波長交換

波長光路交換是指光信號在網絡節點中不經過光電轉換，直接將所攜帶的信息轉移到另一個任意指定的波長。波分光交換能充分利用光纖的帶寬。它利用了N個波長，每個輸入的光波被可調諧激光器(TL)變成λ1...λN中的某一個波長的光波，用星型耦合器將這N個光波混合，利用輸出端波長可調諧光濾波器(TF)分別選出所需波長的光波，從而實現了這N個光波的交換。波分光交換的優點為：各波長信道比特率具有獨立性，可交換各種速率的帶寬，交換控制電路運行速度不必很高。波分光路交換是光路交換機的一‘種，它和空分光交換、光時分交換等結合產生的複合光交換在實際的研究和開發中取得很大進展，如ALCATEL公司的光子ATM交換機、日本NEC、德國西門子、英國BT、愛立信公司都推出了相應的光交換解決方案。

波長光分組交換可分為三個功能塊即波長選路由功能塊、光緩存功能塊和光交換功能塊。波長選路由功能塊，完成分組的首部提取，對照路由表完成地址解析，主要包括光電轉換、定時同步、電域的分組分析與控制和波長變換器幾個部分。光緩存功能塊，要保證交換機的高速大容量高速緩存是關鍵，由於還沒有全光RAM，光緩存只能是由電控制的光纖延遲線陣列完成，用電信號來控制光開關選通不同的光纖長度(對應時間)，從而完成不同的存儲時間。交換功能塊，完成分組交換，交換矩陣採用空分矩陣。波長選路由功能塊，有兩種實現方法，採用高速光開關從IP信號直接提取路由，以便實現光IP，另一種光電混合式也就是我們這裏介紹的，端口數為i的光纖攜帶WDM信號經解複用器分為λ1...λN波長的光信號分別經光電變換進行分析和控制，為提高速度，分析控制電路採用類似線速路由器的專用集成電路芯片(ASIC)，其輸出的電控信號控制同步定時並根據路由選擇策略決定分組的去向(即確定波長子集中的波長)，同時控制波長變換器，實施波長選路由。N條路由的分組都通過光緩存排隊，以保證任意時隙任意輸出波長上只有唯一確定的分組。 ^[1] 

波長交換光網絡(WSON，Wavelength Switched Optical Network)是IETF標準組織倡導的目前0TN的骨幹傳送網和第三代全光網智能波分標準，即基於WDM傳送網的ASON，除了傳統的ASON的功能外，主要解決波分網絡中光纖/波長自動發現、在線波長路由選擇、基於損傷模型的路由選擇等問題。其主要功能包括：

①光層資源的自動發現：光層波長資源發現，主要包括各網元、各線路光口已使用的波長資源、可供使用的波長資源等信息。

②波長業務提供：自動、半自動或手工分配波長通道，並確定波長調度節點，避免波長衝突問題。路由計算時智能考慮波長轉換約束、可調激光器、物理損傷和其他光層限制。

③波長保護恢復：支持抗多點故障，可提供OCh l+1/(1：N)保護和永久1+1保護等，滿足50 ms倒換要求；可實現波長動態/預置重路由恢復功能，但目前恢復時間可實現秒級。 ^[2] 

波長交換主要應用於特定的科學應用。很多科學應用如高能物理、天體物理、生物物理、大氣物理、地球物理等都有巨大的數據量要求在網絡上傳輸。為了簡便，我們簡稱有大數據量傳輸要求的這些科學應用為大科學應用。如果讓這些大科學應用的數據傳輸與常規的用户數據傳輸走相同的互聯網信道，使用相同的傳輸協議，則既不利於常規用户，也不利於這些大科學應用。對常規用户，它們的數據包參與大數據流一起排隊，將感受到網絡的極度忙碌，延遲大幅度增加，實時性能很差；對大科學應用，常規的數據包轉發方法效率很低，速度很慢，滿足不了要求。光交換技術的主要目的是想把大科學應用從普通互聯網應用中分離出來，為大科學應用建立特殊的光通路(light path)。這樣做對雙方都有利。 ^[3]