光分组交换(OPS),光分组交换(OPS)技术原理是什么?

光分组交换(OPS),光分组交换(OPS)技术原理是什么?

光分组交换（ops）技术，它以光分组作为最小的交换颗粒，数据包的格式为固定长度的光分组头、净荷和保护时间三部分。在交换系统的输入接口完成光分组读取和同步功能，同时用光纤分束器将一小部分光功率分出送入控制单元，用于完成如光分组头识别、恢复和净荷定位等功能。光交换矩阵为经过同步的光分组选择路由，并解决输出端口竞争。最后输出接口通过输出同步和再生模块，降低光分组的相位抖动，同时完成光分组头的重写和光分组再生。

OPS的交换过程有两种主要形式，其一是同步的、用时隙的、分组长度是固定的.其二是异步的、不用时隙的、分组长度是可变的。目前的研究几乎集中于固定长度的光分组，所涉及的光器件除了光插分复用器(OADM)和OXC外，还有光的微电机系统(MEMS)，它们都将采用新材料和新工艺，比以前大有改进。

OPS的核心节点的结构包括复用/去复用器、输入和输出接口以及内部的缓冲器和控制器，如图1所示。输入接口完成的功能有：(1) 对输入的数据信号整形、定时和再生，藉以形成完善质量的信号以便进行后续的处理和交换.(2) 检测信号的漂移和抖动.(3) 使每一分组的开头和末尾、信头和有效负载都安排适当.(4) 使分组获取同步并与交换的时隙对准.(5) 将信头分出，并传送给控制器，由它进行处理.(6) 将外部WDM传输波长转换为内部交换机盘使用的波长。

交换机盘的控制部分要处理信头信息，并发出必要的指示，以便交换机盘按照办理.为此，它要参考在每一节点中保持的转发表，其内容借助网络管理系统(NMS)不断更新.控制器还要进行信头更新(或标签交换)，并将新的信头传给输出接口，新的信头指出分组前进路程的下一节点.目前这些控制功能都是电子器件操作的.交换机盘就是按照控制部分的指示，对信息有效负载进行交换操作。

图1 OPS节点结构模型

输出接口必须完成的功能有：(1) 对输出信号整形、定时和再生，以克服由交换机盘引起的串扰和损伤，恢复信号的质量.(2) 给信息有效负载加上新的信头.(3) 分组的描绘和再同步.(4) 按需要将内部波长转换为外部用的波长.(5) 由于信号在交换机盘内路程不同、插损不同，因而信号功率也不同，需要均衡输出功率。

最近欧洲的研究方案对未来同步OPS提出了每一交换时隙的光分组格式.它包含信头、保护带、有效负载和保护带.其中保护带是用以对付定时的不定性.信头包含这样的几部分：(1) 同步比特；(2) 信源标记，表示入口边缘的节点地址；(3) 目的地标记，表示出口边缘的节点地址；(4) 分组形式，表示业务性质和优先次序；(5) 分组序列号码，以辨别分组有没有按规定序列到达；(6) 运行、管理和维护；(7) 信头纠错码。

图2 分组交换的帧格式

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。