全光交换关键技术解析

秦丽娜

【摘要】 对于全光交换技术的关键点进行概述，通过分析全光交换技术的节点结构，从而探讨出在标签交换过程中使用的关键技术，比如光标签的提取、光逐跳分配器与可调光波长转换器等。伴随着光逻辑电子器件的技术发展，全光交换技术已经成为未来的重点研究发展方向。

【关键词】 全光交换 标签 关键技术

一、引言

IP信息业务的快速增长，对于计算机网络数据信息的传输速度提出了较高的要求标准[1]。因为密集波分复用技术的不断发展，促使Tbit/s量级的传输网络能够搭建起来。全光交换通常是指使用全光节点在光域实现对数据信号的传输、交换、路由、转发等功能，转变原有的信号交换模式，能够克服电速率对路由速度的有关限制，降低数据信息传输过程中出现的拥塞情况，有利于增大计算机网络的吞吐量。当前相对较有优势发展的研究方向是全光标签交换技术，AOLS的理论思想是把光波长用于交换标签，把光交换和路由转发实现无缝融合目的，直接在波长信道上通过标签交换方式来进行光分组包的交换，通过波长查找路由，同时标示出相应的光通路。在全光交换过程中一般使用光逻辑器件和非线性光器件能够达到高速的分组路由和转发目的。这种交换方法的优势在于分组的路由与分组速度、分组格式以及分组长度是相互独立的，这样能够提升计算机网络的灵活性与交换粒度，有利于解决路由器转发速度和计算机网络容量相互之间存在的矛盾问题，从而能够尽可能满足宽带光网络的实际需求。

二、全光交换的关键技术

2.1 冲突解决机制

在全光交换的实现过程中，如果光波长一致的分组高于一组或者处在同一信号输出端口的分组超过四组时，则直接产生冲突，这需要增加输出或者输入缓存来相应地解决这种问题[2]。对于信号输出缓存的功能模块，需要具备全光分组冲突检测机制、全光可变光延迟控制以及全光可调波长转换等功能，然而当前的工艺技术水平仍然无法生产制造出理想的电子器件， 这需要电控制来实现目标。另一种实施方法是在AOLS模块中增加相应的输入缓存，即通过配置数量更多的波长分配给相应的分组。这种方法主要使用16波长复用模式替代过去的4波长复用模式，这16个波长直接分为4组，每组分别有4个波长，进入到4X4的AWG路由器通过4波长一组的形式各自在AWG阵列中同时实现路由功能。

2.2 分组标签的分离和读取

如果分组能够到达AOLS节点位置之后，首先应当把分组标签和净荷直接分离，节点才可以根据读取标签所携带的数据信息进行路由选择。光标签提取属于标签交换的关键技术之一，通常使用一个光分组时钟恢复电路和高速光逻辑门构成分离电路从而达到分离标签的目的。到达分组直接分成两个部分， 其中一部分属于时钟恢复电路相应的输入信号，另外一部属于数据信号，被提取的时钟信号属于光逻辑门相应的控制信号。如果原始分组和提取时钟被迟延时间刚好与时钟获取时标签长度增加的时间一致，标签和净荷功能成功地分离。在实现标签地址和查找地址的比较功能时，通常使用光时域相关器在查找表中比较一系列的比特流，从而能够实现路由选择功能。分组路由实际上是节点根据到达分组的标签和查找表中地址进行比较之后进行的选择，所以标签的读取对于标签交换技术而言是重要的考虑因素。

在全光标签的交换过程中，路由选择是根据标签地址和本地地址的比较结果进行的，在比较地址之后，应当对分组进行新标签的重新插入，同时分配新的波长才能够送到阵列波导光栅选择输出端口。高速形式的光交换要求波长转换器使用不敏感极化以及较大范围的可操作波长。在LSANGNE的技术项目中，使用SOAMZI用于实现波长转换功能。然而系统需要SOA-MZI 拥有强大的调制带宽，才可以处理40Gb/s或者更高速度的归零信号波长。高速的波长调谐同时要求转换器具备可调自由光滤波的功能结构，这就决定了SOA需要有迅速的增益恢复时间， 这对于现阶段的技术水平而言仍然是一个重大挑战[3]。

三、结束语

全光标签交换技术能够充分解决路由转发速度和计算机网络容量相互之间的问题，同时消除了普通光交换过程中相应的转换开销，在很大程度上能够节约计算机网络资源。然而对于每一个接收信号的分组标签，都需要具备一个独立形式的硬件支持，这可以增加光元器件的相应开销，同时节点的集成度直接影响到全光标签交换的总开销状况，节点的集成度愈高。所以使用高集成度的光逻辑器件作为降低光开销的一个有效可行方法。

参 考 文 献

[1] 张宝富. 全光网络[M]. 北京：人民邮电出版社，2002

[2] Blumenthal D J. All-Optical Label Swapping Networks and Technologies[J]. Lightw Technol Dec，2000，18（12）：2058-2075

[3] Martinez J M，Ramos F，Mart i J. All- Optical Packet Header Processor Based on Cascaded SOA-MZIs[J]. ElectronLett，2004，40（14）：894-895