通信设备分组交换论文

本科毕业论文 时间:2018-01-19 我要投稿

  通信设备分组交换论文【1】

  【摘 要】文章作者结合自身多年实践经验,重点对通信设备分组交换技术进行了深入的探究与分析,指出通信建设接入层设备接口需求、原理、QOS技术以及实现方案,并且又以光纤通信为例,更详细的阐述了设备分组交换技术,希望可以对读者产生一些积极影响,加快我国通信事业的发展。

  【关键词】通信设备 接入层 分组交换技术

  一、前言

  近年来,由于科学技术的迅猛发展,从而使网络朝着全IP化方向快速发展。

  但是,由于上层网络承载量的增大,进而给网络传输带来很大压力。

  近来,很多通讯运营商引入了一种新技术,即PTN技术。

  此技术是数据技术和传输技术的一个融合,使基础运营商网络设施获得各方面技术优势,从而提升今后部署新应用有较强的灵活性,大大降低运营成本,充分利用现有网络,可见,此技术拥有很多技术优势。

  并且,未来传输网也将是以分组交换技术为核心的网络。

  而这不仅是技术发展需求,又是产业发展的内在需求。

  因而,在网络传输中,边缘接入层将是一个极其重要的环节。

  文章作者将通信设备应用的分组交换技术予以深入分析。

  二、接入层设备接口需求

  通常情况下,由传统SDH设备所提供的支路接口常见的包含以下三种,如:ATM与TDM接口和以太网接口。

  所以,在现有网络环境下,涉及到大量3G数据业务与大客户接入业务,因而在网络的接入层中,以太网接口是一种不可缺少的接口,并且话音业务也极其重要,这样一来,应用ATM接口数量会逐渐变少。

  因为,在接入层PTN设备中,主要采用的是TDM接口与以太网接口,主要为大客户、写字楼等提供相应的接入服务。

  有时也可和3G基站相互对接,以便满足各种新业务需求,如:IPTV、三重播放等。

  三、接入层设备基本原理

  现阶段,备受业界高度关注的分组交换技术主要有两种,即PBT与MPLS-TP。

  而文章作者重点对MPLS-TP分组交换技术接入层设备与以论述。

  在接入层设备引入以太网业务后,可根据业务流进行分类,从而为用户提供等级不同的传送服务。

  由客户侧和以太网数据业务相接,再传送到网络侧之后,便可添加一个MPLS标签。

  这种标签主要包含两类,即PW标签与隧道标签。

  其中,在MPLS中,应用隧道标签的主要目的是为把接收到的数据桢传送到到各个分组交换设备当中,而应用PW标签的主要目的是将接收到的数据桢再传送到客户侧。

  在完成分类操作之后,便会将数据传送到入口流量监管模块,其主要目的是为控制网络流量的运行速率。

  一般来说,大多数情况下都是应用接入速率控制技术对网络流量速率实施监督和管理,确保其不大于既定的流量速率。

  事实上,这种接入速率控制技术使用的是令牌桶算法,这样用户相结合自身需求自行设定令牌桶容量。

  如果报文完全符合事先所设定的匹配规则,那么便可继续进入到令牌桶内予以深入处理;如果和匹配规则不相符合,那么不需要再进入到令牌桶内予以处理,而是直接进发送。

  然而,对于由令牌桶所处理过的报文来说,在令牌容量足够的情况下,可继续发送报文;反之,则直接将报文予以丢弃。

  四、接入层设备应用的QOS技术

  在通信正式建设阶段,由于分组业务流具有明显的突发性特征,因而,PTN设备可利用统计复用法来传送数据。

  在确保各优先级业务CIR基础上,将空闲宽带严格遵循优先级与EIR原则予以分配,这样一来,不仅可满足各种搞优先级业务性能需求,而且有可实现共享空闲宽带的目的,从根本解决传统TDM技术宽带不能共享、不支持突发业务等的问题。

  五、实现接入层设备的方案设计

  (一)整体方案设计

  对于地理位置偏远且十分分散的客户、写字楼等,利用分组交换设备可提供TDM业务与数据业务接入服务。

  交换芯片要使用低交叉容量;借助FPGA可实现OAM功能;将交换芯片端口连接到数据转发平面;另外,利用FPGA将数据平面和管理平面相连接,这样一来,可将数据业务和管理信息进行处理和传送。

  其整体设计方案主要是4FE+2GE接口方案。

  其中,客户侧的接口采用4FE口,而网络侧接口则采用2GE口。

  其中,业务接口由客户侧接口接入,再严格按照分类规则吧业务划分到各个流荡着,而在出口处,也就是网络侧再添加一个MPLS标签,在MPLS网络当中传输业务。

  此外,在交换路径当中,业务在经过隧道标签处理后才允许转发。

  而在分组交换设备中,PW标签主要是为将数据桢发送到既定客户侧。

  2GE接口既可构建环网拓扑结构,又可构建链式拓扑结构。

  (二)降低功耗的对策

  现阶段,全球能源急剧短缺和环境压力增大的情形下,我国移动通信公司积极倡导和落实了节能减排的号召,主要目的是尽可能降低通信产业对环境发展所产生的副作,最终实现资源的优化配置和使用。

  所以,设备损耗是各个通信运营商高度关注的一个焦点问题。

  但是,因接入层设备站所有采购设备比例非常大,我们完全有必要应用降耗策略。

  而降低能耗常采用的控制策略主要对设备软件和硬件予以控制。

  主要包含四种方法:第一,关闭未使用的光模块激光器,也或是直接将光模块予以拔出;第二,在FE物理端口处支持软件下电的情况下,在不用时刻将其设置在下电状态,以便达到节约功耗的目的;第三,若线路接口未使用,则可在网管中设定“不使能”,以便功耗的降低;第四,通常在系统内部,会设置几个直流风扇,若磨损十分严重,那么会进一步增大系统的总能耗,因此,针对磨损十分严重的风扇,必须及时进行更换,这样可进一步减少能耗。

  六、光纤通信设备分组交换技术的探究

  (一)光纤通信发展现状

  光纤通信历史最好可追溯到古时“烽火台”以及“旗语”等信号传递。

  不过,真正意义上的光通信史却非常短。

  在19世纪80年代初,贝尔便发明了“光电话”。

  它是使用光波来传递语音信息。

  由此说明,光波具备传递信息的可能性,因而人们便开始进入道了光通信时代。

  直到20世纪90年代,光纤通信又取得了一次质的飞跃。

  当时,EDFA技术以及WDM技术发展相对要成熟一些,出现了第四代光纤通信系统。

  这样,系统传输速率由最初的单波长2.5Gb/s与10Gb/s发展到波长为Tb/s数量级。

  现阶段,经过几十年的不断发展,使得光纤通信的带宽和通信量都增大了,又降低了损耗等,这些优势可支持通信业务量的增多,是现今网络发展不可缺少的一项技术。

  同时,也为今后网络的发展提供可靠的基础支持。

  (二)关于光互联网络的整体概述

  1.光分组交换技术

  光分组交换技术指的是将光分组当作最小交换颗粒。

  此技术所具有的优势有很多,如:容量大、速率快以及格式透明等,而这对今后不同数据类业务发展有是极其重要的。

  这主要是由于光分组交换技术能够提供无限传输或者是端到端的传输。

  通过大量实践证明,这种技术优势在于其带宽利用效率非常高,更好的满足用户的各种需求。

  2.光突发交换技术

  然而,当前光分组交换技术在光储存以及缓存等方面存在着问题。

  而针对此情况,有人又提出一种新技术,即光突发交换技术。

  从理论上分析,此技术不需要设置专门的光储存以及缓存单元。

  经过证实,这种技术是网络颗粒在光分组交换技术和光路交换之间的一种新型交换技术,主要特征是将数据分组以及控制分组予以传送,不过它在时间与信道方面都为分离状态,并且应用单向资源预留机制,将光突发当作最小的交换但愿。

  可以说,光突发交换技术从根本上解决光分组交换技术存在的缺陷问题,并且光开关与缓存的要求非常低,最重要的是还可支持突发性分组业务的运行。

  光突发交换技术的设计思想要求控制分组必须先于突发数据的传送,有效弥补交换节点处信号处理引发出时延问题,这样一来,可确保分组在传送到节点位置时,便完成了控制交换矩阵,同时还建立多个链路。

  但是,对突发数据来说,交换节点位置处,业务传输采用全光交换透明制度,尽可能把对光缓存器要求降到最低,这样一来,便规避了当前光缓存器技术发展不够成熟的缺陷。

  3.光标签交换技术

  从某种程度来说,尽管光突发交换技术能够克服光储存于缓存问题,不过,由于光逻辑技术发展不成熟,因而,在光网络发展中,依然存在着高速报头等问题。

  但是,从理论上分析,光分组技术以及光突发技术都是在路由转发基础上而实现的,所以,在计算报头过程中,相对要复杂。

  并且,在光突发交换技术协议当中,不能保证科学、合理的设置偏置时间。

  针对上述问题,常见的设计思路是要将光网络报头处理复杂性予以简化。

  所以,现阶段,在光交换发展领域,人们重点是把MPLS概念逐渐向光网络发展方向予以扩展,这样便出现了光标签交换。

  此种交换技术的主要思想为在光网络当中,借助光标签构建其传输路径,以免出现由路由来处理复杂路径的问题,同时更能大大提升数据交换速度。

  (三)光分组交换网络关键技术探究

  1.时钟提取技术

  在光分组交换技术中,最为关键的就是光分组时钟提取技术。

  例如:光分组、储存以及光信号所采用的传输方式等都是和光分组时钟提取紧密相关的。

  此外,也可将光分组时钟提取技术应用在高速报头处理以及光逻辑应用方案设计当中。

  一般来说,若按照提取机制进行划分,时钟提取方案主要划分成三类,即电时钟提取、光与电的混合提取以及全光时钟提取。

  2.标签复用与分离技术

  在光分组技术的网络节点输入接口位置,分离报头是一重要功能。

  那么怎样将报头和数据分组相互分离,这又和报头复用技术紧密联系在一起。

  通常来说,最初在分组时可加带bit的报头信号。

  不过,为不断优化报头处理技术,常会使用光标签交换技术,随之标签和数据信号复用技术也逐渐迅猛发展起来。

  3.报头处理技术

  现如今,在光分组交换网络当中,其处理报头形式包含两种,即电域与光域。

  其中,电域的处理通常是在FPGA基础上而实现的,这主要是由于实践应用中FPGA的最高处理速度为1.5GHz,甚至还出现了在实验室FPGA产品可达到20GHz的产品。

  在利用此方式处理报头时,优势是由于电域信号处理技术发展逐渐趋于成熟,能够准确、快速的处置较复杂的逻辑运算。

  但从整体来说,电域报头处理速率依然低于光纤信号传输速率。

  所以,通常会选用低速报头,这样才能保证报头信号速率与FPGA处理速率相互匹配。

  光域报头处理通常会应用到光逻辑器件,所以,我们也可细分成两种,即光组合逻辑以及光时序逻辑。

  但是,当前无论在哪一种光逻辑方案当中,都存在着一些问题。

  如:在光组合逻辑层面,使用的器件体积偏大,而且继承性也较差。

  另外,SOA噪声系数过大,在经过多级SOA级联之后,其信号噪声会更加恶化,直接对级联性产生极大的影响。

  然而,在光时序逻辑层面,由于现阶段光触发器速率量级在ns级,因此,完全体现不出处理光域信号速率方面的优势。

  现阶段,因光逻辑始终都处在半加器与单个光触发器水平,因此,不能快速处理相对复杂的报头。

  4.可集成光开关矩阵

  在光网络当中,光开关是一非常重要的器件。

  尽管到目前为止,研究者对光开关和开关矩阵研究时间超过二三十年,但是,因其器件材料、器件原理、工艺等的发展,从而使得光开关和开关矩阵类型朝着多元化角度发展。

  一般的,由于不同光开关其工作原理以及采用的技术都有很大差异,因而常将其应用在不同场合当中。

  例如:机械光开关的消光比高、串扰低,而光空开关的开关速度非常快。

  不过,在光网络中,构建光交换矩阵,要求光开关的集成性应用非常可靠。

  七、结束语

  总体来说,近几年,由于人们对网络宽带需求的逐年增大,现阶段,尽管其光纤传输量可达到几十Tb/s,但是,分组交换技术是英雄网络速度发展的主要问题。

  所以,当前在通信领域,光纤通信是研究的重点内容,而在光网络当中,光分组交换技术以及光突发交换技术等都是研究的热点话题。

  文章作者结合自身多年实践经验,重点对通信设备分组交换技术进行了深入的探究与分析,指出通信建设接入层设备接口需求、原理、QOS技术以及实现方案,并且以光纤通信为例,对设备分组交换技术予以详细阐述,以期对今后通信分组技术的应用提供更多有价值的参考与借鉴。

  与此同时,保证我国通信事业持续、稳定的发展,为用户提供高质量的服务,满足用户的各种需求。

  参考文献:

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