交换技术演进新说第九讲光交换与软交换.pdf

全 光 网 与 光 交 换 技 术!"! 全 光 网众 所 周 知 !通 信 网 络 由 传 输和 交 换 两 部 分 组 成 !其 中 传 输 部分 为 网 络 的 链 路 "!"#$#!交 换 部分 为 网 络 的 节 点 "#%&’$% 当 前 通信 网 络 的 传 输 链 路 以 光 纤 为 主 !而 网 络 节 点 设 备 则 是 对 电 信 号进 行 选 路 与 连 接 "或 转 发 $的 各种 交 换 设 备 或 路 由 器 % 因 此 !现代 通 信 网 络 的 传 输 链 路 与 节 点设 备 之 间 需 要 有 光 电 转 换 设 备进 行 光 (电 或 电 (光 转 换 %为 了 合 理 地 利 用 光 纤 的 潜 在带 宽 !光 纤 的 速 率 不 断 提 高 %这 种速 率 的 不 断 提 高 带 来 了 一 个 新 的问 题 & 在 这 种 超 高 速 的 传 输 网 络中 ! 如 果 网 络 节 点 仍 以 电 信 号 处理 信 息 !就 会 产 生 ’电 子 瓶 颈 (%为了 解 决 光 (电 转 换 的 瓶 颈 !人 们 提出 了 )全 光 网 (的 概 念 %所 谓 全 光 网 是 指 从 源 节 点到 目 的 节 点 之 间 的 数 据 传 输 与交 换 整 个 过 程 均 在 光 域 内 进 行 !即 端 到 端 为 全 光 路 !中 间 没 有 光 !电 转 换 设 备 % 这 样 !网 内 光 信 号的 流 动 就 没 有 光 !电 转 换 的 瓶 颈 !信 息 传 递 无 需 面 对 电 子 器 件 速率 难 以 提 高 的 难 题 %目 前 !通 信 网 正 逐 步 向 第 三代 全 光 网 演 变 % 全 光 网由 内 部 和 外 部 两 个 部 分组 成 !如 图 )*所 示 %内 部全 光 网 是 透 明 的 ! 能 容纳 各 种 协 议 的 信 号 % 其中 " 网 络 节 点 利 用 光 交换 或 光 交 叉 连 接 设 备*+,-#对 光 纤 +光 波 长或 光 包 *分 组 $的 路 由 进 行 交 换 +转 发 或 调 配 线 !在 全 光 网 边 缘 通过 光 网 络 单 元 *+./$转 换 为 电信 号 % +./可 以 接 续 各 种 电 节 点设 备 或 用 户 接 入 网 %随 着 全 光 网 中 传 输 和 交 换颗 粒 的 逐 渐 缩 小 !全 光 网 将 从 核心 网 + 城 域 网 逐 步 扩 展 至 接 入网 ! 从 而 实 现 全 光 网 的 最 终 目标 &将 边 缘 的 +./直 接 连 至 用 户驻 地 网 %!"# 光 交 换 技 术光 交 换 是 指 光 纤 所 传 送 的 信息 在 光 域 内 直 接 进 行 交 换 % 与 传统 的 交 换 技 术 相 比 ! 光 交 换 无 需在 光 纤 传 输 线 路 和 电 交 换 机 之 间设 置 光 端 机 进 行 光 (电 + 电 (光 的转 换 ! 并 且 在 交 换 过 程 中 还 充 分发 挥 了 光 信 号 的 高 速 + 带 宽 和 无电 磁 感 应 等 优 点 % 光 交 换 技 术 作为 全 新 的 交 换 技 术 ! 它 与 光 传 输和 复 用 技 术 相 融 合 形 成 全 光 通 信网 络 % 光 交 换 网 络 的 主 要 交 换 方式 有 空 分 光 交 换 +时 分 光 交 换 +波分 光 交 换 和 光 标 记 交 换 等 % 严 格地 说 !光 交 叉 连 接 器 *+,-$也 属于 光 交 换 的 一 种 类 型 %!"#"! 空 分 光 交 换 方 式空 分 光 交 换 是 指 光 空 间 划分 的 交 换 % 其 基 本 原 理 是 将 光 交换 元 件 组 成 门 阵 列 开 关 !通 过 控制 门 阵 列 开 关 !即 可 在 任 一 路 输入 光 纤 与 任 一 路 输 出 光 纤 之 间构 成 光 通 路 % 根 据 光 交 换 元 件 的不 同 ! 门 阵 列 开 关 可 分 为 机 械型 +光 电 转 换 型 +耦 合 波 导 型 +全反 射 型 和 激 光 二 极 管 等 类 型 %!"$"$ 时 分 光 交 换 方 式时 分 光 交 换 的 原 理 与 现 行 的数 字 程 控 交 换 机 的 时 分 交 换 网 络的 原 理 十 分 相 似 ! 因 此 它 能 与 全光 时 分 多 路 复 用 方 式 的 光 传 输 系统 匹 配 !进 行 时 隙 的 光 交 换 %时 分 交 换 网 络 由 时 分 交 换模 块 和 空 分 交 换 模 块 组 成 % 其 中空 分 交 换 模 块 与 上 述 的 空 分 光第 九 讲 光 交 换 与 软 交 换李 伟 章!中 国 普 天 东 方 通 信 股 份 有 限 公 司 杭 州 %&’’!%"交 换 技 术 演 进 新 说培 训 园 地()交 换 功 能 模 块 完 全 相 同 !而 在 时分 光 交 换 模 块 中 "则 需 要 增 加 光存 储 器 #如 光 纤 延 时 存 储 器 $双稳 态 激 光 二 极 管 存 储 器 等 %和 光选 通 器 "以 进 行 相 应 的 交 换 &!"#"$ 波 分 光 交 换 方 式波 分 光 交 换 能 充 分 利 用 光路 的 宽 带 特 性 "可 以 获 得 电 子 线路 所 不 能 实 现 的 波 分 交 换 & 可 调波 长 滤 波 器 和 波 长 变 换 器 是 实现 波 分 交 换 的 基 本 元 件 "前 者 的作 用 是 从 输 入 的 多 路 波 分 光 信号 中 选 出 所 需 波 长 的 光 信 号 "后者 则 将 可 变 波 长 滤 波 器 选 出 的光 信 号 变 换 成 适 当 波 长 的 光 信号 后 再 输 出 &%"&"’ 光 标 记 交 换 !()*"方 式所 谓 光 标 记 "是 指 利 用 各 种方 法 在 光 包 上 做 标 记 "即 采 用 光标 记 方 法 将 光 包 的 包 头 地 址 标识 在 光 包 上 & 这 样 "在 光 交 换 节点 可 根 据 光 标 记 来 实 现 全 光 交换 & 基 于 这 种 原 理 实 现 的 光 交 换称 为 光 标 记 交 换 #!"#%&光 标 记 交 换 技 术 具 有 以 下优 点 ’#$% 光 标 记 交 换 不 必 将 光 信号 变 为 电 信 号 " 并 能 改 善 信 号 质量 "在 实 现 透 明 传 输 的 同 时 "直 接进 行 线 速 光 包 的 转 发 "从 而 有 效 地克 服 了 光 交 换 中 的 (电 子 瓶 颈 )&#%% 光 包 不 再 与 波 长 捆 绑 "减 小 了 光 传 输 与 交 换 的 粒 度 "光包 可 灵 活 出 入 各 节 点 "使 全 光 网的 资 源 利 用 率 大 大 地 得 到 提 高 &#&% 由 于 在 波 分 复 用 上 加 入了 光 包 的 统 计 时 分 复 用 "一 个 波长 光 路 上 可 通 过 统 计 时 分 复 用连 接 更 多 的 节 点 "简 单 $灵 活 地上 下 光 路 "有 利 于 全 光 网 从 核 心网 向 接 入 网 扩 展 &光 标 记 交 换 是 光 包 交 换#!’#%的 实 现 形 式 "尽 管 目 前 技术 还 不 成 熟 " 构 成 光 标 记 交 换 系统 的 许 多 关 键 器 件 还 处 于 实 验 室阶 段 " 但 它 已 受 到 世 界 范 围 的 关注 &光 标 记 交 换 从 器 件 $系 统 到 网络 诸 方 面 正 以 惊 人 的 速 度 向 前 发展 "并 逐 渐 向 实 用 化 迈 进 &光 交 换 技 术 的 发 展 最 终 将导 致 传 送 层 与 交 换 层 的 融 合 "使通 信 网 发 展 成 为 以 (’为 主 的 业务 层 和 以 全 光 网 为 主 的 传 送 层的 两 层 网 络 &! 软 交 换 技 术!"# 软 交 换 概 念 的 提 出传 统 的 通 信 网 以 电 话 网 为主 "电 话 网 的 业 务 节 点 设 备 基 于电 路 交 换 技 术 "其 特 点 是 在 通 信过 程 中 通 信 双 方 始 终 占 有 一 条通 路 #或 時 隙 %& 随 着 计 算 机 技 术的 发 展 与 对 联 网 的 迫 切 要 求 "电信 运 营 商 建 立 了 独 立 于 电 话 网的 数 据 网 &原 本 电 话 网 与 数 据 网 是 两个 独 立 的 $ 互 不 相 关 的 网 络 "但随 着 ()*+,)+*带 宽 不 断 地 拓 宽 和路 由 器 转 发 速 率 的 提 高 "电 信 运营 商 在 ()*+,)+*上 开 通 了 (’传 真和 (’电 话 业 务 " 从 而 改 变 了 传 统的 电 话 交 换 方 式 "使 传 统 电 话 网与 分 组 网 开 始 走 向 融 合 &实 现 (’电 话 业 务 需 要 网 关 设备 " 以 使 两 个 不 同 性 质 网 络 的 互联 互 通 & 网 关 设 备 除 了 要 完 成 数字 语 音 帧 #-$%与 (’包 和 控 制 信 令的 转 换 外 "还 需 要 完 成 控 制 层 面 $管 理 层 面 和 业 务 层 面 的 互 通 &电 路 交 换 网 与 分 组 交 换 网之 间 的 网 关 设 备 "根 据 内 部 分 工的 不 同 "逐 步 分 离 为 实 现 呼 叫 控制 与 处 理 的 媒 体 控 制 设 备 #./%"实 现 媒 体 格 式 转 换 处 理 的 媒 体处 理 设 备 #.’%以 及 进 行 业 务 管理 $设 备 管 理 和 网 络 管 理 等 的 网守 设 备 #01"即 将 呼 叫 控 制 层 面 $媒 体 转 换 层 面 和 业 务 层 面 分离 %& 被 分 离 出 来 的 呼 叫 控 制 设备 #./%先 前 称 为 呼 叫 代 理 $呼 叫服 务 器 或 媒 体 网 关 控 制 器 "从$222年 开 始 称 为 软 交 换 设 备 & 图34所 示 为 56(’电 话 网 关 向 软 交换 体 系 演 进 的 方 式 &!"! 软 交 换 的 体 系 结 构软 交 换 技 术 建 立 在 (’网 的基 础 上 "将 控 制 $交 换 $业 务 和 接入 3个 功 能 平 面 完 全 分 离 " 并 利用 一 些 具 有 标 准 接 口 的 网 络 部件 去 构 建 这 3个 功 能 平 面 & 这 些网 络 部 件 分 布 在 (’网 络 中 "利 用标 准 接 口 互 联 互 通 "构 成 一 个 开放 的 $标 准 的 $分 布 式 的 体 系 结构 "为 实 现 (网 络 即 交 换 )创 造 了前 提 &软 交 换 的 体 系 结 构 如 图 37所 示 &#$% 控 制 平 面控 制 平 面 的 主 要 功 能 是 呼叫 控 制 功 能 "即 实 现 基 本 呼 叫 的建 立 $维 持 与 释 放 "包 括 呼 叫 处理 $连 接 控 制 $智 能 业 务 呼 叫 触发 检 出 和 资 源 控 制 等 &控 制 平 面 的 主 要 网 络 部 件是 软 交 换 设 备 & 它 是 (’网 络 的 核心 控 制 设 备 "软 交 换 设 备 一 般 为一 台 或 多 台 商 用 服 务 器 "其 功 能主 要 由 软 件 来 实 现 &#%% 交 换 平 面交 换 平 面 为 媒 体 的 承 载 连 接平 面 " 它 提 供 可 控 带 宽 和 可 控 服务 质 量 的 传 输 通 道 " 将 各 种 所 承载 的 媒 体 #图 像 $语 音 和 数 据 %选!" 应 用 服 务 器 等软 交 换 设 备媒 体 网 关 ##!%#$#%图 34 56。