摘要:為了實現(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)用中具有獨特優(yōu)勢和良好前景。
關(guān)鍵詞:光交換;微機電光開關(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、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等進一步加速了這一進程,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,進一步加劇了數(shù)據(jù)流量的"爆漲"[1]。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的處理能力一直是"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)點處理技術(shù)。學(xué)術(shù)界主要從兩個方面進行了探索。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,重點探討后者的關(guān)鍵技術(shù)、大容量擴展方法與典型應(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)點交換的努力,細分為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",強有力地推動了"信息高速公路"的發(fā)展進程,時至今日,仍未停歇。
。1)路由器
路由器是一種基于IP 分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),是互聯(lián)網(wǎng)的基石,自20世紀90 年代中后期發(fā)展以來,可謂進步神速。
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,是當時業(yè)界唯一可以擴展到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322 Tb/s。