資料介紹
為了實(shí)現(xiàn)更大容量的光交換,需要突破矩陣光開關(guān)的規(guī)?;捌款i”。微機(jī)電光開關(guān)(MEMS)、循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵(CAWG)、波長選擇開關(guān)(WSS)等具有多端口規(guī)?;卣?,能夠?qū)崿F(xiàn)良好的模塊化擴(kuò)展,具有使交換容量倍增的潛力。MEMS、CAWG、WSS 在大型數(shù)據(jù)中心、大容量光交叉連接、靈活柵格光分插復(fù)用等系統(tǒng)的應(yīng)用中具有獨(dú)特優(yōu)勢和良好前景。
大容量光交換的需求來自于網(wǎng)絡(luò)流量的迅猛增長,尤其是互聯(lián)網(wǎng)流量的指數(shù)式增長。自從1993 年提出“信息高速公路”以來,引發(fā)了全球建設(shè)“信息高速公路”的浪潮,發(fā)展到今天,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)完全取代話音業(yè)務(wù),成為網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)視頻、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)一步加速了這一進(jìn)程,至此,互聯(lián)網(wǎng)流量以40%復(fù)合年均增長率增長。
隨著2012 年又提出了“大數(shù)據(jù)時代”的來臨,數(shù)據(jù)的價值更加豐富,數(shù)據(jù)的種類更加多樣,進(jìn)一步加劇了數(shù)據(jù)流量的“爆漲”。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的處理能力一直是“信息高速公路”的“瓶頸”,此問題已愈加突出,迫切需要研究和發(fā)展新型大容量的節(jié)點(diǎn)處理技術(shù)。學(xué)術(shù)界主要從兩個方面進(jìn)行了探索。其一,以分組交換為核心的集群式大容量路由器技術(shù),不斷地提高路由器的吞吐量,十余年來從吉比特每秒發(fā)展到太比特每秒量級,即將邁入帕比特每秒量級。其二,以電路交換為核心的大容量電交叉和光交叉系統(tǒng),亦從吉比特每秒量級發(fā)展到太比特每秒量級量級,但從公布的數(shù)據(jù)來看,其最大容量仍落后于路由器。本文將對此兩方面做簡單回顧,然后,重點(diǎn)探討后者的關(guān)鍵技術(shù)、大容量擴(kuò)展方法與典型應(yīng)用示例。
1 交換容量增長之路
為了應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)流量的指數(shù)式增長,業(yè)界一直沒有停止追求大容量節(jié)點(diǎn)交換的努力,細(xì)分為3 條技術(shù)路徑:路由器(IP)、光傳送網(wǎng)(OTN)、光交叉連接(OXC),形成了你追我趕之勢,如同“龜免賽跑”,強(qiáng)有力地推動了“信息高速公路”的發(fā)展進(jìn)程,時至今日,仍未停歇。
?。?)路由器
路由器是一種基于IP 分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),是互聯(lián)網(wǎng)的基石,自20世紀(jì)90 年代中后期發(fā)展以來,可謂進(jìn)步神速。
2004 年,思科公司推出了電信級路由系統(tǒng)(CRS-1),因其創(chuàng)紀(jì)錄的超大吞吐量而被收入《吉尼斯世界記錄大全》。它基于集群方式,采用三級自路由Benes 架構(gòu),最多可以支持1 152 個40 Gb/s 的線卡插槽,是當(dāng)時業(yè)界唯一可以擴(kuò)展到92 Tb/s 的電信級路由系統(tǒng)。時隔6 年之后,2010年,思科又宣布推出CRS-1 的升級產(chǎn)品-- 新型運(yùn)營商級路由系統(tǒng)(CRS-3),流量處理能力是其前身CRS-1 的3 倍多,最高可達(dá)322 Tb/s。
此時,中國的路由器研發(fā)生產(chǎn)能力也有了重大突破。2009 年,中國設(shè)備供應(yīng)商宣布推出采用自主芯片的超大容量集群路由器ZXR10 T8000,可提供1 024 個100G 接口,最高交換容量可達(dá)200 Tb/s。2012 年,中國設(shè)備供應(yīng)商推出的高性能核心交換機(jī)具備無阻塞三級CLOS 交換架構(gòu),業(yè)務(wù)板卡與交換網(wǎng)板正交設(shè)計,實(shí)現(xiàn)多級多平面交換,單槽位支持2T 帶寬(可平滑演進(jìn)至4T),整機(jī)容量提升至64 Tb/s 交換容量。
?。?)光傳送網(wǎng)
光傳送網(wǎng)對各種高速傳輸?shù)臅r分復(fù)用信號進(jìn)行封裝、交叉、分插、疏導(dǎo)和傳輸,是“信息高速公路”的基礎(chǔ)性承載平臺。
2007 年,中國設(shè)備供應(yīng)商宣布推出OTN 產(chǎn)品,高端系統(tǒng)集成了可重構(gòu)光分插復(fù)用(ROADM)、太比特統(tǒng)一交換、自動交換光網(wǎng)絡(luò)/通用多協(xié)議標(biāo)記交換(ASON/GMPLS)智能控制、100 Mb/s~100 Gb/s 全顆粒調(diào)度、10~400 Gb/s 高速傳送等功能,單子架12.8 Tb/s 交叉的超大容量調(diào)度,未來可擴(kuò)展至20 Tb/s+ 交叉。但是,總體上OTN 容量都不及路由器的容量322 Tb/s,相差一個量級。
?。?)光交叉連接
光交叉連接直接在光層提供波長顆粒的透明交換,其發(fā)展歷程可謂起伏曲折,在發(fā)明了三維微機(jī)電光開關(guān)(MEMS)之時發(fā)展到頂峰,最后演變成今天的多維度ROADM。
早在1999 年11 月,原朗訊公司以貝爾實(shí)驗(yàn)室技術(shù)-- 微機(jī)械光開關(guān)(MEMS)為基礎(chǔ),推出了256×256全光交叉連接--WaveStar LambdaRouter,是當(dāng)時世界上第一個可商用化的全光交叉連接系統(tǒng),作為當(dāng)時光通信會展的一顆明星而轟動一時。
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