細說光交換通信技術(shù)

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1、細說光交換通信技術(shù)～教育資源庫　　現(xiàn)代通信網(wǎng)中，先進的光纖通信技術(shù)以其高速、帶寬的明顯特征而為世人矚目。實現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光通信網(wǎng)是寬帶通信網(wǎng)未來發(fā)展目標(biāo)。從系統(tǒng)角度來看，支撐全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)又基本上可分為光監(jiān)控技術(shù)、光交換技術(shù)、光放大技術(shù)和光處理技術(shù)幾大類。而光交換技術(shù)作為全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個重要支撐技術(shù)，它的全光通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，可以這樣說光交換技術(shù)的發(fā)展在某種程度上也決定了全光通信的發(fā)展。為了能幫助大家對光交換技術(shù)有一個更深的了解，筆者下面就光交換技術(shù)的概念、特點、分類、以及發(fā)展趨勢進行詳細地介紹?！　?、光交換技

2、術(shù)的概念：光交換技術(shù)也是一種光纖通信技術(shù)，它是指不經(jīng)過任何光／電轉(zhuǎn)換，在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。光交換技術(shù)可分成光路光交換和分組光交換二種類型，前者可利用OADM、OXC等設(shè)備來實現(xiàn)，而后者對光部件的性能要求更高，由于目前光邏輯器件的功能還較簡單，不能完成控制部分復(fù)雜的邏輯處理功能，因此國際上現(xiàn)有的分組光交換單元還要由電信號來控制，即所謂的電控光交換。隨著光器件技術(shù)的發(fā)展，光交換技術(shù)的最終發(fā)展趨勢將是光控光交換。光分組交換系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：光分組交換（OPS）技術(shù)；光突發(fā)交換（OBS）技術(shù)；光標(biāo)記分組交換（OMPLS

3、）技術(shù)；光子時隙路由（PSR）技術(shù)等。這些技術(shù)目前主要是在實驗室內(nèi)進行研究與功能實現(xiàn)。該技術(shù)能確保用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術(shù)，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程都在光域內(nèi)進行?！　?、光交換技術(shù)的特點：隨著通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向全光平臺發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、路由、保護和自愈功能在光通信領(lǐng)域中越來越重霎。光交換技術(shù)能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和提供靈活的信號路由平臺，盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都采用電路交換技術(shù)，但發(fā)展中的全光網(wǎng)絡(luò)卻需要由純光交換技術(shù)來完成信號路由功能以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率和協(xié)議透明性。光交換技術(shù)為進入節(jié)點的高速信息流提供動態(tài)光域處理，僅將屬

4、于該節(jié)點及其子網(wǎng)的信息上下路并交由電交換設(shè)備繼續(xù)處理，這樣具有以下幾個優(yōu)點：　　A、可以克服純電子交換的容量瓶頸問題；　　B、可以大量節(jié)省建網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)升級成本。如果采用全光網(wǎng)技術(shù)，將使網(wǎng)絡(luò)的運行費用節(jié)省70%，設(shè)備費用節(jié)省90%；　　C、可以大大提高網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)靈活性和生存性，以及加快網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的時間?！　?、光交換技術(shù)的分類：在各種不同類型的光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，使用到的光交換技術(shù)又有所不同，所以，我們可以根據(jù)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)類型的不同，使用不同的光交換技術(shù)：　　A、時分光交換技術(shù)：該技術(shù)的原理與現(xiàn)行的電子程控交換中的時分交換系統(tǒng)完全相同，因此它能與采用全光時分

5、多路復(fù)用方法的光傳輸系統(tǒng)匹配。在這種技術(shù)下，可以時分復(fù)用各個光器件，能夠減少硬件設(shè)備，構(gòu)成大容量的光交換機。該技術(shù)組成的通信技術(shù)網(wǎng)由時分型交換模塊和空分型交換模塊構(gòu)成。它所采用的空分交換模塊與上述的空分光交換功能塊完全相同，而在時分型光交換模塊中則需要有光存儲器（如光纖延遲存儲器、雙穩(wěn)態(tài)激光二極管存儲器）、光選通器（如定向復(fù)合型陣列開關(guān)）以進行相應(yīng)的交換?！　、復(fù)合光交換技術(shù)：該技術(shù)是指在一個交換網(wǎng)絡(luò)中同時應(yīng)用兩種以上的光交換方式。例如，在波分技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計大規(guī)模交換網(wǎng)絡(luò)的一種方法是進行多級鏈路連接，鏈路連接在各級內(nèi)均采用波分交換技術(shù)。因這

6、種方法需要把多路信號分路接入鏈路，故抵消了波分復(fù)用的優(yōu)點。解決這個問題的措施是在鏈路上利用波分復(fù)用方法，實現(xiàn)多路化鏈路的連接，空分----波分復(fù)合型光交換系統(tǒng)就是復(fù)合型光交換技術(shù)的一個應(yīng)用。除此之外，還可將波分和時分技術(shù)結(jié)合起來得到另一種極有前途的復(fù)合型光交換，其復(fù)用度是時分多路復(fù)用度與波分多路復(fù)用度的和乘積。如它們的復(fù)用度分別為16，則可實現(xiàn)256路的時分--波分復(fù)合型交換?！　、空分光交換技術(shù)：該技術(shù)的基本原理是將光交換元件組成門陣列開關(guān)，并適當(dāng)控制門陣列開關(guān)，即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間構(gòu)成通路。因其交換元件的不同可分為機械型

7、、光電轉(zhuǎn)換型、復(fù)合波導(dǎo)型、全反射型和激光二極管門開關(guān)等，如耦合波導(dǎo)型交換元件鑰酸鉀，它是一種電光材料，具有折射率隨外界電場的變化而發(fā)生變化的光學(xué)特性。以鈮酸鉀為基片，在基片上進行鈦擴散，以形成折射率逐漸增加的光波導(dǎo)，即光通路，再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當(dāng)將兩條很接近的波導(dǎo)進行適當(dāng)?shù)膹?fù)合，通過這兩條波導(dǎo)的光束將發(fā)生能量交換。能量交換的強弱隨復(fù)合系數(shù)。平行波導(dǎo)的長度和兩波導(dǎo)之間的相位差變化，只要所選取的參數(shù)適當(dāng)，光束就在波導(dǎo)上完全交錯，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。由此可見，通過控制電極上的電壓，可以得到平行和交叉

8、兩種交換狀態(tài)。　　D、光突發(fā)數(shù)據(jù)交換技術(shù)：該技術(shù)是針對目前光信號處理技術(shù)尚未足夠成熟而提出的，在這種技術(shù)中有兩種光分組技術(shù)：包含路由信息的控制分組技術(shù)