捆．１
光交换
模块
光链路剿｛｜｜曰圈增益广］包广］ｌ整Ｉ
色散ｌｌ处ｌ｜Ｉ合Ｉ补偿卜叫理卜＿＿ｌｕ圈图３．４光交换路由器原理
光链路
路由器模块主要完成部分ＩＰ分组数据处理转发，为全部数据流分配路由包括转发决定、调度、动态链路分配、路由管理和网络管理。转发功能通过专门硬件实现，需要完成第三层ＩＰ转发的数据包必须经过转发处理。数据处理功能对实现Ｔ级路由，改善整个交换路由器的性能是非常重要的。路由器模块通过路由管理、调度实现对ｌＰ数据包的控制功能，主要通过全分布单一系统映像软件实现，使交换路由器具有超常的智能，更好的保证ＱｏＳ，如数据流分类和数据包分类，流量工程和拥塞控制，控制模块向光交换模块申请带宽资源，及确保软件的稳定性和高效率。
这种大端口路由器利用内置光交换单元解决了物理扩容的问题，给所有路由端１３带来业务收入，既消除了路由端１３效率低的问题，又结合了分组路由器和光交换机的最大优点，把路由节点扩展到Ｐ比特水平。
２ＱｏＳ技术
线路接［１线路
接口包头
处理
路由
查表鬈婆ｌ｜翳型
一鍪重Ｈ茎墨Ｈ姿墨Ｈ交换
霸——剥麟蔫崖『ＩＮ３?５Ｑ。ｓ保证ＩＰ包处理
ＱｏＳ保证能力成为新一代光交换路由器的重要标志，为了实现ＱｏＳ保证的ＩＰ包转发，要求路由器模块具有包头处理、路由查找、流量控制、缓存、队列调度、交换、输出缓存功能（图３．５）。包头处理完成１Ｐ包头字段处理，包括包头检验、兀Ｌ字段处理、错误检查、包头选项识别和包分类等：路由查找单元根据系统维护的转发表，按ＩＰ包目的地址查找输出端１３：队列管理和拥塞控制根据缓冲区、队列状态、ＩＰ包分类和路由查找结果将包送往队列缓冲区；缓冲区采用定长数据块为单位申请释放缓冲区；队列调度实现包输出调度。
路由器模块通过软件识别不同的数据包、数据流，从而实现ＱｏＳ和流量工程。ＩＰ包头的Ｔｏｓ域在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ发展中一直未发挥重要作用，而是ＩＰ分组的源和目的地址、ＴＣＰ或ＵＤＰ端１３、传输协议来分组识别。按照不同规则来区分ＩＰ数据流的类别。按端口划分的同一流的数据包具有相同的源和目的ＩＰ地址及相同的ＴＣＰ或ＵＤＰ端１２１（两个应用之间的流）；按主机划分的同一流的数据包具有相同的目的和源ＩＰ地址；按业务接入点（ＰｏＰ）划分的同一流，是进入离开经过同～ＰｏＰ之间的不同主机的流。实现流分类功能的分类器主要有Ｘ／Ｙ分类器、协议分类器和端口分类器，通过特定的规则确定可以交换的流。然后，动态链路协议为该流分配波长资源，完成ＩＰ数据的交换。根据流的类型选择不同路径转发。
为了实现真正的ＱｏＳ，硬件方面更快的转发速度和更高的带宽是基本前提，支持优先级调度算法、分类控制和队列管理机制是根本保证；软件协议则应提供资源预约和协商等功能，１ＥＴＦ提出了两种网络框架：Ｉｓ和Ｄｓ。Ｉｓ通过ＲＳＶＰ传送实时业务。ＤＳ通过标签实现区分型服务。ＭＰＬＳ技术的出现弥补了ＯＳＰＦ协议的不足，能够有效的控制和监视均衡流量，减少了业务繁忙路径阻塞率，即使在拥塞和故障时也能保证良好的稳定性和恢复能力，提高了线路利用率，提供了一定的ＱｏＳ保证。基于波长的动态路由协议（类似于ＯＳＰＦ，
塑室业皇兰堕堡！：堂垡堡苎；笙三童！！尘！旦竺全垄旦竺！些堂皇垫堕虫墅ＰＮＮＬ或ＭＰＬＳ）能够在网状网的环境下提供物理层的动态迂回路由和自动保护。这样，光交换模块无法识别数据包和提供区分型服务，就由与ＭＰＬＳ技术结合的路由模块完成并提供波长级路由分配方案。ＭＰＬＳ还提供了解决流量工程的方法：在路由器之间交互流量状态信息，用收敛算法计算一段时间内网络标记的显式路径，采用约束最短路径优先算法使整个网络流量在每一段时间内尽量保持均衡。
３交换速度与交叉结构
路由器模块可以实现光信道层的波长路由和分配，为灵活的网络选路，安排光信道连接，并进行流量的整合，以充分利用波长资源。同时，采用改进算法完成部分ＩＰ分组的快速路由查找，光交换模块的结构对于上述路由方案的实现起着关键的作用。尽管当前核心路由器一般为单级交换结构，处理未来ＩＰ爆炸业务的Ｔ级以上集成交换路由器应采用多级全光交换结构，以提高交换速度和减少阻塞，增大交换路由器的吞吐量和交换系统可扩展性能，ＡｖｉｃｉＴＳＲ采用三维Ｔｏｒｕｓ交换结构，Ｐｌｕｒｉｓ的Ｔｅｒａｐｌｅｘ２０采用超立方体结构。典型的多级结构是Ｂｅｎｅｓ和ｃｌｏｓ网络，ｄｏｓ网络是方形Ｂｅｎｅｓ网络的拓展，如图２．４所示。目前的单级交换路由器结构简单，成本低，为了满足未来ｌＰ业务增长的需要，必须扩展成多级交换结构，其中的Ｂｅｎｅｓ结构，系统复杂程度低，易ｒ扩展，是最佳的选择。
Ｔ比特路由器与光交换网络的集成，拥有基于硬件的交换、分组转发引擎、模块化结构和高级引擎功能，不需要连续改变逻辑网络拓扑或更换硬件即可扩大容量，而且具有非常高的性能价格比，极大的提高了网络的可扩展性、保护恢复能力和比特透明性，可以获得光网络的可扩展性和灵活的带宽。同时，这种ＩＰｏｖｅｒｐｈｏｔｏｎｉｃｓ光联网利用先进的路由协议提供强大的保护恢复能力，通过采用快速保护恢复方案，故障检测和恢复时间为ｍｓ量级。光子层的交换矩阵迅速扩展业务端口和改善阻塞性能，为整个网络提供透明比特率的传输。３．２．２新一代核心路由器发展趋势
高速发展的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ迫切需要大容量、高速度的ｌＰ路由器，ＤＷＤＭ技术使传输链路速率达到１０Ｔｂｐｓ／纤，并正在更快的扩展光传送骨干网络的容量。硬件化高速电子ＪＰ路由器容量也从１０Ｇｂｐｓ扩展到Ｔｂｐｓ。然而ＤＷＤＭ光纤传输容量和电子ＩＰ路由器的交换容量存在很大的差距，核心路由器已经成为ＩＰ因特网的瓶颈。Ｔ级和Ｐ级高速路由交换技术已经形成了趋同性认识设计思想——多速率颗粒度和节点直通／上下路流量统计规律，它的四种技术路线：
（１）粗粒度支持骨干网络拓扑灵活变化的波长选路交换器（ＯＲＳ）。３．１．２提到贝尔实验室的ｗａｖｅｓｔａｒ就是这类选路器的典型，在相应的智能网管协议支持下可完成静态路由指派和动态路由建立功能，适用于作骨干网核一ｔｌ，选路交换器。然而选路功能仍然依靠电处理环节实现，比如Ｃｉｓｃｏ公司的ＯＮＳｌ５９００波长路由协议。（２）租粒度支持突发业务流量工程的高性能ＩＰ路由器。Ｃｉｓｃｏ的ＧＳＲｌ２０１６、Ｊｕｎｉｐｅｒ的Ｍ１６０、Ｌｕｃｅｎｔ的ＮＸ６４０００是这类路由器的代表，接口速率２５Ｇｂｐｓ，正在开发１０Ｇｂｐｓ，探索４０Ｇｂｐｓ的实现可能，交换能力已达到１６０～３２０Ｇｂｐｓ，考虑到光电层的差别，适用于作网络边缘路由交换器。难点是受制于电交换矩阵器件水平、微带处理１ｊ艺和大扩展模式下全系统的无阻塞处理能力。
（３）波长选路与ＩＰ路由交换综合的波长路由交换器。Ａｖｉｃｉ的ＴＳＲ是这类的代表，已通过ＡＴ＆Ｔ测试在ＳｕｐｅｒＮｅｔ上应＿Ｉ＝｝』，将光通信交换底层优势、波长选路交换的大粒度和高性能路由器融为一体，具有可扩展性、电信级的可靠性、支持ＱｏＳ、互操作性、减少智能化高速管理复杂性、优化网络结构和降低网络开销的能力。它是今后数年内太比特路由器发展的主流趋势。
（４）光分组交换路由器（ＯＰＳ）。它要解决ＭＥＭＳ、光分组交换、光突发交换、光标记交换、光波氏交换、光子时隙交换等最新的光子技术研究难点，实现节点交换能力和光传输能力的完全匹配，是本世纪２０年内的热点和重点研究开发领域。
本章小结
本章在讨论现有ＩＰ核心路由器和光交换技术的基础上，提出了ＩＰ交换路由器＋ＤＷＤＭ网络摸型下一种集成了智能ｌＰ路由技术和大容量光交换网络的交换路由器模型，这种交换路由器支持高ＱｏＳ保证，简化了光核心网络结构，是近期光联网的理想解决方案，最后讨论了核心路由器的发展趋势。光子交换是下一代光互联网的基础，现有高速核心路由器为吉比特路由器，在未来几年，数据业务的急剧增长，核心路由市场上太比特路由器将成为主流，并向Ｐ比特路由器方向发展。灵活的电子处理结合最先进的光交叉连接技术和全光分组处理技术，并利用越来越完善的网络协议，简化核心网络，提供高ＱｏＳ保证的光互联网。光互联网络的发展为交换路由技术提供了无限空间和巨大挑战，ＤＷＤＭ充分利用光纤的巨大潜力满足日益增长的光ＩｎｔｅｒｎｅｔＩＰ业务的带宽需求，交换路由技术将成为未来网络技术中最核心的技术。新的挑战是开发ＤＷＤＭ与具有全光数据通路和Ｐ级以上的吞吐性能的全光分组级交换能力相结合的Ｐ级全光交换路由器。
堕室堂皇堂堕塑主兰垡堡苎篁凹童！！里！！坚全堂旦塑旦塑兰坚！！！．！堑生第四章ＩＰ／ＤｗＤＭ全光网络中的ＭＰ＾Ｓ技术
随着ＩＰ应用业务（如ＩＰ电话，视频和其他的多媒体应用）的出现和快速增长，数据业务必然超过语音成为主导业务，从而驱动带宽需求和协议控制的根本改变。ＤＷＤＭ传输技术的发展可以有效的满足ｌＰ业务对带宽的需求，是实现数据业务超太比特传输的重要技术之～。同时，ＯＸＣ和ＯＡＤＭ等ＷＤＭ子系统也随着光电子技术的进步曰趋成熟。这些器件可以动态的、有选择性的处理波长级的透明数据流，传输速率的瓶颈限制已由光传输层转移到ＩＰ路由器和ＡＴＭ交换层。ＩＰ技术的快速增长和ＷＤＭ技术提供巨大带宽的结合要求简化ＩＰ与ＷＤＭ的协议模型。最新的基于ＭＰＬＳ的方法提出了一种更紧凑的ＩＰ／ＷＤＭ集成方案ＭＰ＾Ｓ如图４Ｉ。这种方案将光交换机的带宽分配能力和ＭＰＬＳ的流量控制能力结合起来，业务层可以随时按需向传输层申请带宽。ＭＰ＾Ｓ结合了ＭＰＬＳ控制平面技术和光交换技术的优点提供光通道实时分配的框架结构。
帧监视子层一＞检测定位
ＩＰ／ＭＰＬＳ
【帧监视
图４ＩＭＰ＾ｓ网络分层
ＩＥＴＦ：ｒ作组为了满足传统Ｉｎｔｅｒｎｅｔ在性能、生存性、成本效率、可扩展性的要求，提供便利高效的网络性能优化的控制能力，特别是流量工程能力，提出了多协议标签交换（ＭｕｌｔｉｐｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）。作为承载上层快速增长可变ｆＰ业务的光传送网络，同样需要支持多业务、再配置、低成本和各种保护恢复策略。尤其光网络由线形、环行逐步过渡到网格网。这使光通道层所具备的路由、监控、疏导、保护、恢复功能变得复杂，可编程ＯＸＣ，可重构交换光纤和相对智能的控制平面对实现光通道层功能起着关键作用。在数据网络范围内，ＭＰＬＳ流量工程控制平面执行路由、监控和生存性等关键功能。同时，采用适当的控制平面技术配合可编和可配置ＯＸＣ，在光通道层自动配置高效恢复的光联网信令协议，对成功实现多业务光联网是至关重要的。
ＭＰｘＳ结合晟先进的ＭＰＬＳ流量工程控制技术和可编程、可重构ＯＸＣ，为光带宽管理和自动光交换网中光通道实时分配提供了工作框架；使用ＭＰＬＳ控制层技术结合】Ｐ路由协议有效协调ＩＰ层和光网络层功能：使＿Ｌ｝ｊ专ｆＪ为ＭＰＬＳ流量工程开发的软件而无需重新为光网络开发控制协议，因此可以开发新型多功能ＯＸＣｓ；促进了数据网络控制协调，通过统一语义简化了网管和控制，为最终在ＩＰ路由器上引入ＤＷＤＭ铺平了道路。４．１ｔｉｐ＾Ｓ网络结构及控制协议
４．１．１ＭＰ＾Ｓ网络结构
１．ＭＰ＾Ｓ网络互联模型
光子网与光子网互联同时与路由器网络互联构成了ＭＰ＾Ｓ光网络模型（图４．２），在该网络中，路由器网和光子网的接ＥｌＵＮＩ是数据平面和控制平面的分界点。光子网边界的ＩＰ路由器在ＩＰ层面上通信前必须首先建立一条光路。这样，在光网络之上的ＩＰ业务层面可以通过光路之上的叠加网络实现，同样１Ｐ路由器和ＯＸＣ也可以处于控制层面上的对等模式。ＭＰ＾Ｓ的网络结构是按照控制平面的关系。即跨越ＵＮＩ的拓扑和路由信息细节和控制层ＩＰ路由器在选择跨越光网络连接的特殊通路中的应用来划分的。ＭＰ＾Ｓ支持两种基本的网络
《路由与交换基础》教学大纲 文件状态：[]草稿[]正式[]修改[√]草稿文件[]正式文件[]修改正式文件文件标识： 审核：当前版本：1.0 批准：编制：南湖教务标一阶段编号：完成日期：2004年9月 课时：72课时 授课方式：理论课（36）+实践课（36） 课程名称：路由与交换基础
目录 第一部分大纲说明 (3) 一、课程的性质和任务 (3) 二、课程的目的 (3) 三、学员对象及要求 (3) 五、学习资料 (3) 第二部分教学进度 (3) 一、学时分配 (3) 二、分班、授课场地及设备建议 (4) 第三部分教学内容 (5) 第四部分考核与实践 (8)
一、课程的性质和任务 本课程是思科公司的职业认证体系的第一步（CCNA、CCNP、CCIE），它对网络的各个方面提供了详尽的阐述与讨论，其内容主要包括网际互联的原理，路由器、交换机的组成与运作，各类网络协议的讨论，交换技术和虚拟局域网的应用、安全信息的设置以及广域网的各类技术等。 二、课程的目的 本课程主要针对欲从事网络工作的相关人员进行培训。学完本课程后，学员应能够独立完成网络管理员的日常工作（网络设备的基本操作能力和分析、排除网络常见故障的能力）。 三、学员对象及要求 。双N标准一学期的学员及短期CCNA的学员。 五、学习资料 《C C N A学习指南(中文版)(640－801)》及相关学员手册等 一、学时分配 本课程共需36个学时。课时分配如下表：
二、分班、授课场地及设备建议 1、每班学员人数应以30人为标准。 2、理论课教室应配备计算机、投影仪、思科公司的路由器（2500、2600）、交换机（1900、 2950、3500）。
光分组交换节点技术 摘要： 文章首先介绍了光分组交换网络的分类和光分组交换节点的基本结构，接着详细讨论了全光分组交换节点设计和实现中的关键问题：交换结构的设计、光存储的实现以及分组拥塞问题的解决方案。 关键词： 光分组交换；交换结构；光存储器；拥塞 ABSTRACT: The classification of optical packet switching networks and the architecture of optical packet switching nodes are briefly introduced, and then some key problems related to the design and implementation of all-optical packet switching nodes, such as the design of switching architecture, implementation of optical storage and packet congestion, are discussed in detail. KEY WORDS: Optical packet switching; Switching architecture; Optical storage; Congestion 时至今日，光纤通信技术已经取得了长足的进步，但是光纤通信的潜能没有被全部开发出来，因为网络节点所使用
的电域分组交换形成了一个数据流的“瓶颈”，因此只有使用光分组交换来提供高的交换速度，才能充分有效地利用光纤带宽。 光分组交换网络的发展有十几年的历史，世界上很多国家已作了这方面的研究：如欧洲的ATMOS(ATM Optical Switching)项目和KEOPS(Keys to Optical Packet Switching)项目，美国的POND(Packet-switched Optical Networking Demonstration)项目和CORD项目，英国 WASPNET(Wavelength Switch Optical Packet Network)项目以及日本NTT光网络实验室项目等。 光分组交换技术的主要优点是：不仅可以减少网络的层次，而且可以简化网络管理软件，节省有关传输的开销；可以提供有效的业务聚合和更好的服务粒度，提高了光传输网的利用率；可以提供一个在服务层与光传输网之间独立的域，并且与两层很好地结合。随着近几年光子器件技术的不断发展和数据业务的爆炸式增长，光分组交换的研究呈渐热之势。 1 全光分组交换网络分类 全光分组交换网络可以分成两大类：同步网和异步网。当多个光分组交换节点组成网络时，各节点每个输入端口上
现代交换技术与通信网实训讲义 管理与信息系 通信技术专业 2007年5月
第一部分交换技术与通信网基础 1通信网与交换技术 1.1电信网与交换： * 电话网络是支撑固定电话、移动电话和Internet技术发展的设施。* 所有电信网络实现的关键是交换技术。* 交换技术实现的方式主要分为电路交换和报文交换、分组交换。1.2交换方式：在电信网中交换设备所采用的交换方式有以下几种： 电路交换多速率电路交换快速电路交分组交换帧交换 快速分组交换ATM交换IP交换光交换 1.3 软交换：软交换是一种功能实体，为下一代网络（Next Generation Network，NGN）提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。2通信网 在不同应用范围和不同应用目标下，信息网络具有不同的含义，在一般意义上可以将信息网络分成电话通信网、计算机通信网和有线电视网等三种类型。 以话音为主的电话通信网包括公用电话交换网（PSTN：Public Switched Telephone Network）、专用通信网、移动通信网。 以数据为主的通信网包括分组交换公用数据网（PSPDN：Packet Switched Public Data Network）、X.25网、数字数据网（DDN：Digital Data Network）、帧中继网（FRN：Frame Relay Network）。计算机通信网包括局域网（LAN：Local Area Network）、城域网（MAN：Metropolitan Area Network）、广域网（WAN：Wide Area Network）等形式。其中高速局域网有光纤分布式数据接口(FDDI)和吉（千兆）比特以太网，高速城域网有分布式队列双总线（DQDB）和交换式多兆位数据服务（SMDS），广域网有Internet等典型网络。 有线电视网(CATV)以视频业务为主要业务。
路由与交换技术复习纲要精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
路由与交换技术 一．选择 10x2 二．填空 5x2 三．名词解释 5x4 四．简答题 5x6 五．实验配置 2x10 第一章网络基础 1.真正意义上的计算机网络是从第二代开始的，鼻祖：ARPAnet 2.计算机网络的拓补结构：星型、总线型、环形、网状 3.网络传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆、无线传输 4. OSI模型：物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层 TCP/IP模型：网络接口层互联网络层传输层应用层 第二章交换技术 1.CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）工作原理：1.想发送信息的接点首先“监听”信道，看是否有信号在传输。如果信道空闲，就立即发送。 2.如果信道忙，则继续监听，直到信道空闲，然后开始传送。 3.发送信息的站点在发送过程中同时监听信道，检测是否有冲突发生。 4.当发送数据的节点检测到冲突后，就立即停止该次数据传输，并向信道发送“干扰”信号，以确保其他节点也发现该冲突，等待一段随即时间，再尝试重新发送。
2.交换机的功能：1学习 2 转发/过滤3 消除环路 3.帧转发方式：1 直通转发（最快）2存储转发（最慢）3 无碎片直通转发 4.交换机的访问方式（配置方式）：1 通过带外方式对交换机进行管理，不占用网络带宽。2带内方式 a通过Telent对交换机进行远程管理b通过Web对交换机进行远程管理c通过SNMP管理工作站对交换机进行远程管理 5.几种模式：用户模式开机自动进入 特权模式 enable 配置模式全局模式 configure terminal VLAN模式 vlan id 接口模式 interface fa0/0 线程模式 line console 0 第三章虚拟局域网（VLAN） 1.VLAN的概念：VLAN是一种可以把局域网内的交换设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段的技术，也就是从物理网络上划分出来的逻辑网络 2.VLAN的优点（简答）：1 限制广播包 2 安全性 3虚拟工作组 4 减少移动和改变的代价 3.定义VLAN的方法：基于接口/MAC地址/网络层/IP组播的VLAN 基于接口的VLAN是划分虚拟局域网最简单也是最有效的方法。
光交换技术及其应用 摘要：现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。实现透明的、具有高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来发展目标。从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它在全光通信系统中发挥着重要的作用。本文主要阐述了光交换的类型，光交换技术的优点，以及光交换技术发展的趋势。 关键词：光交换类型趋势 随着通信网传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了一个新的高度。发展迅速的各种新业务对通信网的带宽和容量提出了更高的要求。光纤的巨大频带资源和优异的传输性能，使它成为高速大容量传输地理想媒质。随着WDM技术地成熟，单根光纤的传输容量甚至可以达到Tb/s的速度。由此也对交换系统的发展提供了压力和动力，光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。 一、光交换与光交换技术 光交换(photonic switching)技术是一种光纤通信技术，它是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。与电子数字程控交换相比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电（O/E）和电/光（E/O）交换，而且在交换过程中，还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。光纤传输技术与光交换技术融合在一起，可以起到相得益彰的作用，从而使光交换技术成为通信网交换技术的一个发展方向。 光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路光交换可利用ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等设备来实现，而分组光交换对光部件的性能要求更高，由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国
光交换方式与光交换网络
光交换方式与光交换网络 光交换方式 由于光通信传输技术的传输速率达到了Tb/s 的数量级，大大提高了通信传输的质量和可靠性，但是在第一代光网络中，节点具有的电子速率的极限使得不断增长的传输速率受到限制。此时，为了实现光信号的直接交换，摆脱光电转换所受的限制，光子技术被引入到节点的交换系统，以期实现全光网络。因此，光交换的实现成为第二代光网络的基础。 光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换的实现可以简单归结为如何实现交换回路和控制部件的光子化，目前由于实用的光逻辑器件还相当缺乏，光交换系统的交换路径是全光的，控制部件则由电子电路完成，也称电控光交换。光交换方式、器件以及网络的组建是光交换的研究重点。和普通的电交换技术相似，光交换分为光路（通道）交换和光分组交换两种方式。光路交换是通过在主叫和被叫两个终端之间建立一个光连接通道。该通道可能是一根光纤，也可能是采用复用技术构建的存在于光复用线路中的一个信道。这条通道在一个呼叫的通信期间将一直保持到通信结束。光分组交换是一种信息包的交换。通过某种光调制方式将用户信息形成光信号序列，然后分割成一个个分组，并被附加上各自的光分组头（描述其源地址、目的地址和分组序号等）。它们独立经过光分组网的节点，节点解读分组头获得路由信息然后进行选路，然后将它们发送到目的地。 以下是原理图： 光路交换中一个通信业务独占一条通路或信道，而分组交换允许多个通信业务动态地、分时段共享某一通道，因此它对网络的利用比光路交换更充分和灵活。通常实时性要求高、业务量平稳的通信会使用光路交换，突发性明显的通信使用分组交换。 光交换按照光信号信道复用方式可划分为空分光交换、时分光交换、波/频 A B 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 7 5 4 7 5 4 6 3 1 8 2 8 2 8 2 A B Figure 光路交换 Figure 光分组交换
路由与交换期末复习（上海电机） 一．知识点 第一章 1.交换机端口重要包括以太网端口，快速以太网端口，吉比特以太网端口，控制台端口。 2.交换机的启动程序：首先运行ROM中的自检程序，对系统进行自检 引导运行FLASH中的IOS 在NVRAM中寻找交换机的位置 将其装入DRAM中运行 3.交换机的配置模式：直通交换方式存储转发方式碎片隔离式 第二章 1.路由器的启动过程：打开路由器电源，系统硬件执行加电自检 软件初始化过程，加载并运行ROM中的BOOTSTRAP启动程序进行初步引导工作 定位并加载IOS系统文件 IOS装载完毕，系统就在NVRAM中搜索保存的Startup-Config配置文件，若存在就调入RAM中逐条执行 运行经过配置的IOS软件 2.路由器接口主要分为局域网接口，广域网接口，配置接口3类 3.路由器的配置模式有用户模式，特权模式，全局模式，子模式 第三章 1.路由的两项基本动作及其意义：寻径和转发。寻径既判断到达目的地的最佳路径，由路由选择算法完成 / 转发既沿选择好的最佳路径传送分组信息 2.典型的路由选择方式：静态路由和动态路由 含义：静态-管理，配置路由器设置的固定的路由表 动态-路由间相互通信，传递路由信息并且更新路由器表的过程3.静态路由的一般配置过程：（1）为每个路由器每个接口配置ID地址 （2）确定本路由器有那些直连网段的路由信息 （3）确定整个网络中还有哪些属于本路由器的非直连网段 （4）添加所有本路由器要达到的非直连网段相关路由信息 第四章 1.通过no switchport令一个三层交换机的接口设为三层接口二非缺省时的二层接口 2.三层交换机中定义了虚拟交换接口(SVI) 3.三层交换技术就是：二层交换技术+三层转发技术 4.简述什么是Native VLAN和其特点：本征VLAN即802.1Q的中继端口。支持来自多个端口的流量。也支持来自VLAN意外的流量。特点是不需要打标记 5.Port VLAN-端口通常用来连接客户的PC VLAN是划分出来的逻辑网络，是第二层网络 VLAN端口不受物理位置的限制。 VLAN隔离广播域
下一代网络习题集 一、单项选择题 1．下一代网络是（）驱动的网络。 A．业务B．技术C．承载D．用户 2．在技术上和业务上，语音网络与（）的融合成为网络发展的必然趋势。 A．基础网络B．传输网络C．数据网络D．多媒体网络 3．NGN核心技术任然是分组语音及其（）。 A．分组数据B．移动性管理C．服务质量D．控制信令 4．下一代网络是以软交换设备和（）为核心的网络。 A．呼叫服务器B．呼叫代理C．媒体网关控制器D．应用服务器 5．软交换是网络演进以及下一代（）的核心设备之一。 A、分组网络 B、电话网络 C、无线网络 D、光钎网络 6．软交换提供业务的主要方式是通过（）以提供新的综合网络业务。 A、增加程控交换机软件 B、增加路由器软件 C、API和应用服务器 D、增加媒体网管软件 7．下一代网络的简称是（）。 A、CNC B、NGN C、NGI D、CGN 8．从狭义来讲，NGN特指以（）设备为控制中心，能够实现业务与控制、接入与承载相分离各功能部件之间采用标准的协议进行互通。 A、多业务传送平台 B、软交换 C、智能光网络 D、无源光网络 9．NGN的分层结构中，（）层由各种媒体网关或智能终端设备组成，其功能是通过各种接入手段将各类用户连接至网络，并将用户信息格式转换成为能够在分组网络上传递的信息格式。 A、传输 B、控制 C、媒体接入 D、业务应用 10．NGN的（）层是一个开放、综合的业务接入平台，在电信网络环境中，智能地接入各种业务，提供各种增值服务。 A、业务应用层 B、媒体接入 C、传送 D、控制 答案：1、A 2、C 3、D 4、D 5、A 6、C 7、B 8、B 9、C 10、A 二、多项选择题 1．下一代网络在功能上可分为（）。 A．媒体接入层B．传输服务层C．控制层D．业务应用层 2．下一代网络的重要特点有（）。 A．网络互连B．开放式体系架构C．业务驱动D．分组化的网络 3．软交换应可以支持（）、提供命令行和图形界面两种方式对整机数据进行配置、提供数据升级功能等。 A．SNMP协议配置B．脱机/在线配置 C．远程配置D．提供数据备份功能 4．软交换应具备完善的告警系统，主要包括（）。 A．系统资源告警B．各类媒体网关及连接状况告警 C．7号信令网关告警D．传输质量告警 5．下一代网络通过接入（）等设备，可实现与PSTN、PLMN、IN、Intenet等网络的互通。 A、智能光网络 B、交换机 C、媒体网关 D、信令网关 E、中继媒体网关 答案：1、ABCD 2、BCD 3、ABCD 4、ABCD 5、CDE 三、判断题 1．软交换体系结构的最大优势在于将应用层和与核心网络完全分开。 2．软交换是下一代网络中业务支撑环境的主体。 3．开放性是软交换体系结构的一个主要特点。
路由与交换技术复习纲 要 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
路由与交换技术一．选择 10x2 二．填空 5x2 三．名词解释 5x4 四．简答题 5x6 五．实验配置 2x10 第一章网络基础 1.真正意义上的计算机网络是从第二代开始的，鼻祖：ARPAnet 2.计算机网络的拓补结构：星型、总线型、环形、网状 3.网络传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆、无线传输 4. OSI模型：物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层TCP/IP模型：网络接口层互联网络层传输层应用层 第二章交换技术 CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）工作原理：1.想发送信息的接点首先“监听”信道，看是否有信号在传输。如果信道空闲，就立即发送。 2.如果信道忙，则继续监听，直到信道空闲，然后开始传送。 3.发送信息的站点在发送过程中同时监听信道，检测是否有冲突发生。 4.当发送数据的节点检测到冲突后，就立即停止该次数据传输，并向信道发送“干扰”信号，以确保其他节点也发现该冲突，等待一段随即时间，再尝试重新发送。 2.交换机的功能：1学习 2 转发/过滤3 消除环路
3.帧转发方式：1 直通转发（最快）2存储转发（最慢）3 无碎片直通转发 4.交换机的访问方式（配置方式）：1 通过带外方式对交换机进行管理，不占用网络带宽。2带内方式 a通过Telent对交换机进行远程管理b通过Web对交换机进行远程管理c通过SNMP管理工作站对交换机进行远程管理 5.几种模式：用户模式开机自动进入 特权模式 enable 配置模式全局模式 configure terminal VLAN模式 vlan id 接口模式 interface fa0/0 线程模式 line console 0 第三章虚拟局域网（VLAN） 的概念：VLAN是一种可以把局域网内的交换设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段的技术，也就是从物理网络上划分出来的逻辑网络 的优点（简答）：1 限制广播包 2 安全性 3虚拟工作组 4 减少移动和改变的代价 3.定义VLAN的方法：基于接口/MAC地址/网络层/IP组播的VLAN 基于接口的VLAN是划分虚拟局域网最简单也是最有效的方法。 4.IEEE 规定了依据以太网交换机的接口来划分VLAN的国际标准，完成各种功能的关键在于标签。
交换与路由 实训报告 实验一交换机的基本配置与管理 实验目标 ●掌握交换机基本信息的配置管理。 技术原理 ●交换机的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。 ●通过交换机的Console端口管理交换机属于带外管理；这种管理方式不占用交换机的网络端口，第一次配置 交换机必须利用Console端口进行配置。 ●通过Telnet、拨号等方式属于带内管理。
●交换机的命令行操作模式主要包括： ●用户模式Switch> ●特权模式Switch# ●全局配置模式Switch(config)# ●端口模式Switch(config-if)# 实验步骤： ●新建Packet Tracer拓扑图 ●了解交换机命令行 ●进入特权模式(en) ●进入全局配置模式(conf t) ●进入交换机端口视图模式(int f0/1) ●返回到上级模式(exit) ●从全局以下模式返回到特权模式(end) ●帮助信息(如? 、co?、copy?) ●命令简写(如conf t) ●命令自动补全(Tab) ●快捷键(ctrl+c中断测试，ctrl+z退回到特权视图) ●Reload重启。(在特权模式下) ●修改交换机名称(hostname X) 实验设备 Switch_2960 1台；PC 1台；配置线； 实验二交换机的Telnet远程登陆配置 实验目标 ●掌握采用Telnet方式配置交换机的方法。 技术原理 ●配置交换机的管理IP地址(计算机的IP地址与交换机管理IP地址在同一个网段)： ●在2层交换机中，IP地址仅用于远程登录管理交换机，对于交换机的运行不是必需，但是若没有配置管理IP地址， 则交换机只能采用控制端口console进行本地配置和管理。 ●默认情况下，交换机的所有端口均属于VLAN1，VLAN1是交换机自动创建和管理的。每个VLAN只有一个活动的管 理地址，因此对2层交换机设置管理地址之前，首先应选择VLAN1接口，然后再利用IP address配置命令设置管理 IP地址。
第一章 1.用电路交换方式的网络适于支持的业务是： （单选1 分） A.实时可变速率的业务 (错误答案) B.实时恒定速率的业务 (正确答案) C.高可靠可变速率的业务 (错误答案) D.高可靠恒定速率的业务 (错误答案) 2.在分组交换中，信息传送的最小单位是： A.帧 (错误答案) B.信元 (错误答案) C.时隙 (错误答案) D.分组 (正确答案) 3.在通信网中，采用面向连接的工作方式传送信息通常包含三个阶段，它们正确的顺序是： （单选1 分） A.连接建立、连接拆除、信息传递 (错误答案) B.连接建立、信息传递、连接拆除 (正确答案)
C.信息传递、连接建立、连接拆除 (错误答案) D.连接拆除、信息传递、连接建立 (错误答案) 4.对固定带宽分配方式描述正确的是： （单选1 分） A.适于实时恒定比特流的业务 (正确答案) B.可加大通信时延 (错误答案) C.可提高通信可靠性 (错误答案) D.可提高带宽利用率 (错误答案) 5.对统计（异步）时分复用方式描述不正确的是：（单选1 分） A.可提高带宽利用率 (错误答案) B.适于实时话音业务 (正确答案) C.适于速率可变业务 (错误答案) D.适于数据通信业务 (错误答案)
6.如果一个100 X 50的无向交换单元采用开关阵列方式实现，则需要单向开关数为： （单选1 分） 个(错误答案) 个(正确答案) 个(错误答案) 个(错误答案) 7.如果某个T接线器的入线PCM每帧为128个时隙，则其话音存储器的存储单元数量及每个存储单元大小为： （单选1 分） 个，8bit (正确答案) 个，128bit (错误答案) 个，128bit (错误答案) 个，8bit (错误答案) 8.若某个S接线器的入线数为4，且每条入线PCM每帧为64个时隙，则每个控制存储器的存储单元数量及每个存储单元大小至少为： （单选1 分） 个，8bit (错误答案) 个，8bit (错误答案) 个，2bit (正确答案)
5.1为什么说IP是一种网际协议？IP实现链接在不同传输网络上的终端之间的通信基础是什么？ 答：IP用于解决的是属于两个不同网络的终端之间的通信问题。 技术基础体现在以下几个方面：独立于传输网络的分组形式和地址格式；构建由源和目的终端及路由器组成的传输路径；IpoverX技术连接在传输网络X上的当前跳至下一跳的IP分组传输过程。 5.2为路由器接口分配地址的用处，是在组建大中型的局域网，满足下级设备互联，同级设备通信。 5.3作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关都有何区别？ 答：中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。物理层中继系统：转发器(repeater)。数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关(gateway)。 5.3 转发器一层设备，其实就是中继器，它是用来将信号放大的，远距离传输时，信号会衰减，所以需要加一个中继器，这样可以传输的更远。网桥二层设备，网桥具有学习功能，它可以根据第二层地址mac来转发帧，在数据通过网桥时，网桥会根据mac来决定是否转发。 路由器三层设备，可以根据IP地址进行路径选择和包交换。主要用来路由选择。
5.4（百度不到，硬着头皮写的。希望有更好答案跟我交流） 网桥（Bridge）是一种在链路层实现局域网互连的存储转发设备。网桥从一个局域网接收MAC帧，拆封、校对、校验之后，按另一个局域网的格式重新组装，发往它的物理层。由于网桥是链路层设备，因此不处理数据链路层以上层次协议所加的报头。ATM所使用的信元网桥无法识别和封装为mac帧，因而无法实现其互连。 5.5路由器与网桥的区别（文库） 1.工作层次不同 2.端口配置不同网桥俩个局域网端口超过俩个端口的网桥叫交换机。路由器：局域网和广域网端口 3.用途不同网桥唯一的作用是把被许多正在共享的物理网络分割成多个小部分，一次来减少广播风暴，而路由器是在拆分不同子网后，通过网络协议又可进行互相通信，即便是不同网络 4.适用范围不同网桥：同一局域网不同子网路由器：不同局域网子网，不同网络 5.智能化程度不同网桥共作在数据链路层，不能理解任何网络协议一条链路路由器多个路由，支持各协议 6.可管理性不同网桥纯物理硬件，不具有可管理性路由器：软件和硬件
分组交换技术及其应用 随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图象通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（A TM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。 分组交换技术介绍 分组交换与其他交换的比较 从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 电路交换 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。 报文交换 将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。 分组交换 分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。 异步传输模式（A TM） 综合业务数字网是集语音、数据、图文传真、可视电话等各种业务为一体的网络，适用于不
1、在计算机局域网中，常用的通信设备有（A B D）。 A. 集线器（Hub） B. 交换机（Switch） C. 调制解调器（Modem） D. 路由器（Router） 2、802.x协议族是由（C）定义的。 A. OSI B. EIA C. IEEE D. ANSI 3、衡量网络性能的两个主要指标为（A C）。 A. 带宽 B. 可信度 C. 延迟 D. 距离 4、会产生单点故障的是（A B C）拓扑结构。 A. 总线型 B. 环型 C. 网状 D. 星型 5、数据交换技术包括（A B C）。 A. 电路交换 B. 报文交换 C. 分组交换 D. 文件交换 6、OSI参考模型按顺序有（C）。 A. 应用层、传输层、网络层、物理层 B. 应用层、表示层、会话层、网络层、传输层、数据链路层、物理层 C. 应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层 D. 应用层、会话层。传输层、物理层 7、在OSI参考模型7层结构中，网络层的功能有（B）。 A. 确保数据的传送正确无误 B. 确保数据包如何转发与路由 C. 在信道上传送比特流 D. 纠错与流控 8、在OSI参考模型7层结构中，（B）实现对数据的加密。 A. 传输层 B. 表示层 C. 应用层 D. 网络层 9、网络层传输的数据称为（B）。 A. 比特 B. 包 C. 段 D. 帧 10、TCP/IP协议栈中传输层的协议有（A C）。 A. TCP B. ICMP C. UDP D. IP 11、数据从上到下封装的格式为（B）。 A. 比特包帧段数据 B. 数据段包帧比特 C. 比特帧包段数据 D. 数据包段帧比特 12、以下属于路由器特性的是（A B C D）。 A. 逐跳转发数据包 B. 维护路由表 C. 执行路由查找 D. 接口类型丰富 13、以下属于二层交换机特性的是（B C）。 A. 利用IP包头中的信息进行转发 B. 维护MAC地址表 C. 隔离冲突域 D. 寻找到目的以太网段的最佳路径
Harbin Institute of Technology 网络交换技术 实验报告 院（系）电子与信息工程学院 学科信息与通信工程（51） 学生 学号 提交报告日期2013年10月27日 哈尔滨工业大学
网络交换技术课程实验报告 一，实验目的 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。它通过通信线路将信息发生源（数据终端）与计算机连结起来，从而可使不同地点的数据终端直接利用计算机来实现软、硬件和信息资源的共享。交换机和路由器在数据通信中起着核心作用，用来完成组网和数据交换的功能。 本实验的目的就是通过实际操作加深对交换机和路由器基本知识和原理的了解，熟悉相关配置，强化对数据通信的认识。 二，实验内容 本实验使用中兴公司生产的3900系列交换机和1800系列路由器，分别进行VLAN和QoS的配置实验。 1，中兴3900系列交换机的VLAN和QoS配置实验 1.1 ZXR103900交换机简介 ZXR103900/3200是中兴通讯自主研发的智能快速以太网交换机，本实验中使用的3928属于3900系列，3900系列可作为大型企业网、园区网的汇聚三层交换机，支持多种单播和组播路由协议。ZXR103906/3952/3928实现了全线速的二三层交换功能，广泛支持多种协议，提供各种功能。 1.2 VLAN简介 VLAN（VitualLocalAreaNetwork）是一种将物理网络划分成多个逻辑（虚拟）局域网（LAN）的技术。 每个VLAN都有一个VLAN标识（VID）。利用VLAN技术，网络管理者能够根据实际应用需要，把同一物理局域网中的用户逻辑的划分成不同的广播域（每个广播域即一个VLAN），使具有相同需求的用户处于同一个广播域，不同需求的用户处于不同的广播域。每个VLAN在逻辑上就像一个独立的局域网，与物理上形成的LAN具有相同的属性。同一个VLAN中的所有广播和单播流量都被限制在该VLAN中，不会转发到其它VLAN中。当不同VLAN的设备要进行通信时，必须经过三层的路由转发。 VLAN的优点主要有： 1．减少网络上的广播流量； 2．增强网络的安全性； 3．简化网络的管理控制。 1.3 VLAN配置 （1）一般配置 如图1所示，交换机A的端口fei_3/1、fei_3/2和交换机B的端口fei_3/1、fei_3/2属于VLAN10；交换机A的端口fei_3/4、fei_3/5和交换机B的端口fei_3/4、fei_3/5属于VLAN20，均为Access端口。两台交换机通过端口gei_7/1以Trunk方式连接，
光交换方式与光交换网络 光交换方式 由于光通信传输技术的传输速率达到了Tb/s 的数量级，大大提高了通信传输的质量和可靠性，但是在第一代光网络中，节点具有的电子速率的极限使得不断增长的传输速率受到限制。此时，为了实现光信号的直接交换，摆脱光电转换所受的限制，光子技术被引入到节点的交换系统，以期实现全光网络。因此，光交换的实现成为第二代光网络的基础。 光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换的实现可以简单归结为如何实现交换回路和控制部件的光子化，目前由于实用的光逻辑器件还相当缺乏，光交换系统的交换路径是全光的，控制部件则由电子电路完成，也称电控光交换。光交换方式、器件以及网络的组建是光交换的研究重点。和普通的电交换技术相似，光交换分为光路（通道）交换和光分组交换两种方式。光路交换是通过在主叫和被叫两个终端之间建立一个光连接通道。该通道可能是一根光纤，也可能是采用复用技术构建的存在于光复用线路中的一个信道。这条通道在一个呼叫的通信期间将一直保持到通信结束。光分组交换是一种信息包的交换。通过某种光调制方式将用户信息形成光信号序列，然后分割成一个个分组，并被附加上各自的光分组头（描述其源地址、目的地址和分组序号等）。它们独立经过光分组网的节点，节点解读分组头获得路由信息然后进行选路，然后将它们发送到目的地。 以下是原理图： 光路交换中一个通信业务独占一条通路或信道，而分组交换允许多个通信业务动态地、分时段共享某一通道，因此它对网络的利用比光路交换更充分和灵活。通常实时性要求高、业务量平稳的通信会使用光路交换，突发性明显的通信使用分组交换。 光交换按照光信号信道复用方式可划分为空分光交换、时分光交换、波/频A B 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 7 5 4 7 5 4 6 3 1 8 2 8 2 8 2 A B Figure 光路交换 Figure 光分组交换
第一章 一、选择题 1、电路交换采用（）工作方式。A、虚连接B、数据报C、面向物理连接D、面向逻辑连接 2、电路交换的特点是（）。A、易于实现不同终端之间的连接B、逐段差错控制C、基于呼叫损失制的流量控制D、线路利用率高 3、报文交换适合（）业务。A、实时语音B、交互式计算机通信C、电子邮箱D、网络聊天 二、填空题 1、公用电话网采用的交换方式是。 2、报文交换中信息传输和交换的单位是。 3、分组交换中，信息传输和交换的最小单位是。 4、分组交换中，分组是以的方式通过交换网络的。 5、分组交换的两种工作方式分别是：和。 6、电路交换包括了、和三个基本阶段。 补充PCM 一、选择题 1、30/32路PCM系统的基群数码率为（）。A、139.264Mbit/s B、34.368Mbit/s C、8.448Mbit/s D、2.048Mbit/s 2、30/32路PCM系统帧结构中TS16的作用是（）。A、话音时隙B、信令时隙C、帧同步时隙D、异步时隙 3、局间中继采用PCM传输时，采用数字型线路信令。每个话路的线路信令每秒传送（）次。A、 8000 B、4000 C、125 D、500 4、局间中继采用PCM传输时，采用数字型线路信令。每个话路的线路信令要隔（）才传送一次。A125微秒B256微秒C2毫秒D16毫秒 5、在30/32路PCM系统中，第27话路的线路信令在( )的TS16中传送。A.15帧 B.14帧 C.13帧 D.12帧 6、在30／32路PCM系统中，第18话路的线路信令在( )的TS16中传送。A.5帧 B.4帧 C.3帧 D.2帧 5、当局间采用数字型线路信令时，13帧（F13）的TSl6的后四位传送（）的线路信令。A话路12 B、话路28 C、话路25 D话路 11 二、填空题(每小题1分，共18分) 1、我国采用的PCM帧结构，每一帧有个时隙，每一时隙传送个比特。 2、PCM32系统中，每路信号的速率为_ _kbit/s。 3、PCM32系统中，每帧时长为_ _μs，一复帧时长。 三、简答题 1、为什么一个复帧由16个单帧组成？ 2、30/32路PCM帧信号的组成？ 第二章 一、单项选择题 1、在T-S-T交换网络中，S接线器交换的时隙是（）。A、输入时隙B、内部时隙C、输出时隙 2、T—S—T内部时隙采用（）的方法计算。A、正相法B、反相法C、同相法D、其它方法 3、TST数字交换网络，初级T入线复用度512，A-B方向选取的内部时隙为TS322，B-A方向内部时隙按相差半帧原则选择，应选择的时隙为（）A、TS160 B、TS148C、TS66 D、TS578 4、串并转换的作用是（）。A、降低码率B、提高码率C、提高交换速度D、降低交换速度 5、时分接线器的输入控制方式是指（）。
光突发交换技术 摘要光突发换是近几年出现的一种光交换技术，它交换的单元粒度介于电路交换和分组交换之间，比电路交换灵活，带宽利用率高，又比光分组交换易于实现；全面介绍了这种交换技术，并对它与电路交换和光分组交换性能进行了比较。另外，还对光突发交换的关键技术进行了讨论，结合下一代互联网的技术趋势，对光突发交换的前景进行了评价。 关键字光突发交换突发包关键技术 正文 1引言 光交换技术在全光通信网中占有非常重要的地位。具有传输透明性（包括业务类型、传输速率以及传输格式等）和高度生存性的全光网络，是当前WDM 光网络所追求的重要目标。从系统角度来看，光交换技术与光监控技术、光放大技术和光处理技术等其它光网络技术一样，都是WDM 光网络的关键支撑技术。但是在这几种关键支撑技术当中，光交换技术是其核心技术，因为在WDM 光网络向全光网络的演进过程中，需要由光交换技术在光域完成网络的优化、路由、保护和自愈功能，以实现网络的高速率和协议透明性，提高网络的重构灵活性和生存性。因此在某种程度上，光交换技术决定了全光通信的发展。 提出的光交换技术主要有三种：光波长路由交换或光路交换OCS (Optical Circuit Switching)、光分组交换OPS (Optical Packet Switching)和光突发交换OBS (Optical Burst Switching)。 针对电路交换和分组交换的缺点，近年来，国外有人提出了新的光交换技术———光突发交换（OBS—Optical Burst Switching）。光突发交换中，使用的带宽粒度介于电路交换和分组交换之间，比电路交换灵活，带宽利用率高，又比光分组交换更贴近实用。可以说，它结合了两者的优点且克服了两者的部分缺点，是两者之间的平衡选择，因而逐渐引起了众多学者的重视。 2 OBS原理与特点 突发交换（BS）的概念第一次出现在20 世纪80年代初期，主要用来传递话音业务。OBS 与BS 的原理相同，但为了更好地利用业已成熟的电子技术和先进的光子技术，它使
附件2 专业核心课程标准（列举该专业的所有核心课程） 《路由与交换基础》课程标准 课程代码：CP0131 总学时：80 学分： 5.5 一、课程性质与定位 《路由与交换基础》为计算机网络技术专业的主干课程，同时也是该专业核心技能课程。本课程衔接《计算机网络基础》课程，为后续《路由与交换提高》课程学习打下良好基础。二、课程设计思路 课程以职业岗位需求为出发点，以职业技能培养为核心，通过典型工作任务确定教学内容，网络结构确定能力层次，任务驱动引领教学、全网互联互通终极目标导向等过程进行课程设计。 1．典型工作任务确定教学内容。本课程主要面向网络管理员、网络工程师、网络规划设计师等岗位。通过企业一线调研、网络招聘广告分析、毕业生跟踪调查等方式确定这些岗位在岗需要完成的典型工作任务，再依此确定对应的教学内容。 2．网络结构确定能力层次。网络结构有大小、复杂之分。同一个典型工作任务在不同的网络结构中所需要达到的职业能力层次也是不同。本课程主要面向的单区域小型局域网。主要
培养学生通过交换机和路由器来构建这样一个局域网，实现局域网内部的互联互通。 3．任务驱动引领教学。对每个典型工作任务，细分不同具体分任务，形成以项目为载体、任务驱动方式引领教学。通过先实践后理论小结的方式，实现理论和实践一体化。 4．全网互联互通终极目标导向。互联互通是网络的基本要求，在每个任务或项目中，都把全网互联互通作为完成结果。从而让学生在潜移默化中把实现全网互联互通作为构建网络的最重要目标。 三、课程目标 而通过本课程学习，使学生掌握IP地址速算、能通过路由器和交换机构建一个单区域局域网络，并能较熟练通过VLAN 配置实现网络隔离、通过静态路由或动态路由配置实现局域网内部的全网互联互通。具体目标为： 1．知识目标 （1）了解网络中数据包转发过程，掌握IP地址结构、子网掩码、子网等相关概念； （2）熟悉路由器和交换机的硬件和软件组成； （3）懂得以路由器角度对所有网络进行分类； （4）理解静态路由和默认路由的作用及区别；