通信工程師基于WDM的航電光交換網(wǎng)絡(luò)研究[2]

光分組交換的交換粒度為單個(gè)數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)報(bào)的處理為全光方式。光分組交換按照信令傳輸方式可以分為光分組交換（OPS）和光突發(fā)交換（OBS）；其不同之處在于，OBS突發(fā)包的長(zhǎng)度可以是固定的，也可以是變化的，其顆粒大于光分組。近幾年，國(guó)內(nèi)的華為和烽火等公司在光交換領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究，取得了豐富的成果；北京市通信公司采用北電網(wǎng)絡(luò)OPTeraDX光交換機(jī)完成的長(zhǎng)途光傳輸系統(tǒng)也投入商業(yè)服務(wù)。

傳統(tǒng)電交換設(shè)備體積大、能耗高，已成為現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i，而波長(zhǎng)交換避免了光電轉(zhuǎn)換，同時(shí)為通信節(jié)點(diǎn)對(duì)之間建立直接相連的波長(zhǎng)路徑，更好的滿(mǎn)足了航電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需求；波長(zhǎng)交換以其交換速度快、體積小、能耗低等特點(diǎn)，能更好的滿(mǎn)足航電系統(tǒng)的應(yīng)用要求。

3.航電光交換網(wǎng)絡(luò)研究

國(guó)內(nèi)對(duì)WDM技術(shù)和光交換技術(shù)的研究與應(yīng)用主要集中在民用通信領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)是帶寬的增大與傳輸信息量的提高，而適應(yīng)航空電子環(huán)境的高可靠性WDM技術(shù)和光交換技術(shù)的研究基本上處于起步階段。相比民用通信領(lǐng)域，航電WDM技術(shù)和光交換技術(shù)除要求帶寬與傳輸信息量提高之外，還要求滿(mǎn)足航電多種通信速率的光發(fā)送機(jī)與接收機(jī)，WDM光網(wǎng)絡(luò)的高可靠性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法等，同時(shí)對(duì)航電系統(tǒng)特殊環(huán)境下的應(yīng)用提出了更高的要求。

基于WDM的航電光交換網(wǎng)絡(luò)研究包含以下方面：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性技術(shù)，交換機(jī)與節(jié)點(diǎn)機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)配置及管理技術(shù)。

針對(duì)新型航電系統(tǒng)的要求，構(gòu)建高速率，可擴(kuò)展，具有容錯(cuò)能力和快速重構(gòu)能力的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；根據(jù)WDMLAN標(biāo)準(zhǔn)思想，將航電光網(wǎng)絡(luò)分為光骨干網(wǎng)（OBN）和光接入網(wǎng)（OAN）兩部分，在OBN中采用波長(zhǎng)路由和交換技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，通過(guò)OBN連接多個(gè)OAN,實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互連。

通過(guò)對(duì)光開(kāi)關(guān)（OSW），平面光波導(dǎo)分路器（PLCS），光分插復(fù)用器（OADM），波分復(fù)用器（MUX），波分解復(fù)用器（DEMUX）等光網(wǎng)絡(luò)元素的研究，構(gòu)建出網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)模型，節(jié)點(diǎn)機(jī)模型；交換機(jī)和節(jié)點(diǎn)機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分，通過(guò)研究光交換機(jī)波長(zhǎng)分配策略，路由算法及網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)模型；通過(guò)研究波分復(fù)用，解復(fù)用技術(shù)，光發(fā)射機(jī)，接收機(jī)技術(shù)等，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)模型。

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各信道的傳輸情況，在發(fā)送端，插入本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的光監(jiān)控信號(hào)，在接收端，將接收到的光信號(hào)分波，輸出光監(jiān)控信號(hào)和業(yè)務(wù)信道信號(hào)；網(wǎng)絡(luò)配置系統(tǒng)通過(guò)對(duì)波長(zhǎng)的配置，在光接入網(wǎng)中的光網(wǎng)絡(luò)接入（ONA）之間建立波長(zhǎng)路徑，利用光交叉連接（OXC）進(jìn)行波長(zhǎng)交換，利用光分插復(fù)用器（OADM）進(jìn)行波長(zhǎng)通道的輸入和輸出；實(shí)現(xiàn)對(duì)通信節(jié)點(diǎn)尋找數(shù)據(jù)傳輸路徑，為路徑分配波長(zhǎng)，支持路徑的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)發(fā)生重構(gòu)時(shí)，系統(tǒng)功能節(jié)點(diǎn)的重新分布導(dǎo)致通信鏈路也需要相應(yīng)的進(jìn)行重新配置，實(shí)現(xiàn)路由和波長(zhǎng)分配方案間的變更。

網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控機(jī)制、硬件冗余層次與方法、故障處理等，主要利用冗余的波長(zhǎng)建立備份路徑（保護(hù)路徑），在工作路徑出現(xiàn)故障時(shí)，啟用備份路徑通信，從而提高網(wǎng)絡(luò)的生存性和可靠性。

圖2一種光交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

航電環(huán)境的特殊性及其對(duì)系統(tǒng)和元器件要求更為苛刻，因此航電環(huán)境下光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要比商用環(huán)境下的發(fā)展緩慢，在光纜逐漸取代電纜成為航電系統(tǒng)的主要通信傳輸媒介后，WDM技術(shù)受到了業(yè)界的普遍重視；WDM技術(shù)和光交換技術(shù)主要器件逐漸趨于成熟，商業(yè)的廣泛應(yīng)用給航電應(yīng)用積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具備在航電系統(tǒng)應(yīng)用中規(guī)模小、實(shí)時(shí)性等優(yōu)勢(shì)；隨著光纖通道在航電系統(tǒng)的進(jìn)一步應(yīng)用，具有更高速率和可靠性的WDM和光交換技術(shù)應(yīng)用勢(shì)在必行。

4.結(jié)語(yǔ)

在航電光纖網(wǎng)絡(luò)中引入波分復(fù)用技術(shù)，在保持原有光纖通道傳輸?shù)幕A(chǔ)上，引入光交換技術(shù)，既提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬和靈活性，又適應(yīng)了航電光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了航電光纖網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)度。該系統(tǒng)的建立，最終將實(shí)現(xiàn)航電環(huán)境中大容量，高速率的數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸，成為下一代航空電子系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵。

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