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一种新的网络设计可以避免将光信号转换为电信号的需要

归档日期:07-16       文本归类:光色信号      文章编辑:爱尚语录

  互联网的核心是跨越大陆的高容量光纤网络。但是,虽然光信号比电信号更有效地传输信息,但它们更难控制。在互联网上引导流量的路由器通常将光信号转换为电信号进行处理,然后将其转换回传输,这是一个耗费时间和精力的过程。

  然而,近年来,由电子工程和计算机科学的Joan和Irwin Jacobs教授Vincent Chan领导的一组麻省理工学院的研究人员展示了一种组织光学网络的新方法,在大多数情况下,这种方法可以消除这种低效的转换过程。因此,它可以使互联网100倍甚至1000倍,同时实际上减少了它消耗的能量。

  光学数据传输如此有效的原因之一是装载有不同信息的不同波长的光可以在同一光纤上传播。但是当来自不同方向的光信号同时到达路由器时会出现问题。将它们转换为电信号允许路由器将它们存储在内存中,直到它们可以到达它们。等待可能只需几毫秒,但即使在很短的时间内仍然没有经济有效的方法来保持光信号。

  Chan的方法称为“ 流量切换 ”,以不同的方式解决了这个问题。在交换大量数据的位置之间 - 例如洛杉矶和纽约市 - 流量切换将在网络上建立专用路径。对于某些波长的光,沿该路径的路由器将接受仅从一个方向进入的信号,并仅在一个方向上发送它们。由于信号不可能从多个方向到达,因此无需将它们存储在内存中。

  在某种程度上,类似的事情已经发生在今天的互联网上。例如,像Facebook或谷歌这样的大型网络公司可能会在美国的几个不同地点维护大量的Web服务器。这些服务器可能会交换如此多的数据,以至于该公司只会从维护该国光纤网络的一家电信公司租用特定波长的光。在指定的路径上,没有其他互联网流量可以使用该波长。

  然而,在这种情况下,两个端点之间的带宽分配是固定的。如果由于某种原因公司的服务器没有交换太多数据,专用波长的带宽就会被浪费掉。如果服务器正在交换大量数据,则它们可能会超出链接的容量。

  在流量交换网络中,带宽分配将不断变化。随着纽约和洛杉矶之间的交通量增加,将招募新的专用波长来处理它; 随着交通的减少,波长将被放弃。Chan和他的同事开发了可以在几秒钟内执行这些重新分配的网络管理协议。

  在一系列20多年发表的论文中 - 最新一篇将于下个月在日本的光电通信大会上发表 - 他们还对流量交换网络的容量进行了数学分析,并报告了广泛的计算机模拟。他们甚至在沿东海岸运行的小型实验光网络上尝试了他们的想法。

  他们的结论是,随着网络管理方案的进一步改进,流切换可以容易地将光网络的数据速率提高100倍并且可能增加1,000倍。他们最近的工作重点是流量转换提供的功率节省:在大多数信息技术应用中,功率可以换取速度,反之亦然,但研究人员正试图量化这种关系。除此之外,他们还表明,即使数据速率提高了100倍,流量切换仍可能降低互联网的功耗。

  最大的网络路由设备制造商思科系统公司的首席工程师Ori Gerstel表示,已经提出了其他几种提高光网络数据速率的技术,包括突发交换和光分组交换等名称, “更加实用”。他说,采用它的主要障碍不是技术问题,而是经济问题。实施Chan的方案意味着用不需要将光信号转换成电信号的新的互联网路由器替换现有的互联网路由器。但是,Gerstel说,目前尚不清楚目前是否有足够的快速互联网需求以保证这笔费用。“流量切换对于相当大的需求非常有效 - 如果你的用户需要大量带宽并希望通过网络实现低延迟,” 格斯特尔说。“但大多数客户今天都没有进入这个市场。”

  但陈指出近年来互联网视频和高清电视普及的爆炸式增长。如果这两种趋势趋同 - 如果人们开始渴望将高清视频直接用于他们的计算机 - 流量转换可能具有经济意义。Chan指着麻省理工学院电子研究实验室桌面上的30英寸电脑显示器。“高分辨率,每秒120帧,”他说:“这是很多数据。”

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