光分組交換(OPS),光分組交換(OPS)技術(shù)原理是什么?

光分組交換(OPS),光分組交換(OPS)技術(shù)原理是什么?

光分組交換（ops）技術(shù)，它以光分組作為最小的交換顆粒，數(shù)據(jù)包的格式為固定長度的光分組頭、凈荷和保護(hù)時(shí)間三部分。在交換系統(tǒng)的輸入接口完成光分組讀取和同步功能，同時(shí)用光纖分束器將一小部分光功率分出送入控制單元，用于完成如光分組頭識別、恢復(fù)和凈荷定位等功能。光交換矩陣為經(jīng)過同步的光分組選擇路由，并解決輸出端口競爭。最后輸出接口通過輸出同步和再生模塊，降低光分組的相位抖動，同時(shí)完成光分組頭的重寫和光分組再生。

OPS的交換過程有兩種主要形式，其一是同步的、用時(shí)隙的、分組長度是固定的.其二是異步的、不用時(shí)隙的、分組長度是可變的。目前的研究幾乎集中于固定長度的光分組，所涉及的光器件除了光插分復(fù)用器(OADM)和OXC外，還有光的微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)，它們都將采用新材料和新工藝，比以前大有改進(jìn)。

OPS的核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)包括復(fù)用/去復(fù)用器、輸入和輸出接口以及內(nèi)部的緩沖器和控制器，如圖1所示。輸入接口完成的功能有：(1) 對輸入的數(shù)據(jù)信號整形、定時(shí)和再生，藉以形成完善質(zhì)量的信號以便進(jìn)行后續(xù)的處理和交換.(2) 檢測信號的漂移和抖動.(3) 使每一分組的開頭和末尾、信頭和有效負(fù)載都安排適當(dāng).(4) 使分組獲取同步并與交換的時(shí)隙對準(zhǔn).(5) 將信頭分出，并傳送給控制器，由它進(jìn)行處理.(6) 將外部WDM傳輸波長轉(zhuǎn)換為內(nèi)部交換機(jī)盤使用的波長。

交換機(jī)盤的控制部分要處理信頭信息，并發(fā)出必要的指示，以便交換機(jī)盤按照辦理.為此，它要參考在每一節(jié)點(diǎn)中保持的轉(zhuǎn)發(fā)表，其內(nèi)容借助網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(NMS)不斷更新.控制器還要進(jìn)行信頭更新(或標(biāo)簽交換)，并將新的信頭傳給輸出接口，新的信頭指出分組前進(jìn)路程的下一節(jié)點(diǎn).目前這些控制功能都是電子器件操作的.交換機(jī)盤就是按照控制部分的指示，對信息有效負(fù)載進(jìn)行交換操作。

圖1 OPS節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)模型

輸出接口必須完成的功能有：(1) 對輸出信號整形、定時(shí)和再生，以克服由交換機(jī)盤引起的串?dāng)_和損傷，恢復(fù)信號的質(zhì)量.(2) 給信息有效負(fù)載加上新的信頭.(3) 分組的描繪和再同步.(4) 按需要將內(nèi)部波長轉(zhuǎn)換為外部用的波長.(5) 由于信號在交換機(jī)盤內(nèi)路程不同、插損不同，因而信號功率也不同，需要均衡輸出功率。

最近歐洲的研究方案對未來同步OPS提出了每一交換時(shí)隙的光分組格式.它包含信頭、保護(hù)帶、有效負(fù)載和保護(hù)帶.其中保護(hù)帶是用以對付定時(shí)的不定性.信頭包含這樣的幾部分：(1) 同步比特；(2) 信源標(biāo)記，表示入口邊緣的節(jié)點(diǎn)地址；(3) 目的地標(biāo)記，表示出口邊緣的節(jié)點(diǎn)地址；(4) 分組形式，表示業(yè)務(wù)性質(zhì)和優(yōu)先次序；(5) 分組序列號碼，以辨別分組有沒有按規(guī)定序列到達(dá)；(6) 運(yùn)行、管理和維護(hù)；(7) 信頭糾錯(cuò)碼。

圖2 分組交換的幀格式

從長遠(yuǎn)來看，全光的分組交換OPS是光交換的發(fā)展方向。OPS是一種不面向連接的交換方式，采用單向預(yù)約機(jī)制，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立路由、分配資源。分組凈荷緊跟分組頭在相同光路中傳輸，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要緩存凈荷，等待帶分組目的地的分組頭的處理，以確定路由。相比OCS，OPS有著很高的資源利用率，和很強(qiáng)的適應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)的能力。但是也存在著兩個(gè)近期內(nèi)難以克服的障礙：一是光緩存器技術(shù)還不成熟；二是在OPS交換節(jié)點(diǎn)處，多個(gè)輸入分組的精確同步難以實(shí)現(xiàn)。因此光分組交換難于在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。