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摘要：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)�；�"瓶頸"。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。
關(guān)鍵詞：光交換；微機(jī)電光開關(guān)；循環(huán)陣列波導(dǎo)光柵；波長選擇開關(guān)
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(jì)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(shí)代"的來臨，數(shù)據(jù)的價(jià)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"[1]。
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(gè)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[2-3]。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(dòng)了"信息高速公路"的發(fā)展進(jìn)程，時(shí)至今日，仍未停歇。
（1）路由器
路由器是一種基于IP 分組的存儲(chǔ)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(gè)40 Gb/s 的線卡插槽，是當(dāng)時(shí)業(yè)界唯一可以擴(kuò)展到92 Tb/s 的電信級路由系統(tǒng)。時(shí)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。
