【摘 要】文章作者結(jié)合自身多年實踐經(jīng)驗，重點對通信設(shè)備分組交換技術(shù)進(jìn)行了深入的探究與分析，指出通信建設(shè)接入層設(shè)備接口需求、原理、QOS技術(shù)以及實現(xiàn)方案，并且又以光纖通信為例，更詳細(xì)的闡述了設(shè)備分組交換技術(shù)，希望可以對讀者產(chǎn)生一些積極影響，加快我國通信事業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】通信設(shè)備 接入層 分組交換技術(shù)

一、前言

近年來，由于科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，從而使網(wǎng)絡(luò)朝著全I(xiàn)P化方向快速發(fā)展。但是，由于上層網(wǎng)絡(luò)承載量的增大，進(jìn)而給網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來很大壓力。近來，很多通訊運營商引入了一種新技術(shù)，即PTN技術(shù)。此技術(shù)是數(shù)據(jù)技術(shù)和傳輸技術(shù)的一個融合，使基礎(chǔ)運營商網(wǎng)絡(luò)設(shè)施獲得各方面技術(shù)優(yōu)勢，從而提升今后部署新應(yīng)用有較強的靈活性，大大降低運營成本，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，可見，此技術(shù)擁有很多技術(shù)優(yōu)勢。并且，未來傳輸網(wǎng)也將是以分組交換技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò)。而這不僅是技術(shù)發(fā)展需求，又是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在需求。因而，在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，邊緣接入層將是一個極其重要的環(huán)節(jié)。文章作者將通信設(shè)備應(yīng)用的分組交換技術(shù)予以深入分析。

二、接入層設(shè)備接口需求

通常情況下，由傳統(tǒng)SDH設(shè)備所提供的支路接口常見的包含以下三種，如：ATM與TDM接口和以太網(wǎng)接口。所以，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，涉及到大量3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與大客戶接入業(yè)務(wù)，因而在網(wǎng)絡(luò)的接入層中，以太網(wǎng)接口是一種不可缺少的接口，并且話音業(yè)務(wù)也極其重要，這樣一來，應(yīng)用ATM接口數(shù)量會逐漸變少。因為，在接入層PTN設(shè)備中，主要采用的是TDM接口與以太網(wǎng)接口，主要為大客戶、寫字樓等提供相應(yīng)的接入服務(wù)。有時也可和3G基站相互對接，以便滿足各種新業(yè)務(wù)需求，如：IPTV、三重播放等。

三、接入層設(shè)備基本原理

現(xiàn)階段，備受業(yè)界高度關(guān)注的分組交換技術(shù)主要有兩種，即PBT與MPLS-TP。而文章作者重點對MPLS-TP分組交換技術(shù)接入層設(shè)備與以論述。在接入層設(shè)備引入以太網(wǎng)業(yè)務(wù)后，可根據(jù)業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，從而為用戶提供等級不同的傳送服務(wù)。

由客戶側(cè)和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相接，再傳送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)之后，便可添加一個MPLS標(biāo)簽。這種標(biāo)簽主要包含兩類，即PW標(biāo)簽與隧道標(biāo)簽。其中，在MPLS中，應(yīng)用隧道標(biāo)簽的主要目的是為把接收到的數(shù)據(jù)楨傳送到到各個分組交換設(shè)備當(dāng)中，而應(yīng)用PW標(biāo)簽的主要目的是將接收到的數(shù)據(jù)楨再傳送到客戶側(cè)。

在完成分類操作之后，便會將數(shù)據(jù)傳送到入口流量監(jiān)管模塊，其主要目的是為控制網(wǎng)絡(luò)流量的運行速率。一般來說，大多數(shù)情況下都是應(yīng)用接入速率控制技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)流量速率實施監(jiān)督和管理，確保其不大于既定的流量速率。事實上，這種接入速率控制技術(shù)使用的是令牌桶算法，這樣用戶相結(jié)合自身需求自行設(shè)定令牌桶容量。如果報文完全符合事先所設(shè)定的匹配規(guī)則，那么便可繼續(xù)進(jìn)入到令牌桶內(nèi)予以深入處理；如果和匹配規(guī)則不相符合，那么不需要再進(jìn)入到令牌桶內(nèi)予以處理，而是直接進(jìn)發(fā)送。然而，對于由令牌桶所處理過的報文來說，在令牌容量足夠的情況下，可繼續(xù)發(fā)送報文；反之，則直接將報文予以丟棄。

四、接入層設(shè)備應(yīng)用的QOS技術(shù)

在通信正式建設(shè)階段，由于分組業(yè)務(wù)流具有明顯的突發(fā)性特征，因而，PTN設(shè)備可利用統(tǒng)計復(fù)用法來傳送數(shù)據(jù)。在確保各優(yōu)先級業(yè)務(wù)CIR基礎(chǔ)上，將空閑寬帶嚴(yán)格遵循優(yōu)先級與EIR原則予以分配，這樣一來，不僅可滿足各種搞優(yōu)先級業(yè)務(wù)性能需求，而且有可實現(xiàn)共享空閑寬帶的目的，從根本解決傳統(tǒng)TDM技術(shù)寬帶不能共享、不支持突發(fā)業(yè)務(wù)等的問題。

五、實現(xiàn)接入層設(shè)備的方案設(shè)計

（一）整體方案設(shè)計

對于地理位置偏遠(yuǎn)且十分分散的客戶、寫字樓等，利用分組交換設(shè)備可提供TDM業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入服務(wù)。交換芯片要使用低交叉容量；借助FPGA可實現(xiàn)OAM功能；將交換芯片端口連接到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面；另外，利用FPGA將數(shù)據(jù)平面和管理平面相連接，這樣一來，可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和管理信息進(jìn)行處理和傳送。

其整體設(shè)計方案主要是4FE+2GE接口方案。其中，客戶側(cè)的接口采用4FE口，而網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口則采用2GE口。其中，業(yè)務(wù)接口由客戶側(cè)接口接入，再嚴(yán)格按照分類規(guī)則吧業(yè)務(wù)劃分到各個流蕩著，而在出口處，也就是網(wǎng)絡(luò)側(cè)再添加一個MPLS標(biāo)簽，在MPLS網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中傳輸業(yè)務(wù)。此外，在交換路徑當(dāng)中，業(yè)務(wù)在經(jīng)過隧道標(biāo)簽處理后才允許轉(zhuǎn)發(fā)。而在分組交換設(shè)備中，PW標(biāo)簽主要是為將數(shù)據(jù)楨發(fā)送到既定客戶側(cè)。2GE接口既可構(gòu)建環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，又可構(gòu)建鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（二）降低功耗的對策

現(xiàn)階段，全球能源急劇短缺和環(huán)境壓力增大的情形下，我國移動通信公司積極倡導(dǎo)和落實了節(jié)能減排的號召，主要目的是盡可能降低通信產(chǎn)業(yè)對環(huán)境發(fā)展所產(chǎn)生的副作，最終實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和使用。所以，設(shè)備損耗是各個通信運營商高度關(guān)注的一個焦點問題。但是，因接入層設(shè)備站所有采購設(shè)備比例非常大，我們完全有必要應(yīng)用降耗策略。而降低能耗常采用的控制策略主要對設(shè)備軟件和硬件予以控制。主要包含四種方法：第一，關(guān)閉未使用的光模塊激光器，也或是直接將光模塊予以拔出；第二，在FE物理端口處支持軟件下電的情況下，在不用時刻將其設(shè)置在下電狀態(tài)，以便達(dá)到節(jié)約功耗的目的；第三，若線路接口未使用，則可在網(wǎng)管中設(shè)定“不使能”，以便功耗的降低；第四，通常在系統(tǒng)內(nèi)部，會設(shè)置幾個直流風(fēng)扇，若磨損十分嚴(yán)重，那么會進(jìn)一步增大系統(tǒng)的總能耗，因此，針對磨損十分嚴(yán)重的風(fēng)扇，必須及時進(jìn)行更換，這樣可進(jìn)一步減少能耗。

六、光纖通信設(shè)備分組交換技術(shù)的探究

（一）光纖通信發(fā)展現(xiàn)狀

光纖通信歷史最好可追溯到古時“烽火臺”以及“旗語”等信號傳遞。不過，真正意義上的光通信史卻非常短。在19世紀(jì)80年代初，貝爾便發(fā)明了“光電話”。它是使用光波來傳遞語音信息。由此說明，光波具備傳遞信息的可能性，因而人們便開始進(jìn)入道了光通信時代。

直到20世紀(jì)90年代，光纖通信又取得了一次質(zhì)的飛躍。當(dāng)時，EDFA技術(shù)以及WDM技術(shù)發(fā)展相對要成熟一些，出現(xiàn)了第四代光纖通信系統(tǒng)。這樣，系統(tǒng)傳輸速率由最初的單波長2.5Gb/s與10Gb/s發(fā)展到波長為Tb/s數(shù)量級。

現(xiàn)階段，經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，使得光纖通信的帶寬和通信量都增大了，又降低了損耗等，這些優(yōu)勢可支持通信業(yè)務(wù)量的增多，是現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不可缺少的一項技術(shù)。同時，也為今后網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)支持。

（二）關(guān)于光互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的整體概述

1.光分組交換技術(shù)

光分組交換技術(shù)指的是將光分組當(dāng)作最小交換顆粒。此技術(shù)所具有的優(yōu)勢有很多，如：容量大、速率快以及格式透明等，而這對今后不同數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)發(fā)展有是極其重要的。這主要是由于光分組交換技術(shù)能夠提供無限傳輸或者是端到端的傳輸。通過大量實踐證明，這種技術(shù)優(yōu)勢在于其帶寬利用效率非常高，更好的滿足用戶的各種需求。

2.光突發(fā)交換技術(shù)

然而，當(dāng)前光分組交換技術(shù)在光儲存以及緩存等方面存在著問題。而針對此情況，有人又提出一種新技術(shù)，即光突發(fā)交換技術(shù)。從理論上分析，此技術(shù)不需要設(shè)置專門的光儲存以及緩存單元。經(jīng)過證實，這種技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)顆粒在光分組交換技術(shù)和光路交換之間的一種新型交換技術(shù)，主要特征是將數(shù)據(jù)分組以及控制分組予以傳送，不過它在時間與信道方面都為分離狀態(tài)，并且應(yīng)用單向資源預(yù)留機制，將光突發(fā)當(dāng)作最小的交換但愿?？梢哉f，光突發(fā)交換技術(shù)從根本上解決光分組交換技術(shù)存在的缺陷問題，并且光開關(guān)與緩存的要求非常低，最重要的是還可支持突發(fā)性分組業(yè)務(wù)的運行。

光突發(fā)交換技術(shù)的設(shè)計思想要求控制分組必須先于突發(fā)數(shù)據(jù)的傳送，有效彌補交換節(jié)點處信號處理引發(fā)出時延問題，這樣一來，可確保分組在傳送到節(jié)點位置時，便完成了控制交換矩陣，同時還建立多個鏈路。但是，對突發(fā)數(shù)據(jù)來說，交換節(jié)點位置處，業(yè)務(wù)傳輸采用全光交換透明制度，盡可能把對光緩存器要求降到最低，這樣一來，便規(guī)避了當(dāng)前光緩存器技術(shù)發(fā)展不夠成熟的缺陷。

3.光標(biāo)簽交換技術(shù)

從某種程度來說，盡管光突發(fā)交換技術(shù)能夠克服光儲存于緩存問題，不過，由于光邏輯技術(shù)發(fā)展不成熟，因而，在光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，依然存在著高速報頭等問題。但是，從理論上分析，光分組技術(shù)以及光突發(fā)技術(shù)都是在路由轉(zhuǎn)發(fā)基礎(chǔ)上而實現(xiàn)的，所以，在計算報頭過程中，相對要復(fù)雜。并且，在光突發(fā)交換技術(shù)協(xié)議當(dāng)中，不能保證科學(xué)、合理的設(shè)置偏置時間。

針對上述問題，常見的設(shè)計思路是要將光網(wǎng)絡(luò)報頭處理復(fù)雜性予以簡化。所以，現(xiàn)階段，在光交換發(fā)展領(lǐng)域，人們重點是把MPLS概念逐漸向光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向予以擴展，這樣便出現(xiàn)了光標(biāo)簽交換。此種交換技術(shù)的主要思想為在光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，借助光標(biāo)簽構(gòu)建其傳輸路徑，以免出現(xiàn)由路由來處理復(fù)雜路徑的問題，同時更能大大提升數(shù)據(jù)交換速度。

（三）光分組交換網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)探究

1.時鐘提取技術(shù)

在光分組交換技術(shù)中，最為關(guān)鍵的就是光分組時鐘提取技術(shù)。例如：光分組、儲存以及光信號所采用的傳輸方式等都是和光分組時鐘提取緊密相關(guān)的。此外，也可將光分組時鐘提取技術(shù)應(yīng)用在高速報頭處理以及光邏輯應(yīng)用方案設(shè)計當(dāng)中。一般來說，若按照提取機制進(jìn)行劃分，時鐘提取方案主要劃分成三類，即電時鐘提取、光與電的混合提取以及全光時鐘提取。

2.標(biāo)簽復(fù)用與分離技術(shù)

在光分組技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點輸入接口位置，分離報頭是一重要功能。那么怎樣將報頭和數(shù)據(jù)分組相互分離，這又和報頭復(fù)用技術(shù)緊密聯(lián)系在一起。通常來說，最初在分組時可加帶bit的報頭信號。不過，為不斷優(yōu)化報頭處理技術(shù)，常會使用光標(biāo)簽交換技術(shù)，隨之標(biāo)簽和數(shù)據(jù)信號復(fù)用技術(shù)也逐漸迅猛發(fā)展起來。

3.報頭處理技術(shù)

現(xiàn)如今，在光分組交換網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，其處理報頭形式包含兩種，即電域與光域。其中，電域的處理通常是在FPGA基礎(chǔ)上而實現(xiàn)的，這主要是由于實踐應(yīng)用中FPGA的最高處理速度為1.5GHz，甚至還出現(xiàn)了在實驗室FPGA產(chǎn)品可達(dá)到20GHz的產(chǎn)品。在利用此方式處理報頭時，優(yōu)勢是由于電域信號處理技術(shù)發(fā)展逐漸趨于成熟，能夠準(zhǔn)確、快速的處置較復(fù)雜的邏輯運算。但從整體來說，電域報頭處理速率依然低于光纖信號傳輸速率。所以，通常會選用低速報頭，這樣才能保證報頭信號速率與FPGA處理速率相互匹配。

光域報頭處理通常會應(yīng)用到光邏輯器件，所以，我們也可細(xì)分成兩種，即光組合邏輯以及光時序邏輯。但是，當(dāng)前無論在哪一種光邏輯方案當(dāng)中，都存在著一些問題。如：在光組合邏輯層面，使用的器件體積偏大，而且繼承性也較差。另外，SOA噪聲系數(shù)過大，在經(jīng)過多級SOA級聯(lián)之后，其信號噪聲會更加惡化，直接對級聯(lián)性產(chǎn)生極大的影響。然而，在光時序邏輯層面，由于現(xiàn)階段光觸發(fā)器速率量級在ns級，因此，完全體現(xiàn)不出處理光域信號速率方面的優(yōu)勢?，F(xiàn)階段，因光邏輯始終都處在半加器與單個光觸發(fā)器水平，因此，不能快速處理相對復(fù)雜的報頭。

4.可集成光開關(guān)矩陣

在光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，光開關(guān)是一非常重要的器件。盡管到目前為止，研究者對光開關(guān)和開關(guān)矩陣研究時間超過二三十年，但是，因其器件材料、器件原理、工藝等的發(fā)展，從而使得光開關(guān)和開關(guān)矩陣類型朝著多元化角度發(fā)展。一般的，由于不同光開關(guān)其工作原理以及采用的技術(shù)都有很大差異，因而常將其應(yīng)用在不同場合當(dāng)中。例如：機械光開關(guān)的消光比高、串?dāng)_低，而光空開關(guān)的開關(guān)速度非?？?。不過，在光網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建光交換矩陣，要求光開關(guān)的集成性應(yīng)用非?？煽?。

七、結(jié)束語

總體來說，近幾年，由于人們對網(wǎng)絡(luò)寬帶需求的逐年增大，現(xiàn)階段，盡管其光纖傳輸量可達(dá)到幾十Tb/s，但是，分組交換技術(shù)是英雄網(wǎng)絡(luò)速度發(fā)展的主要問題。所以，當(dāng)前在通信領(lǐng)域，光纖通信是研究的重點內(nèi)容，而在光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，光分組交換技術(shù)以及光突發(fā)交換技術(shù)等都是研究的熱點話題。文章作者結(jié)合自身多年實踐經(jīng)驗，重點對通信設(shè)備分組交換技術(shù)進(jìn)行了深入的探究與分析，指出通信建設(shè)接入層設(shè)備接口需求、原理、QOS技術(shù)以及實現(xiàn)方案，并且以光纖通信為例，對設(shè)備分組交換技術(shù)予以詳細(xì)闡述，以期對今后通信分組技術(shù)的應(yīng)用提供更多有價值的參考與借鑒。與此同時，保證我國通信事業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，滿足用戶的各種需求。

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