光突发交换技术
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浅谈光交换技术的特点及通信中的应用【摘要】本文分析了光交换技术的特点,介绍了光交换的分类,阐述了光交换的方式及应用。
【关键词】光交换技术特点分类应用中图分类号:tn913文献标识码:a 文章编号:1006-6675(2013)15-随着通信技术和计算机技术的不断发展,光交换技术是全光通信网中的核心技术,对于现代通信技术发挥着重要的作用。
在现代科学技术不断发展的背景下,技术发展需要在通信网中建立一个高质量的宽带通信网,用以实现高度透明、高活性的全光通信网是我们的最高建设目标。
1、光交换技术的特点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,提供灵活的信号路由平台。
采用波长变换器,在发生竞争时可以将突发包在与指定输出线不同的波长上发送出去。
这种解决方案在竞争分组的延迟方面是最佳的,适合电路交换,也适合光分组突发交换网络,但需要快速可调谐变换器。
最近研究结果表明,在分组交换光网络中波长交换是一种最有潜力的可选方案之一,它能最有效地降低光分组突发的丢包率,特别是应用于多波长dwdm系统,因此快速可调波长变换器是目前研究的热点。
2、光交换的分类我们把不经过光/电转换器的转换,就能直接将光信号输入端交换到光输出端的交换方式叫做光交换。
从波长和组数方面可以分类,分为光路光交换和分组光交换。
2.1 分组光交换。
分组光交换是以时分复用为基础,用时隙互换原理实现交换功能的。
时分复用:把时间划分成帧,每帧化成n 时隙,并分配给n路信号,再把n路信号复接到一条光纤上。
在接收端用分接器恢复各路原始信号。
时隙互换:把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。
首先使复用信号经过分接器,在同一时间内,分接器每条出线上依次传输每一个时隙的信号;然后使这些信号分别经过不同的光延迟器件,获得不同的延迟时间;最后用复接器把这些信号重新组合起来。
ops的核心节点的结构包括复用/解复用器、输入和输出接口以及内部的缓冲器和控制器。
光传输题库+答案一、单选题(共40题,每题1分,共40分)1、光纤的使用寿命一般在()年左右。
A、10B、20C、40D、30正确答案:B2、接头组可以不用将( )带到割接现场。
A、调纤方案、割接步骤记录表B、纤芯纤序对照表和系统开放表C、备用纤芯测试表D、割接时间及人员安排表正确答案:C3、根据ITU建议,OTU完成将SDH业务侧光接口转换为符合()建议的光接口。
A、G.691B、G.692C、G.693D、G.694正确答案:B4、发现缆中有若干根光纤的衰减变动量都大于()时,应迅速进行处理。
A、0.01dB/kmB、0.2 dB/kmC、0.1 dB/kmD、0.05 dB/km正确答案:C5、波分复用系统中接收灵敏度、()及过载点是光接收器的关键参数。
A、A 接收光功率B、B 动态范围C、C 偏置电流正确答案:B6、DWDM系统中光纤中的非线性效应是主要由什么原因引起的()A、复用波长太多B、光纤结构缺陷C、组成光纤的材料不理想D、光纤中信号光场太强正确答案:D7、在DWDM系统中,光源除了要具有标准而稳定的波长外,还要具有的突出特点为()A、比较大的色散容纳值B、较大的功率C、较大的谱宽D、较小的线宽正确答案:A8、在割接时,线路两端中继站判断调度或复原是否成功的最有效而准确的方法是( )A、本地维护终端B、网管C、传输仪表测试D、设备面板灯正确答案:A9、以下哪项参数主要限制了光信号的传输距离。
A、A- 损耗B、B-色散C、C-温度D、D-湿度正确答案:A10、光分路器是一种可以将一路光信号分成多路光信号以及完成相反过程的无源器件,简称( )A、A- ODNB、B-ODFC、C-OBDD、D-ONU正确答案:C11、某GYTA光缆直径为15mm,一般选用的挂钩程式应为()。
A、25B、35C、45D、55正确答案:B12、在1.31 µm窗口色散为0的光纤是()。
A、G.651B、G.652C、G.655正确答案:B13、分插复用器用()表示。
1、电信交换-交换是指在公共电信网络的各终端用户之间,按所需目的地来互相传递话音、数据、图像、视频的信息。
2、程控交换机-采用电子计算机中的“存储程序控制”方式。
即把各种控制功能、步骤、方法编成程序,放入存储器,利用存储器内所存储的程序来控制整个交换机工作。
(话路子系统,控制子系统)3、分组交换-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,称为分组交换。
4、ATM-异步传输模式。
是一种信息基于信元为单位进行交换、复用和传输的方式。
IP ATM结合:重叠模式集成模式5、帧中继-是在开放系统互连参考模型第二层,在数据链路层上使用简化的方式传送和交换数据单元方式。
6、MPLS-多协议标记交换。
用标签来识别和标记IP分组,在网络中以标签进行交换和转发IP分组。
7、软交换-将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来,通过服务器上的软件实现基本的呼叫控制功能。
软交换位于下一代网络的控制层,是下一代网络的控制核心设备。
8、T接线器-由话音存储器控制存储器两部分组成,用于实现同一时分复用线上不同时隙之间的信息交换。
9、空间接线器-由开关电路和控制存储器两部分组成,用于实现不同时分复用线之间的信息交换。
10、随路信令-指信令和用户话音信号在同一个信道传输的方式。
11、公共信道信令-指信令传输信道与用户数据传输信道分离,信令是在专用的信令数据链路上传送的方式。
12、话务量-反映电话用户在电话通信使用上设备数量的要求,由用户进行呼叫并且占用交换设备而形成的。
(时间范围T呼叫次数ni平均呼叫时间Si AT=∑nisi Erl 波动性周期性集中系数λ=n/T 次/T A=AT/T)13、呼损-是指交换机由于机键拥塞或中继线不足引起的阻塞概率,是衡量交换机服务质量的重要指标之一。
14、呼叫处理能力-在保证规定的服务质量标准前提下处理机在忙时能够处理的呼叫次数(输入处理分析~输出~)15、HLR-移动用户原籍位置寄存器。
9.3光交换原理9.3.1光电路交换在光电路交换(OCS)中,网络需要为每一个连接请求建立从源端到目的地端的光路(每一个链路上均需要分配一个专业波长)。
交换过程共分三个阶段:①链路建立阶段,是双向的带宽申请过程,需要经过请求与应答确认两个处理过程。
②链路保持阶段,链路始终被通信双方占用,不允许其他通信方共享该链路。
③链路拆除阶段,任意一方首先发出断开信号,另一方收到断开信号后进行确认,资源就被真正释放。
OCS所涉及的技术有空分(SD)交换技术、时分(TD)交换技术、波分/频分(WD/FD)交换技术、混合型交换技术、多维交换技术和ATM光交换等。
9.3.1.1空分光交换空分光交换是在空间域上将光信号进行交换,是OCS中最简单的一种。
空分光交换的核心器件是光开关。
其基本原理是用光开关组成门阵列开关,通过控制开关矩阵的状态使输入端的任一信道与输出端的任一信道连接或断开,以此完成光信号的交换。
开关矩阵可由机械、电、光、声、磁、热等方式进行控制。
目前机械式控制光节点技术是比较成熟和可靠的空分光交换节点技术。
空分光交换按光矩阵开关所使用的技术可分成波导空分和自由空分光交换技术;按交换元件的不同可分为机械型、光电转换型、复合波导型、全反射型和激光二极管门开关等。
9.3.1.2时分光交换时分光交换与程控交换中的时分交换系统概念相同,也是以时分复用为基础,用时隙交换原理实现光交换功能。
它采用光存储器实现,把光时分复用信号按一种顺序写入光存储器,然后再按另一种顺序读出来,以便完成时隙交换。
光时分复用和电时分复用类似,也是把一条复用信道划分成若干个时隙,每个基带数据光脉冲流占用一个时隙,N个基带信道复用成高速光数据流信号进行传输。
9.3.1.3波分/频分光交换在光纤通信系统中,波分复用(WDM)或频分复用(FDM)都是利用一根光纤来传输多个不同光波长或不同光频率的载波信号来携带信息的。
波分复用技术在光传输系统中已经得到广泛地应用。
硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文):OBS网络信道调度算法的研究论文题目(英文):The Study of Channel Schedule Algorithmin OBS (Optical Burst Switching) Network 研究生姓名:柴晓丹学科、专业:通信与信息系统研究方向: OBS光网络技术导师姓名职称:郝军副研究员论文答辩日期年月日学位授予日期年月日摘要光突发交换OBS技术(Optical Burst Switching)吸收了光波长交换OCS 和光分组交换OPS的优势,又克服了它们的缺陷,相较OCS信道利用率更高,相较OPS可实现性更强,能满足未来业务量爆炸式增长,及业务的多样性和多变性的要求,因此被看作是当前最有发展潜力的光交换技术之一。
OBS网络的关键技术包括:信道调度算法、边缘节点组装算法、资源预约协议、冲突处理机制、QoS机制等,本文在第二章介绍了OBS网络的结构和一些关键的技术。
本文主要研究了OBS网络的信道调度算法,首先介绍了两个常用的算法:LAUC算法和LAUC-VF算法,根据算法思想给出流程图和C程序描述,然后通过仿真比较了两种算法的性能,指出了LAUC算法的缺陷,提出了一种新的信道调度算法:基于权值的最小时隙(LAUC-αSV)算法, LAUC算法仅仅考虑了对信道的浪费最小,没有考虑对光纤延时线FDL资源的合理利用, LAUC-αSV算法同时将信道利用率和光纤延时线利用率两点做为OBS网络性能的指标,因为两者的资源重要性不同,引入权值α进行衡量,文中给出了算法的流程图和C程序描述。
最后通过MATLAB仿真对两种算法进行了仿真,仿真显示LAUC-αSV算法相较LAUC算法系统丢包率更低,性能更优。
AbstractOptical Burst Switching (OBS) combines the benefits of Optical Circuit Switching (OCS) and Optical Packet Switching (OPS) while avoiding the limitations of OCS and OPS. The channel-using rate of OBS is higher than OCS, and the possibility of realization is more than OPS. It can satisfy the explosive increase of data in the future, and satisfy the need of multiplicity and levity of network. So the technology of OBS is considered as the most potential of development in the technology of optical switching.The key technology of OBS network combine: the channel schedule algorithm, the assembly algorithm in edge node, resource reservation protocol, the method of resource confliction, and the quality of service. This thesis introduces the structure and some key technology of OBS network.This thesis mainly studies the channel schedule algorithm. Firstly, it studies the two constantly used algorithms: LAUC algorithm and LAUC-VF algorithm, and gives the flow chart and description of algorithms by C language, while comparing the performance of the two algorithms by simulating tool MATLAB. The thesis points out the bug of LAUC algorithm, and proposes the new channel algorithm: LAUC-αSV(Latest Available Unscheduled Channel with Smallest Void based on coefficient-α ). The algorithm of LAUC only considers the least waste of channel, but doesn’t consider the reasonable using of FDL. The LAUC-αSV algorithm in this paper consider both using of channel and FDL as the index of OBS network, because the importance of them are different, the coefficient-α is present to balance, the thesis gives the flow chart and description of algorithm by C language, the simulations of two algorithms are carried out by simulation tool MATLAB. The result of simulation show that the burst loss rate of LAUC-αSV algorithm is lower than LAUC algorithm, the performance of it is more excellent than LAUC algorithm.目录摘要 (II)ABSTRACT ............................................................................................................. I II 第一章绪论 .. (1)§1.1.光网络的发展 (1)§1.2.光交换技术 (3)§1.2.1.光波长路由交换 (4)§1.2.2.光分组交换OPS(Optical Packet Switching) (5)§1.2.3.光突发交换OBS(Optical Burst Switching) (6)§1.3.本文的研究内容及主要贡献 (7)1.3.1论文的主要工作 (7)1.3.2论文的内容和安排 (8)第二章OBS技术特点 (9)§2.1.OBS网络结构 (9)§2.1.1核心节点 (10)§2.1.2边缘节点 (13)§2.1.3光纤延时线 (17)§2.2.OBS基本原理 (21)§2.2.1资源预约方案 (21)§2.2.2资源预约协议 (24)§2.2.3冲突处理 (27)§2.2.4QoS机制 (30)§2.2.5信道调度算法 (31)§2.3.本章小结 (31)第三章OBS信道调度算法 (32)§UC算法 (32)§UC-VF算法 (36)§3.3.性能比较 (40)§3.4.本章小结 (41)第四章LAUC-ΑSV算法及仿真 (42)§UC算法的缺陷 (42)§4.2.基于权值的最小时隙信道调度算法(LAUC-ΑSV算法) (44)§4.3.算法仿真及数值结论 (50)§4.4.本章小结 (51)结束语 (52)致谢 (57)参考文献 (53)在学期间撰写的论文 (56)学位论文独创性声明 (58)学位论文知识产权权属声明 (58)第一章绪论§1.1. 光网络的发展当今时代,信息技术的迅猛发展,尤其是IP技术的爆炸式发展改变了人们的生活,浏览网页、电子商务、网上教育、网络游戏等成为人们生活的一部分,信息沟通的渠道多种多样,各种新业务尤其是数据业务的出现,使带宽的需求呈快速增长趋势,这就对传统的骨干网络提出了巨大的挑战[1]。
传统的骨干网络使用的是SDH(Synchronous Digital Hierarchy)技术。
传统的SDH 技术以特定的传输速率(155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s、10Gb/s,将来渴望提高到40Gb/s)在光纤中1310或1550nm 附近的单个波长信道上传输数据,传输带宽的增加只能单纯依靠提高单个波长的传输速率来实现。
SDH 技术需要电的时分复用(TDM: Time Division Multiplexing),而电领域的处理速度由于受量子理论的限制,提高的速度有限,目前认为40Gb/s是单个波长最高实用化的速率,同时SDH技术主要支持语音业务,而支持IP等数据业务时因不能灵活的分配带宽造成带宽浪费严重,网络带宽紧张,这些都使传统的SDH技术越来越不能适应数据网络发展的要求。
在这一背景下,光波分复用(WDM: Wavelength Division Multiplexing)技术应运而生,尤其是密集波分复用技术[2](DWDM)在各大运营商的长途骨干网中得到大量商用。
光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用,只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制,在波分复用技术高度发展,以及每个光载波占用的频度极窄、光源发光频率极其精确的前提下,或许使用光频分复用来描述更恰当些。
波分复用技术的基本原理是在传输系统的发送端采用复用器将不同波长的光信号组合起来进行复用,并把信号耦合到光缆线路的一根光纤中进行传输,在接收端采用解复用器分离出不同波长的光信号,并把恢复出的信号送入不同的终端。
WDM 技术由于能充分利用光纤的巨大带宽,正在成为骨干长途网中最具吸引力的技术。
光纤的带宽可以达到几十Tb/s,WDM 技术可以把光纤巨大的带宽划分成许多不相重叠的波长信道,每个波长信道占用一个波长,波长信道的速率在目前电信号处理的速率极限内,在光纤中可以同时传送多个波长信道的数据。