集群光交换技术的超大容量解析.pdf

简介：
本文探讨了集群光交换技术在实现网络超大容量传输中的应用与挑战，分析了解析效率及系统优化策略。 随着互联网的快速发展，我们已经步入了Web2.0时代，在这个时代里用户不再仅仅是内容消费者，而是成为内容创造者。这种转变催生了大量的用户生成内容（UGC），并结合高清技术产生了海量数字信息。预计在未来十年内，数据量将增长270倍，网络流量则会激增500倍。 这一现象给运营商的网络带来了前所未有的挑战：不仅需要提供巨大的计算和存储能力来处理这些大量增加的数据，还需要高效地管理它们。为了应对这种挑战，互联网路由器端口速率正从100GE迅速过渡到400GE甚至更高的水平，并要求传输网能够支持T比特级别的光传输管道及P比特级的业务交换能力。 传统传送网络在交换容量、节能减排和设备空间体积等方面面临诸多难题。根据Nielsen定律预测，OTN（光传送网）集群在2015年能达到60～120T的交换容量，在2020年则可能达到450T至800T之间。未来的发展趋势是向超大规模集群光交换和多层次融合方向迈进，通过实现L0到L2层面的全面整合来提升交换能力、减少光电转换（OEO）及电交换环节，从而降低能耗并节约成本。 华为公司提出了一种全光交换解决方案，在边缘节点执行OE转换，并在核心节点实施子波长动态线路交换。该方案将IPbypass至光层，以此减轻核心路由器的容量负担和耗电量。利用光突发子波长交换及超大端口光电交叉连接器（OXC），能够构建支持10P级交换的核心节点设备，既能满足未来全光网络的需求，又兼容现有的密集型波分复用(DWDM)传输网。 PPXC(Photonic Packet Cross Connect)，即一种用于大规模集群化光交换的技术方案。它由线路框(CLC)和集中式交换单元（CCC）组成。作为多层CLOS架构的网络交换系统，数据分配与聚合发生在CLC中；第一级及第三级交换单元位于CLC内，而第二级则在CCC里完成。 PPXC采用OBTN(光突发传输网)技术来实现子波长级别的光层交换，其操作粒度为固定大小的光包（OB）。在线路卡上将数据拆分为多个ODU0，并于交换单元中基于ODU0进行一级交换。每个ODU0被封装成一个OB，在特定时隙内由快速可调激光器(FTL)突发传输至OXC以完成交叉操作；在接收端，通过宿端线路卡执行OB的接受、解帧以及第三级交换和重组。 PPXC的核心模块是全光处理单元，该部分包含大容量AWG（阵列波导光栅）及快速光开关。每个时隙内一个特定波长承载着一个OB；不同时间点上可选择使用λ1至λ80中的任意一束作为传输通道。通过交叉配置算法确定何时何地应用哪个频段。 PPXC的关键组件包括FTL、大端口AWG及快速光开关（FOS）。其中，FTL能在20微秒内切换到80个不同波长之间，并且线路速率超过12.5Gbps。这些设备均采用市面上可购得的商用产品，性能领先于行业标准。 在2012年3月举行的美国光纤通讯展览会及研讨会上，华为展示了一款容量达10P（即10,000T）级别的全光交换原型机PPXC，这是当时业界最大规模的产品。通过这些技术手段，未来的传输网络将能够有效应对因互联网内容激增带来的挑战。