光突发交换及其关键技术

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到达了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根底。

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，控制部件那么由电子电路完成，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完毕。

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展选路，然后将它们发送到目的地。

以下是原理图：8 2Figure 光分组交换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/频分光交换和码分光交换等。

光交换的特点：1、由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。

1、复用技术复用技术的主要目的是扩容，传统的扩容方法采用ETDM（电时分复用）方式，但由于现代通信网对传输容量要求的急剧提高，利用TDM方式已日益接近硅和砷化镓技术的极限，并且传输设备的价格也很高，光纤色散和极化模色散的影响也日益加重。

因此人们正越来越多地把兴趣从电时分复用转移到光复用。

光复用有3种技术，即光时分复用（OTDM）、光波分复用（OWDM）以及正处于研究阶段的光码分复用（OCDMA）。

1.WDM技术及OTDM技术迄今为止，WDM技术是研究最多、发展最快、应用最为广泛的技术，经过数年的发展和应用，已趋于成熟，而且越来越成为现代通信系统中不可替代的传输技术。

目前，WDM系统的传输容量正以极快的速度向前发展，直接基于WDM传输的业务也越来越多。

WDM技术正对光通信的发展起着重要的作用，其作为现代超大容量传输规模的复用技术的优越性将体现得越来越为明显。

随着WDM系统单信道速率越来越高、复用的路数越来越多、信道之间的间隔也越来越窄，WDM 系统表现出来的色散（包括偏振模色散）、互相位调制（XPM）和4波混频（FWM）等非线性效应严重地影响了系统的性能，同时对所用光纤的性能、光放大器的带宽范围及增益平坦度、偏振模控制器的性能、分会波器的隔离度等等件的性能都提出了很高的要求。

OTDM指利用高速光开关把多路光信号复用到1路上传输，利用OTDM技术可以。

获得较高的速率带宽比，可克服EDFA增益不平坦、4波混频（FWM）非线性效应等诸多因素限制，而且可解决复用端口的竞争，增加全光网络的灵活性。

虽然，OTDM有以上的优点，但由于其关键技术（高重复率超短光脉冲源、时分复用技术、超短光脉冲传输技术、时钟提取技术和时分解复用技术）比较复杂，更为重要的是实现这些技术的器件特别昂贵，而且制作和实现均很困难，所以这项技术迟迟没有得到很大的发展和应用。

但随着系统扩容的需要、技术的不断创新、器件制造水平的不断提高以及克服单单依*WDM技术不足以解决的困难，最终OTDM 也将得到很大的发展和应用。

什么是光突发交换技术目前光网络中的交换技术主要有三种：光路交换OCS(Optical Circuit Switching),光分组交换OPS(Optical Packet Switching),光突发交换OBS(Optical Burst Switching).三种光路交换技术目前光网络中的交换技术主要有三种：光路交换OCS(Optical Circuit Switching),光分组交换OPS(Optical Packet Switching),光突发交换OBS(Optical Burst Switching).其中研究得最多最成熟的是光路交换OCS,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。

从长远来看，全光的分组交换OPS是光交换的发展方向。

OPS是一种不面向连接的交换方式，采用单向预约机制，在进行数据传输前不需要建立路由。

分配资源。

分组净荷紧跟分组头在相同光路中传输，网络节点需要缓存净荷，等待带分组目的地的分组头的处理，以确定路由。

相比OCS,OPS有着很高的资源利用率，和很强的适应突发数据的能力。

但是也存在着两个近期内难以克服的障碍：一是光缓存器技术还不成熟；二是在OPS交换节点处，多个输入分组的精确同步难以实现。

因此光分组交换难于在短时间内实现。

1997年，由ChunmingQiao和J.S Tunnor分别提出的一种新的光交换技术——光突发交换OBS,作为由电路交换到分组交换技术的过渡技术。

OBS结合了电路交换和分组交换两者的优点且克服了两者的部分缺点，已引起了越来越多人的注.什么叫突发？光突发交换中的“突发”可以看成是由一些较小的具有相同出口边缘节点地址和相同QoS 要求的数据分组组成的超长数据分组，这些数据分组可以来自于传统IP网中的IP包。

光突发交换网络核心结点关键技术研究光突发交换网络核心结点关键技术研究摘要：随着通信技术的快速发展，光纤作为传输介质已经成为了现代通信领域的主流选择。

光突发交换网络作为一种新型光纤交换技术，具备高容量、低时延和低能耗等优点，广泛应用于数据中心、互联网和移动通信等领域。

本文将重点探讨光突发交换网络核心结点关键技术研究的最新进展，包括光缓存技术、调度算法和拓扑结构等方面。

一、引言随着互联网数据量的爆炸式增长，传统的电子交换技术已经无法满足需求，光纤作为其替代技术逐渐崭露头角。

光突发交换网络作为光纤交换技术的新兴领域，正日益引起学术界和产业界的关注。

光突发交换网络核心结点作为整个网络的关键组成部分，其性能对整个网络的稳定和高效运行至关重要。

二、光缓存技术光突发交换网络核心结点中的光缓存技术是实现高性能传输的关键因素。

光缓存技术主要包括输入缓冲、输出缓冲和光缓存器。

其中，输入缓冲用于接收光突发的数据包，输出缓冲用于存储即将发送的数据包，光缓存器则负责将光信号转换为电信号进行处理。

光缓存器的设计和制造对于实现高速、高容量的光突发交换至关重要。

三、调度算法在光突发交换网络核心结点中，调度算法的设计对于光突发的处理和交换起到了至关重要的作用。

调度算法主要包括输入调度和输出调度两个方面。

输入调度主要负责将不同输入端口的光突发数据进行排队和调度，输出调度则负责将已经处理完毕的数据进行发送。

有效的调度算法可以避免数据包的丢失和冲突，提高整个系统的吞吐量和传输效率。

四、拓扑结构光突发交换网络核心结点的拓扑结构设计对于整个网络的性能也起到了重要的影响。

常用的拓扑结构包括环形结构、树形结构和网状结构等。

环形结构具有低延迟、低能耗的特点，但是容易产生冲突和数据包丢失。

树形结构具有简单和高效的特点，但是中心节点容易成为单点故障。

网状结构则是目前常用的一种设计，能够提供较高的可靠性和容错能力。

五、实验结果与讨论通过模拟实验和性能测试，可以验证光突发交换网络核心结点关键技术的可行性和有效性。

光通信中的关键技术光纤通信技术的出现是通信史上的一次重要革命.作为宽带传输解决方案的光纤通信从其诞生之日起,就受到人们的特别重视．并且一直保持着强劲的发展势头。

特别是在20世纪90年代中期到末期的这段时间，无论是在技术方面还是在其相关产品方面，光通信都得到了飞速的发展,并确立了其在通信领域不可替代的核心地位。

当前,光通信技术正以超乎人们想像的速度发展。

在过去的10年里，光传输速率提高了100倍，预计在未来1O年里还将提高100倍左右.IP业务持续的指数式增长，对光通信的发展带来了新的机遇和挑战:一方面,IP巨大的业务量和不对称性刺激了波分复用（WDM)技术的应用和迅猛发展；另一方面，IP业务与电路变换的差异也对基于电路交换的SDH(同步数字系列）提出了挑战.光通信本身也正处在深刻的变革之中，特别是“光网络”的兴起和发展，在光域上可进行复用、解复用、选路和交换，可以充分利用光纤的巨大带宽资源增加网络容量，实现各种业务的“透明”传输，所以光通信技术更是成了人们关注的焦点。

本文将对光通信中的几种重要技术作一简要介绍和展望.一、复用技术1。

时分复用技术（TDM)复用技术是加大通信线路传输容量的好办法.数字通信利用时分复用技术,数字群系列先是PDH各群，后有SDH各群,由电的合路/分路器和合群/分群器（MUX/De-MUX)构成。

电的TDM目前的最高数字应用速率为10Gbit/s。

把这最高数字速率的数字群向光纤上的光载波直接调制，就成为光纤传输的最高数字速率。

而光纤本身却有很大的潜在容量，所以说光纤受到电的最高速率的限制。

实际上当传输速率由10Gbit/s提高到20Gbit/s左右时已接近半导体技术或微电子工艺的技术极限,即便开发出更高速率的TDM电子器件和线路，例如采用微真空光电子器件、原子级电子开关等技术，其开发和生产成本必然昂贵，造成传输设备、系统价格很高而不可取，更何况此时光纤色散和非线性的影响更加严重，造成传输困难.所以，尽管TDM的实验室速率已达40Gbit/s,但要在G。

光交换技术综述（《现代交换技术》课程报告）一、什么是光交换技术在通信领域中，传统的交换技术属于电交换，网络中交换机接续的是电信号。

对于这种交换机，如果传输线路采用目前已经得到广泛使用的光纤传输光信号，则需要在交换机的输入端，将光信号通过光/电转换器件转换为电信号，交换机内部对电信号进行接续并送到输出端口，输出端口输出的电信号再通过电/光转换器件转换为光信号，然后再发送到光纤上去。

鉴于影响网络通信能力的两大主要元素是物理传输媒介和网络转接设备，现在，网络传输媒介已使用光纤，而很多网络的转节点处仍在使用电交换技术。

因此，网络转节点处的电交换技术成为了整个通信网络性能提升的瓶颈。

要消除通信网络性能提升的瓶颈，网络转节点处必须采用光交换技术。

所谓的光交换技术是指不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。

二、典型的光交换元器件实现光交换的设备是光交换机，而光交换机是由基本光交换器件组成的。

因此，光交换器件是构成光交换网络的基础。

典型的光交换器件主要包括光开关、光耦合器、波长转换器和光存储器，下面分别加以叙述。

1、光开关构成一个电交换系统最简单的方法是使用电开关，每个电开关都可以在通信信号的控制下，使它的入线和出线接通或断开，从而使入线上的信号通过这个电开关出现或不出现在出线上。

将这些电开关排成阵列，在它们的控制端加上适当的控制信号，就可以使得有些开关接通，有些开关断开，从而就实现了电信号的交换。

同理，构成一个光交换系统最简单的方法是采用光开关。

与电开关不同的是，光开关接通或断开的是光信号。

光开关在通信中的作用主要是：⏹将某一光纤通道中的光信号接通或断开；⏹将某个光纤通道中的光转换到另一个光纤通道中去；⏹在同一光纤通道中将某种波长的光信号转换成另一种波长的光信号；可以作为光开关的元器件种类繁多，下面主要介绍半导体光开关、耦合波导开关、硅衬底平面光波导开关三种光开关元器件。

（1）半导体光开关（放大器）半导体光开关可以对输入的光信号进行放大，并且通过偏置电信号可以控制它的放大倍数。

光突发交换网络的冲突解决方案研究中图分类号：tp 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2012）12-0129-01摘要：光突发交换网络是下一代光网络的研究热点，但在突发数据包传输过程中的竞争问题急需解决。

本文从obs网络的原理出发，研究和分析了四种解决竞争的方案，在最后提出了将几种方案结合的高效性方案。

关键词：光突发交换网络突发数据包解决方案一、引言随着网络技术的快速发展，各种数据业务也层出不穷并迅猛的增长。

光纤的利用也得到了广泛的应用，在光层上采用波分复用技术来扩大网络的传输带宽和提高传输效率，具有十分重要的意义。

目前，在光网络中主要有三种交换技术，他们分别是光路交换、光分组交换、光突发交换。

光路交换技术稳定，但带宽利用不高，不具备承受复杂性的大数据网络，光分组交换在数据处理方面对器件的要求很高，面对很多技术难关，而光突发交换是介于这种两种技术之间的，并结合了他们的优势，是下一代网络的研究热点，具有很好的前景。

二、光突发交换网络技术1.光突发交换介绍光突发交换（optical burst switching， obs）是由美国州立大学乔春明教授提出的一种新的光交换技术。

这种技术对光器件要求比较低，它的交换粒度也是比较适中的。

obs是由突发控制包（bcp）和突发数据包（bdp）构成，在控制信道上主要是用来传输突发控制包（bcp），通过bcp在核心节点上预留资源，而突发数据包（bdp）的数据信道始终在光域中传输。

2.光突发交换原理下图给出了obs 技术的传输原理简图。

通过右图我们可以看到，bcp在独立的控制信道上传输要进过光/电/光转换处理，而bdp始终在保持在光域的数据信道中传输。

从图中数字可以看出，每一个bdp域其相对应的bcp之间有一个时间间隔，这个间隔被叫做“偏置时间”，该偏置时间的设定对于后面的数据在核心节点上的冲突解决具有很重要的作用。

三、obs网络中突发包竞争解决方案obs网络在核心节点预留资源主要是通过控制包进行预留，从而使数据包能够始终保持在光域信道上传输。

无源光接入网与光突发交换网互连技术研究的开题报告（Note: This is written in Chinese as per the request of the user. The following is a rough translation of the report.)开题报告一、研究背景无源光接入网（PON）和光突发交换网（OB-EPON）作为当前光学接入网络中最重要的两种技术，具有成熟、经济、高速、安全等特点。

随着数字化、信息化的快速发展，人们对高品质、高速度、宽带的需求越来越大，光纤接入网络成为未来网络发展的趋势，成为了各国在信息产业中的重点竞争领域。

然而，光纤接入网络需要与城市主干网相连接，因此，将无源光接入网与光突发交换网互连起来，成为了网络运营商实现中小企业接入以及农村地区接入的一种重要的技术手段。

因此，探索无源光接入网与光突发交换网互连技术，研究其优化算法、调度算法以及网络性能，将对提升网络运行效率、提高用户体验、优化网络结构等方面产生积极的作用。

二、研究内容本课题研究无源光接入网与光突发交换网互联技术的关键技术，主要包括以下内容：1.无源光接入网与光突发交换网的基本原理和实现方式的了解和研究。

2.无源光接入网与光突发交换网互联技术的研究，重点分析在这种网络架构下，数据流的处理、传输以及典型应用。

3.优化算法和调度算法的设计与研究，以提高网络中传输速度、传输质量和数据传输通路的可靠性。

4.基于模拟实验的网络性能测试和分析，对互联网络的实际运行情况进行评估和优化。

三、研究意义本研究旨在探索无源光接入网与光突发交换网互连技术，通过优化算法、调度算法等手段提高网络运行效率，提高用户体验，优化网络结构，从而促进我国光纤接入网络的发展和进步。

此外，本研究还可为网络运营商提供参考，根据实际情况选择适合自己的技术方案，提高网络的建设和运营效率。

四、研究方法本课题通过以下研究方法进行研究：1.文献资料收集法：搜集国内外相关文献，了解当前研究动态，并对本课题的研究内容和方法进行分析。