光分組交換網<2>
4.3解決競爭的方法及光緩存
在同一時間里，可能有兩個或兩個以上的分組要從同一出口離開光交換節(jié)點，即出現(xiàn)了分組競爭，采用不同的競爭裁決方法會對網絡的性能有很大影響。常見的解決競爭的方法有：光分組緩存、偏轉路由和波長轉換。
在光分組交換中，由于沒有可用的光隨機存取存儲器（RAM），采用光纖延時線與其它光器件如光開關門、光耦合器、光放大器等結合來實現(xiàn)光分組緩存，光纖延時線的延時長度等于光分組時隙的整數(shù)倍。一般地，在光分組交換中光緩存可以按照兩種方法來分類，一種方法是緩存器中采用單級延時線還是多級，前者一般易于控制，后者對于大的緩存深度可能節(jié)省硬件數(shù)量；另一種方法是延時線被連成前向還是反饋結構，前者是分組從一條延時線被送入下一條延時線，光分組穿過的延時光纖數(shù)為常數(shù)，而后者延時線將分組送回本級的輸人，意味著分組之間穿過的延時線數(shù)是不同的。設計光分組緩存器時要考慮分組丟失率、網絡延時、硬件成本、控制電路的復雜性、分組重新排序、網絡大小、業(yè)務負荷和類型等。
采用偏轉路由解決競爭的方法是：如果有兩個或兩個以上的分組需要占用同一出口鏈路，實現(xiàn)最小路徑，將只有一個分組沿所希望的鏈路發(fā)送，而其他分組將沿著非最小路由被轉發(fā)，因此對于每個源和目的對，一個分組的跳數(shù)不再是固定的。研究發(fā)現(xiàn)采用偏轉路由（在空間域里），當網絡的負荷增加時，異步網絡受到嚴重的擁塞，當負荷超過一定的閾值后吞吐量將完全崩潰，為了解決擁塞需加有限的光緩存。
光緩存是在時域里，偏轉路由是在空間域里，而WDM是在波長域里，光緩存提供高的網絡吞吐量，但需要較多的硬件和復雜的控制，偏轉路由較容易實現(xiàn)，但不能提供理想的網絡性能，當上述二者再與波長轉換結合，它們的缺點可以被克服或最小化。研究表明：波長轉換可減少光緩存器的數(shù)量或減小分組丟失率，抑制噪聲和信號再整型。因此在全光分組交換網中，將光緩存、波長轉換、與偏轉路由結合，可以得到實現(xiàn)光分組交換節(jié)點的較佳方案。4.4光分組再生
一般地，在光分組交換網中，源和目的之間全光通道不提供完全再生，由于光信號的傳輸距離正比于分組跳數(shù)，在高比特率時，由于色散、非線性、串擾。光放大器ASE（自發(fā)輻射）噪聲的積累等，會限制網絡的規(guī)模，因此需要完全再生。
光分組交換避免了比特級同步（OTDM網絡要求的），但仍要求一個分組一個分組地時鐘恢復，較復雜。最近文獻中提出了異步數(shù)字光再生器，進行了10 Gbit／s光分組再生的實驗演示，是很有希望的光信號再生器件，它通過強迫本地時鐘采用進來的數(shù)據(jù)的頻率和相位，從而把再生進來的分組，的比特率和相位轉換成本地時鐘的比特率和相位。
在許多提出的路由和交換協(xié)議中，還要求光分組頭在每個節(jié)點被重寫，在采用相同波長串行傳輸分組頭的方案中，用快速光開關阻塞掉舊的分組頭并在適當?shù)臅r間插入由本地另一個激光器產生的新的分組頭，這種方法的關鍵是要求在WDM網中新的分組頭與載荷具有相同的波長，否則由于色散、非線性或網絡中的波長敏感器件等會帶來嚴重的問題。還有人提出，為了便于在節(jié)點修改分組頭，將分組頭和載荷用不同的光波長發(fā)送，對分組頭的波長采用解復用、光電轉換、電子處理，然后再用該波長發(fā)送出去，這種方法使分開的分組頭和載荷在網絡中傳輸受到光纖色散的影響，使分組同步困難，另外也浪費波長資源，所以這種方案不太現(xiàn)實。
5結束語
光分組交換網的實用化，將取決于一些關鍵技術的進步，如光標記交換、微電機械系統(tǒng)（MEMS）、光器件技術等。
標記交換機是基于標記來交換分組。標記交換采用路由協(xié)議產生路由表，通過標記分配協(xié)議配置標記信息，對于本地交換它們接收標記信息和建立轉發(fā)路由表，當標記邊線路由器接收一個要轉發(fā)穿過網絡的分組時，它分析網絡分層頭，完成網絡分層服務，給一個分組選擇路由，為分組申請一個標記，然后轉發(fā)分組到下一個標記交換機，基于標記交換分組，而不用再分析網絡分層頭，分組到達網絡出口的標記邊線路由器，在那里將標記去掉，分組被傳送。光分組交換可采用這種標記交換機在光分組交換網的邊界上產生光分組，即在原ATM或IP分組前加上適當?shù)墓夥纸M頭，經光分組交換網傳送和交換以后，當光分組到達光分組交換網的邊界時再由光標記交換機將光分組頭去掉，將ATM或IP分組復原。
光分組交換核主要有光開關和其它光器件構成，傳統(tǒng)的機械光開關體積大、性能差，為了克服這些缺點，近年來，出現(xiàn)的MEMS技術，對于實現(xiàn)高質量多端口數(shù)的光分組交換核具有光明的前景，MEMS器件以類似硅集成電路的方式制作。各種不同材料以不同方式被多層沉積，形成復雜的多層三維結構，最后有選擇性的蝕刻，去掉一些沉積材料產生器件的可移動部分，大多數(shù)開關利用可移動轉矩鏡改變光的傳輸方向，從而實現(xiàn)交換功能，由于可實現(xiàn)單片批量集成，因此MEMS器件具有低損耗、低串擾的特性，并且體積小、成本低。
WDM網絡提供波長轉換增加了交換的維數(shù)，使交換節(jié)點得到很大簡化。OFC’99上報道的Lucent研制的光波段變換器可用于光分組交換，在同一時隙被傳輸?shù)乃胁ㄩL的分組可被同時轉換，這樣只要求交換節(jié)點作為一個整體來處理每個時隙，而不必按不同波長分別接入和交換分組，分組競爭用光纖延時線緩存來解決，可使交換節(jié)點簡單、性能提高。其他光電器件和集成光電器件近年來也取得了較大進步，如NTT用混合集成工藝制成的平面光波導32個波長選擇器件，日立公司研制的高分子數(shù)字交換器件等，對于光分組交換都是很重要的器件。
在網絡信息量爆炸式增長，IP將成為電信網的主導業(yè)務的今天，光分組交換技術能極大地拓展現(xiàn)有的網絡帶寬，最大限度地提高線路利用率，是一種很有希望的技術，隨著光網絡技術、系統(tǒng)技術、光器件技術的發(fā)展，光分組交換在不遠的將來將會走向實用化。
