光路由器核心模块OXC交换阵列的实验开发与性能分析

摘要

随着Internet的迅猛发展以及Internet数据业务量的爆炸性持续增长，在网络连接方面迫切需要扩大网络容量。同步光纤网难以承受Internet如此巨大的业务量。密集波分复用技术应运而生，未来的骨干网络将步入一个全光网的时代[1]。全光网带宽巨大，处理速度高，必然要求未来的路由器向着具有更高的传输速率以及更大的传输带宽的方向发展。不仅如此，它还应很好地解决以往路由器中长期困扰人们的服务质量、流量控制和价格昂贵问题。尽管采用硬件替代软件实现路由器使路由器性能提高了好几个数量级，电子处理器的设计模式仍然不能满足日益增长的网络流量和带宽需求。在数据信号的传输领域，用光纤取代电缆是网络带宽几乎达到无限，每根光纤上能承载的光波长数量还每年增加一倍，当数据传输带宽增长近100万倍时，电子器件的带宽同期增加近100倍，这样的发展差距产生的网络瓶颈集中在核心路由器上。针对这样的问题，很多厂商开发出光路由器[2]。 本论文主要研究光路由器系统，通过在实验室搭建模拟的路由器系统，了解和把握光路由器的技术与工作原理。根据控制方式的不同，先后搭建了两个试验系统。第一阶段的试验系统是采用的全互连控制方式，存在同步控制效率低、连线复杂、数据交换存在阻塞、系统规模升级困难等几个方面的缺陷。为克服这几大不足，我们对每个问题所涉及到的模块都进行了重新设计，控制方式改用了集中仲裁控制，采用单独的PC充当控制机，以基于有向图的算法对光开关交换矩阵的拓扑结构进行了重新设计，连线结构采用总线方式，大大简化了系统的连线复杂程度。本论文对两个阶段试验系统的性能进行了仿真分析，通过数据交换时延的比较，能够直观的看出改进后的第二阶段试验系统的性能明显优于第一阶段系统，初步建立起了光路由器试验系统的雏形。 本论文研究的内容源于重庆市教委项目《光路由器系统的研制》。论文所设计的集中仲裁控制系统，所使用的光开关元件数比较少，实现了无阻塞的数据交换，并设计了相应的通信协议，具备优先级控制，在一定程度上保证了输出端出现冲突的情况下，仍然能够进行无阻塞的数据交换。

目录

文摘

英文文摘

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引 言

第一章全光网络的概念

第二章光插/分复用技术以及光交叉互连技术

第三章光路由器

第四章光路由器系统设计

第五章试验系统性能仿真

全文总结

致谢

攻硕期间从事的科研工作及取得的研究成果

参考文献