（通信与信息系统专业论文）基于gmpls的光标记交换技术的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 期：鲨垒：圣：里 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：星笙剀导师签名： 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 2 缩略语一览表4 第一章绪论5 1 1 光标记交换技术。5 1 1 1 光交换技术的现状及发展5 1 1 2 光标记交换技术6 1 1 3 几种典型的光标记技术方案7 1 2g m p l s 技术概述。10 1 2 1 多协议标签交换( m p l s ) ：10 1 2 2 下一代网络( n g n ) 中的m p l x s 1 1 1 2 3g m p l s 技术的产生及发展1 2 1 3 本论文的主要研究工作和组织结构1 3 1 3 1 主要研究工作。1 3 1 3 2 论文的组织结构1 4 1 4 小结1 4 第二章高速光纤通信系统中调制格式的研究1 5 2 1 影响高速光纤通信系统传输性能的主要因素1 5 2 1 1 光纤的损耗1 5 2 1 2 光纤的色散15 2 1 3 光纤的偏振模色散1 6 2 1 4 光纤的非线性效应1 6 2 2 各种调制格式的特点和产生1 7 2 2 1 调制器的选择17 2 2 2 各种调制格式的产生方法2 0 2 3 各种调制码型在光纤传输系统中的仿真模型及系统参数2 2 2 4 各调制格式在4 0 g b s 系统中的传输仿真与结果分析。2 5 山东大学硕士学位论文 2 4 1 色散容限的比较2 5 2 4 2 非线性容限的比较2 7 2 5 小结2 8 第三章基于g m p l s 的光标记交换系统中光分组包产生方案2 9 3 1 典型的光标记交换系统2 9 3 1 12 5 g b i t ss c m 光标记交换系统。2 9 3 1 2d p s k a s k 联合调制光标记交换系统3 0 3 2m a n c h e s t e r - s c m c s r z d p s k 联合调制光标记系统设计及分析3 2 3 2 1m a n c h e s t e r - s c m c s r z - d p s k 联合调制光标记系统结构。3 2 3 2 2m a n c h e s t e r - s c m c s r z d p s k 联合调制光标记系统仿真及分析3 4 3 3m a n c h e s t e r - s c m c s r z - d p s k 专用波长光标记系统设计及分析3 8 3 3 1m a n c h e s t e r - s c m c s r z - d p s k 专用波长光标记系统结构3 8 3 3 2m a n c h e s t e r - s c m c s r z d p s k 专用波长光标记系统仿真及分析一3 9 3 4 小结。4 2 第四章g m p l s 流量工程的研究“ 4 1g m p l s 中的流量工程。4 5 4 1 1g m p l s 流量工程机制4 6 4 1 2g m p l s 流量工程结构4 7 4 1 3g m p l s 对路由协议的流量工程扩展4 9 4 1 4g m p l s 对信令协议的流量工程扩展5 1 4 2g m p l s 流量工程在网络中的应用5 4 4 2 1 网络拓扑结构5 4 4 2 2 仿真结果及分析5 5 4 3 小结5 9 第五章总结和展望6 0 参考文献6 2 致谢。6 7 攻读硕士研究生期间发表的学术论文6 8 i i 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t 1 e n g l i s h a b s t r a c t 2 s y m b o le x p l a n a t i o n 4 c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 5 1 1o p t i c a ll a b e ls w i t c h i n gt e c h n o l o g y 5 1 1 1s t a t u sa n dd e v e l o p m e n to f o p t i c a ls w i t c h i n g 5 1 1 2o l st e c h n o l o g y 6 1 1 3s e v e r a lt y p i c a ls c h e m e so fo l s 7 1 2o v e r v i e wo f g m p l st e c h n o l o g y 1 0 1 2 1m u l t i p r o t o c a ll a b e ls w i t c h i n g ( m p l s ) 10 1 2 2 m l 九si nt h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k 11 1 2 3g e n e r a t i o na n dd e v e l o p m e n to f g m p l s 1 2 1 3m a i n w o r ka n do r g a n i z a t i o no f t h ep a p e r 13 1 3 1m a i nw b r k 。l3 1 3 2t h eo r g a n i z a t i o no f t h ep a p e r 1 4 1 4s u m m a r y 1 4 c h a p t e r 2m o d u l a t i o nf o r m a t si nh i g h - s p e e do p t i c a lc o m m u n i c a t i o ns y s t e m15 2 1t h em a i ni n f l u e n t i a lf a c t o r si no p t i c a lc o m m u n i c a t i o ns y s t e m 15 2 1 1f i b e rl o s s 15 2 1 2d i s p e r s i o n 15 2 1 3p o l a r i z a t i o nm o d ed i s p e r s i o n 1 6 2 1 4n o n l i n e a re i j c i e c t 。1 6 2 2t h ec h a r a c t e r i s t i ca n dg e n e r a t i o no fm o d u l a t i o nf o r m a t s l7 2 2 1s e l e c t i o no fm o d u l a t o r 17 2 2 21 f l l eg e n e r a t i o nm e t h o do fm o d u l a t i o nf o r m a t s 2 0 2 3t h es i m u l a t i o nm o d e la n ds y s t e mp a r a m e t e r so fs e v e r a lf o r m a t s 2 2 2 4t h es i m u l a t i o na n dr e s u l ta n a l y s i so fs e v e r a lf o r m a t si n4 0 g b ss y s t e m 2 5 i i l 山东大学硕士学位论文 2 4 1c o m p a r i s i o no fd i s p e r s i o nt o l e r a n c e 2 5 2 4 2c o m p a r i s i o no f n o n l i n e a rt o l e r a n c e 2 7 2 5s u m m a r y 2 8 c h a p t e r 3t h eg e n e r a t i o ns c h e m eo fp a c k e t si ng m p l s b a s e do l ss y s t e m 2 9 3 1t y p i c a lo l s s y s t e m 2 9 3 1 12 5 g b i t ss c mo l s s y s t e m 2 9 3 1 2d p s k a s kh y b r i dm o d u l a t i o no l ss y s t e m 3 0 3 2m a n c h e s t e r - s c m c s r z - d p s kh y b r i dm o d u l a t i o no l ss y s t e m 3 2 3 2 1s t r u c t u r eo ft l 】【i ss c h e m e 3 2 3 2 2s i m u l a t i o na n da n a l y s i so f t h i ss c h e m e 3 4 3 3m a n c h e s t e r - s c m c s r z - d p s kd e d i c a t e dw a v e l e n g t ho l s s y s t e m 3 8 3 3 1s t r u c t u r eo f t i l i ss c h e m e 3 8 3 3 2s i m u l a t i o na n da n a l y s i so f t h i ss c h e m e 3 9 ：；4s u m m a r y 4 2 c h a p t e r 4r e s e a r c ho ng m p l st r a f f i ce n g i n e e r i n g 4 4 4 1t r a f f i ce n g i n e e r i n gi ng m p l s 4 5 4 1 1g m p l st em e c h a n i s m 4 6 4 1 21 1 圮s t r u c t u r eo fg m p l st e 4 7 4 1 3t ee x t e n s i o n so f r o u t i n gp r o t o c o l 4 9 4 1 3t ee x t e n s i o n so fr o u t i n gp r o t o c o l 51 4 2t h e a p p l i c a t i o no fg m p l st ei nt h en e t w o r k 5 4 4 2 1n e t w o r kt o p o l o g y 5 4 4 2 2s i m u l a t i o nr e s u l t sa n d a n a l y s i s 5 5 4 3s u m m a r y 。5 9 c h a p t e r 5s u m m a r ya n d p r o s p e c t ：6 ( ) r e f e r e n c e s 6 2 t h a n k s 6 7 p u b l i s h e dp a p e r d u r i n gr e a d i n gf o rm a s t e r 6 8 i v 山东大学硕士学位论文 摘要 随着多媒体信息时代的到来，更多种类的业务信息，如话音、数据和图像信 息等需进行传输、交换和处理，更高( t b i t s ) 的传输速率、交换速率和信息储存 能力也需要得到满足，光交换技术在此方面表现出电交换无法比拟的优势，它成 为下一代全光网络重要的支撑技术之一。现代传输网中，单纯利用w d m 技术不 能从根本上克服网络节点的电子速率“瓶颈”。从整个网络结构上看，高速传输速率 与低速交换速率不能匹配，所以克服电子“瓶颈”的办法是避免在a t m 和s d h 层 而直接在d w d m 上进行i p 数据的传输，即建立全光以太网( mo v e rd w d m ) 。 在此背景下，作为建设全光以太网的基础，光标记交换( o l s ) 技术是近几年国内 外光交换技术研究的热点。 通用多协议标签交换g m p l s 是为了实现智能光网络的动态控制及满足传送 信令的要求而在传统的m p l s 基础上做的扩展和更新。g m p l s 的产生使口网和 传送网的管理不再是相互独立的，进而使口和光网络的无缝结合成为可能，所以 以g m p l s 为基础的光标记交换的研究尤为重要。 本文主要着眼于以g m p l s 为基础的光标记交换技术，进行了两方面的研究： ( 1 ) 对高速光纤通信系统中常用的几种调制格式进行分析，从抗色散和抗非 线性两方面比较了它们在4 0 g b i t s 系统中的传输性能。然后根据得到的结论提出 o l s 系统中的两种光分组包的产生方案，即m a n c h e s t e r - s c m c s r z d p s k 联合调 制光标记方案和m a n c h e s t e r - s c m c s r z d p s k 专用波长光标记方案，验证了它们 的可行性并分析各自的性能。 ( 2 ) 在第一部分中提出光分组的产生方案后，这部分主要研究对分组在网络 中转发和交换的控制，即流量工程t e 。分析了g m p l s 流量工程机制，包括其对 路由协议和信令协议进行的扩展，并通过仿真分析网络吞吐量和链路利用率两方 面的性能指标验证了g m p l s 流量工程在网络中的应用。 关键词：光标记交换；g m p l s ；流量工程；联合调制；专用波长 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ea r r i v a lo ft h em u l t i m e s ai n f o r m a t i o ne r a , ag r e a t e rv a r i e t yo fs e r v i c e i n f o r m a t i o n , s u c ha sv o i c e ，d a t aa n di m a g ei n f o r m a t i o n , n e e d st ob et r a n s m i t t e d ， s w i t c h e da n dp r o c e s s e d a n dh i g h e rt r a n s f e rr a t e ，s w i t c hr a t ea n ds t o r a g ec a p a c i t ya l s o n e e d st ob es a t i s f i e d i nt h i sa s p e c t , o p t i c a ls w i t c h i n gt e c h n o l o g ys h o w si t sa d v a n t a g e t h a tt h ee l e c t r i c a ls w i t c h i n gc a l ln o tb ec o m p a r e d , a n di tb e c o m e so n eo ft h ei m p o r t a n t s u p p o r t i n gt e c h n o l o g i e si nt h en e x tg e n e r a t i o na l l - o p t i c a ln e t w o r k i nc u r r e n tt r a n s p o r t n e t w o r k , w d mt e c h n o l o g yc a ns a t i s f yp e o p l e sn e e d sf o rb a n d w i d t h , b u tt h es i m p l eu o fw d mc a nn o tf u n d a m e n t a l l yo v e r c o m et h ee l e c t r o n i cs p e e d “b o t t l e n e c k i nn e t w o r k n o d e s f r o mt h ee n t i r en e t w o r ks t r u c t u r e ，h i g h - s p e e dt r a n s f e rr a t e sa n dl o w - s p e e d s w i t c h i n gr a t e sc a nn o tm a t c h , s ot h em e t h o dt oo v e r c o m e b o t t l e n e c k i st ot r a n s f e r d a t ad i r e c t l yi nd w d mr a t h e rt h a na t ma n ds d h l a y e r , n a m e l ye s t a b l i s h i n ga l l - o p t i c a l e t h e r n e t ( i po v e rd w d m ) i nt h i ss i t u a t i o n , a st h eb a s i sf o rb u i l d i n ga l l o p t i c a le t h e m e t , o p t i c a ll a b e ls w i t c h i n g ( o l s ) t e c h n o l o g yh a sb e c o m eah o t s p o ti no p t i c a ls w i t c h i n g f i e l db o t l la th o m ea n da b r o a d g e n e r a l i z e dm u l t i p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n gg m p l si se x t e n d e da n du p d a t e df r o m m p l si no r d e rt oi m p l e m e n tt h ed y n a m i cc o n t r o li ni n t e l l i g e n to p t i c a ln e t w o r ka n dt o m e e tt h er e q u i r e m e n to ft r a n s p o r ts i g n a l i n g t h eg e n e r a t i o no fg m p l sm a d et h e m a n a g e m e n to fi pa n dt r a n s p o r tn e t w o r kn ol o n g e ri n d e p e n d e n to fe a c ho t h e r , a n dt h e n e n a b l ei pl a y e rt oi n t e g r a t ew i t ho p t i c a ll a y e rs e a n d e s s l y , s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt o r e s e a r c hg m p l s b a s e do l s s y s t e m t h ep a p e rm a i n l yf o c u s e so nt h eg m p l s - b a s e d o p t i c a ll a b e ls w i t c h i n gt e c h n i q u e ， a n dd o e st h er c s e a r c hi nt h ef o l l o w i n gt w o a s p e c t s ： ( 1 ) a n a l y z i n gs e v e r a lm o d u l a t i o nf o r m a t si nh i g h s p e e do p t i c a lc o m m u n i c a t i o n s y s t e m ， a n d c o m p a r i n g t h e i rt r a n s m i s s i o n p e r f o r m a n c eo fa n t i - d i s p e r s i o n a n d a n t i - n o n l i n e a ri n4 0 g b i t ss y s t e m t h e n , a c c o r d i n gt ot h ec o n c l u s i o n s ，w ep r o p o s et w o 2 山东大学硕士学位论文 s c h e m e so fo p t i c a lp a c k e tg e n e r a t i o ni no l ss y s t e m ：m a n c h e s t e r - s c m c s r z d p s k h y b r i dm o d u l m i o ns c h e m ea n dm a n c h e s t e r - s c m c s r z - d p s kd e d i c a t e ds c h e m e a l s o ， w ev e r i f yt h e i rf e a s i b i l i t ya n da n a l y z et h e i ro w np e r f o r m a n c e ( 2 ) a f t e rp r o p o s i n gt h eg e n e r a t i o ns c h e m eo fo p t i c a lp a c k e ti nt h ef i r s tp a r t , t h i s p a r tm a i n l yr e s e a r c h e so nc o n t r o lo fp a c k e t sf o r w a r d i n ga n ds w i t c h i n g ，t h a ti s ，t r a f f i c e n g i n e e r i n gt e w ea n a l y z eg m p l st em e c h a n i s m ，i n c l u d i n ge x t e n s i o n so fr o u t i n g a n ds i g n a l i n gp r o t o c o l ，a n dv e r i f yt h ea p p l i c a t i o no fg m p l st ei nt h en e t w o r kt h r o u g h s i m u l a t i n ga n da n a l y z i n gt h ep e r f o r m a n c ei n d i c a t o ro fn e t w o r kt h r o u g h p u ta n dl i n k u t i l i z a t i o n k e y w o r d s ：o p t i c a l l a b e ls w i t c h i n g ；g m p l s ；t r a f f i c e n g i n e e r i n g ；h y b r i d m o d u l a t i o n ；d e d i c a t e dw a v e l e n g t h 3 山东大学硕士学位论文 缩略语一览表 g m p l sg e n e r a l i z e dm u l t i - p r o t o c o ll a b e ls w i t c h i n g d w d m d e n s ew a v e l e n g t hd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e a s o n a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e do p t i c a ln e t w o r k o p s o b s o l s s c m f e c l d p l s p l s r n g n o p t i c a lp a c k e ts w i t c h i n g o p t i c a ll a b e ls w i t c h i n g s u b c a r r i e rm u l t i p l e x i n g f o r w a r d i n ge q u i v a l e n c ec l a s s l a b e ls w i t c h e dp a t h l a b e ls w i t c h e dr o u t e r n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k m p l x sm u l t i - p r o t o c o ll a m b d al a b e ls w i t c h i n g l m p p m d m z m e a m t e r s v p p o l a r i z a t i o nm o d ed i s p e r s i o n m a c h - z c h n d e rm o d u l a t o r e l e c t r oa b s o r p t i o nm o d u l a t o r t r a f f i ce n g i n e r i n g 通用多协议标签交换 密集型波分复用 异步传输模式 互联网工程任务组 自动交换光网络 光分组交换 光突发交换 光标记交换 副载波复用 转发等价类 标签分发协议 标签交换路径 标签交换路由器 下一代网络 多协议波长标记交换 链路管理协议 偏振模色散 马赫曾德尔调制器 电吸收调制器 流量工程 资源预留协议 c r - l d p c o n s t r a i n t r o u t i n gl a b e ld i s t r i b u t i o np r o t o c o l路由受限标签分发协议 4 山东大学硕士学位论文 1 1 光标记交换技术 1 1 1 光交换技术的现状及发展 第一章绪论 随着多媒体信息时代的到来，更多种类的业务信息，如话音、数据和图像信 息等需进行传输、交换和处理，更高( t b i 讹) 的传输速率、交换速率和信息储存 能力也需要得到满足，而这些事情电子技术无法做到。光子技术在t b i t s 量级的信 息传输、交换和存储上显现出的优势是电交换无法比拟的。现代通信网络中，密 集波分复用( d w d m ) 【l 】光网络可充分利用光纤丰富的带宽资源来满足业务的增 长需求，但目前很多高质量的数据业务仍采用例如i po v e ra t m 和i po v e rs d h 2 1 等方案进行传输和交换，不仅开销大，还需要进行光电转换，不能充分利用网络 的带宽资源。为了克服光通信网中的电子瓶颈，全光网络的发展成为必然趋势。 2 l 世纪初，智能网的出现使光网络的研究进入一个新的时代，智能光网络的多种 规范( 如i e t f 的通用多协议标签交换g m p l s i 3 l t 4 i 和i t u t 的自动交换光网络 a s o n 等) 也初步确定【5 1 。 光交换技术作为全光网络系统中的重要支撑，它对全光通信系统的发展起到 举足轻重的作用。光交换技术历经几十年的研究和发展，它充分利用了光的宽带、 高速、并行处理、抗干扰性强等特点，在光交换器件、系统及其实现技术上均有 了明显的进展。在通信业务的容量、速率、灵活性、扩展性及功耗等方面，光交 换技术显示出电交换技术无法比拟的优势，它成为下一代全光网络重要的支撑技 术之一。在光交换器件与系统方面的新进展促使世界各国纷纷建立全光网络 ( a o n ) ，并推动a o n 向着更加智能化、更加灵活高效、更加完善健壮的方向发 展【6 】。 然而，前面提到的研究大部分基于w d m 全光网，属电路交换范畴，虽然它 对光开关速度要求不高，不需要同步，但在和分组交换方式的i p 数据业务的融合 方面还有很多不足；而以比特为单位的光时分复用( o t d m ) 需要一定的光开关速度 5 山东大学硕士学位论文 及比特同步和时钟提取，它的现状不能满足光互联网的要求。因此，基于分组的 光分组交换网( o p s ) 不断得到研究、发展，例如，欧洲r a c e 计划下的a t m o s ( 光 交换的异步传输模式) 及a c t s 计划下的k e o p s ( 光包交换的关键技术) ，美国的用 于下一代因特网( n g i ) 研究支持的p o n d ( 光包交换演示) 等【刀。但o p s 需要光存储 器，交换粒度小且要求交换节点精确同步，故在短期内不易实现，而技术难度介 于光电路交换和o p s 之间的光突发交换( o b s ) 和光标记交换( o l s ) 被视为更可行的 过渡技术【8 2 1 。 1 1 2 光标记交换技术 光标记交换技术是i p 寻址、控制技术与光交叉连接、波长交换等技术的结合， 它不像空分、时分、波分光交换那样，对承载用户数据( 光负载) 的子信道进行 交换，而是通过提取、更换光包头标记来实现用户光信息的路由选择或交换。 图1 1 所示为光标记交换技术的网络结构图。该结构由边缘路由器、核心路由 器及网络控制和管理系统组成。边缘路由器为传统客户端网络与o l s 传送网之间 提供接口。客户端网络可以是任何传统的网络，比如i p 、m p l s 、吉比特以太网、 a t m 及s o n e t 等。网络控制和管理系统用来提供光标记信令和监督信道，且实 行o l s 网络的自动发现、自动配置及自动恢复。来自源客户端网络的数据包在入 口边缘路由器被转换成光信号打上标签，且在传送到核心网之前封装成分组包。 每个o l s 核心路由器读取并检测光标记，更新转发表并实行必要的步骤转发分组 包。出口边缘路由器将标记从负载中分离出来，恢复原始数据包的格式，并将数 据包传送到目的客户端网络。这种光分组包交换实质就是基于光标记的转发与交 换，由光标记来确定光包在网络中经过的路径，而光数据包本身不进行交换，只 是在信道中透明传输，因此这种技术被称为光标记交换技术。 这种光交换技术的特点是在光域中引入m p l s t l 3 】【1 4 1 技术，把路由计算和光负 载传输分开；无需对光负载进行电处理，可避免电子瓶颈的限制，提高数据交换 速率；可以提供多种通信业务的服务，具有容量大、可配置、对不同业务的格式 和速率透明等优点；因此它成为光分组交换的一种实现形式。近年来，国内外对 这种光标记交换技术提出了不少新思路和新方案，涉及到高速光开关、超高速电 6 山东大学硕士学位论文 a m i i 富詈暑富皇 路、光电集成器件等多项高新技术，成为通信交换领域的研究热点，在盛大的o f c 国际会议上，每年均报道了不少研究进展，它正在以惊人的速度向前发展。 一一一一 ，一一 。 ， 7 一 ，一。 i源客户端羽络，；目的客户端网络 图1 1 光标记交换技术网络结构图 1 1 3 几种典型的光标记技术方案 光标记的产生、提取、识别及再生是光标记交换技术的核心问题之一，通常 通过光调制( 调幅、调频和调相) 产生光标记，而用光或电的方法处理光标记。 至今已出现了多种光标记技术方案，有副载波复用光标记【1 5 j 【1 6 1 、时分复用、专用 波长、多波长【1 7 】、高强度光脉冲、电光调制、偏振复用及光码分复用光标记等。 光标记的提取，实际就是将标记信息从光分组包中分离出来，这需要根据它的产 生机理来采取相应的分离方法，如幅度调制的光标记，大多采用非线性效应及器 件来提取；频率调制的光标记，多采用滤波或解复用方式；相位调制的光标记， 则可通过光干涉原理、解复用技术或相干检测技术来提取。下面介绍几种典型的 光标记技术方案。 1 副载波复用光标记 副载波复用( s c m ) 光标记的产生需要在副载波上调制低速的标记信号，以 将标记信号的频率搬移到用户数据的基带数据信号的频谱之外，再与基带数据( 负 载) 信号复合成一路信号后进行光调制，即光包头与光负载信号被复用在同一波 7 山东大学硕士学位论文 长上进行传输。光包头与光负载占用相同的时间段，由同一时钟控制，进行同步 操作，但它们在频率上相差足够大，如图1 2 所示，这样可避免其交互调制引起的 信号劣化。 频率( h z ) 图1 - 2s c m 光标记包头与光负载的频率 这种s c m 光标记技术的优点是光标记的产生、提取和识别难度较低，不需要 额外的波长信道资源，另外光包头与光负载之间不需要保护时间，可以简化节点 结构和网络控制操作，它是最接近实用的一种光标记技术。但这种方式也存在缺 陷，s c m 标记信号与基带数据信号在外部调制器中被混合、调制，由此产生的交 互调制在传输中由于光纤色散会导致拍频干扰，这将严重影响光负载信号的传输 特性，限制其传输距离。 2 联合调制光标记 这种光标记方法与s c m 光标记方法类似，其标记与负载信号也是被复用到同 一波长上进行传输，但是两种信号采用不同的调制格式，因此这种方法很容易在 中间节点实现标记与净荷信息的分离以及标记信息的识别与更新。目前已研究的 调制格式有：幅移键控a s k ( 包括i m ) 、相移键控p s k ( 包括d p s k ) 、频移键控 f s k 、偏振移位键控p o l s k t l 8 】。【2 3 】等。在边缘节点，对光包头和光负载信号采用不 同的调制方式进行调制，然后得到的两个信号被复用、发送和传输。在中间节点， 针对不同的调制方式采用不同的方法将标记去除，然后更新标记信息。 3 时分复用光标记 时分复用( t d m ) 光标记方法中，光包头与光负载( 用户数据分组) 在时间 轴上组合起来，构成一定长度的光包，如图1 3 所示，t d m 光标记包头信号在前， 光负载信号在后，两者之间设置保护时间( 为光包头的处理和光开关等器件构成 山东大学硕士学位论文 光交换模块的路由设置预留操作时间) ；在光包之间也设置了保护时间，这是为光 包的同步而预留时间余量。 光负载 i ，- 人弋 图i - 3 t d m 光包的结构 这种t d m 光标记方式可以充分利用网络的带宽资源，对于小粒度的光包交 换，还需要严格的光同步、定时以及光开关的高速响应。此种光标记的处理在原 理上是简单、易实现的，但在交换节点需要对光包进行同步校准，对同步的要求 很高，这使网络节点的结构、设计，以及控制等变得更加复杂。 4 专用波长光标记 专用波长光标记技术是对不同光包头的标记信息用同一波长作为载波，以时髻 分复用的方式将它们组合起来进行传送，而对应的光负载信息分别以另外的波长 作为载波，并在各自的波长通道中传送，如图1 _ 4 所示。光包头标记中包含了与光，： 负载相对应的偏置时延、载波波长等信息，很容易被提取和识别，标记信息与光 负载信息以非同步方式传输。这种光标记所对应的交换方式与光突发交换相类似， 适应于交换粒度较大的网络，可提供一定的带宽利用率，适当放宽了对光包头标 记与光负载的偏置时延精度的要求。另外，这种光标记方式中光包头标记的产生、 提取、识别与扦入等技术成熟，不需要复杂的光同步，易于实现。 图l - 4 专用波长光标记及多波长光负载的通道 9 山东大掌硕士学位论文 5 多波长光标记 这种光标记方法是在w d m 技术发展的基础上提出来的，它利用不同波长的 光脉冲直接对标记信号进行编码，其光包头与光负载在时间轴上一前一后，且两 者之间设置保护时间；而在频域中，这两者所用的波长处于同一i t u t 的波长标 准范围内。利用光学相关、匹配滤波等全光处理技术实现对光标记的提取和识别， 根据不同的光调制方案来擦除旧的光标记信息、扦入新的光标记信息。这种光标 记技术的特点是基于波长编码方式和光标记全光处理技术，适用于全光交换网络， 其缺点是占用波长资源较多。 1 2g m p l s 技术概述 1 2 1 多协议标签交换( m p l s ) 传统的i p 网络在传送分