資源描述：
《現(xiàn)代交換原理與通信網(wǎng)技術(shù)――第10章 光交換課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第10章光交換光交換是指不經(jīng)過任何光／電轉(zhuǎn)換，在光域內(nèi)為輸入光信號選擇不同輸出信道的交換方式。本章從光交換的產(chǎn)生開始介紹了光交換和傳統(tǒng)電交換的主要區(qū)別，以及光交換的基本器件光開關(guān)，接著介紹了光交換的基本原理和現(xiàn)在兩種主要的光分組交換技術(shù)——透明光分組交換技術(shù)和光突發(fā)交換技術(shù)，最后對未來光交換的發(fā)展作了展望。10.1概述10.1.1光交換的產(chǎn)生光交換的發(fā)展過程可分為兩個階段：第一階段進行電控光交換，即信號交換是全光的，而光器件的控制仍由電子電路完成，目前世界上的光交換系統(tǒng)大都處于這一水平。第二階段為
2、全光交換技術(shù)，即系統(tǒng)的邏輯、控制及交換均由光子完成，這是光交換未來發(fā)展的方向。10.1.2光交換的特點在電信網(wǎng)中，光纖是目前的主要傳輸介質(zhì)，越來越廣泛的被長途及干線傳輸所使用。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點處，如果信息的交換還以傳統(tǒng)的電信號的形式進行，那么當(dāng)光信號進入交換機時，就必須將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，才能在交換機中交換，而經(jīng)過交換后的電信號從交換機出來后，需要轉(zhuǎn)變成光信號才能在光的傳輸網(wǎng)上傳輸，如圖10.1所示。這樣的轉(zhuǎn)換過程不僅效率低下，而且由于涉及到電信號的處理，要受到電子器件速率“瓶頸”的制約。圖10.1電
3、交換的過程而光交換在交換的過程中信號始終以光的形式存在，在進出交換機時不需要進行光信號的光/電轉(zhuǎn)換或者電/光轉(zhuǎn)換，如圖10.2所示。這樣就大大提高了系統(tǒng)的性能。圖10.2光交換的過程光交換主要有以下一些特點：(1)由于光交換不涉及到電信號，所以不會受到電子器件處理速度的制約，與高速的光纖傳輸速率匹配，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率。(2)光交換根據(jù)波長來對信號進行路由和選路，與通信采用的協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和傳輸速率無關(guān)，可以實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)傳輸。(3)光交換可以保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，提供靈活的信息路由手段。10.1.
4、3光交換的基本器件電開關(guān)是電信號交換系統(tǒng)最基本的單元。每個電開關(guān)在控制信號的控制下接通或斷開其出線和入線。當(dāng)電開關(guān)的出線和入線接通時，電信號可以從這個電開關(guān)通過；當(dāng)電開關(guān)的出線和入線斷開時，則電信號不能從這個電開關(guān)通過。將許多電開關(guān)組成一個陣列，在控制信號的控制下，可以使某些電開關(guān)接通，某些電開關(guān)斷開，這樣，電信號就能在這個陣列中進行交換。這就是最基本的交換單元的構(gòu)成及其工作原理，我們在第二章中對交換單元及其由交換單元構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)有過深入的介紹。光交換和電交換的原理一樣，也是通過控制開關(guān)矩陣的出
5、線和入線的接通和斷開來完成信號的交換。與電交換不同的是，在光交換中要控制的是光信號，所以光交換中更多的要考慮結(jié)合光的物理特性來進行交換。光開關(guān)是完成光交換的最基本的功能器件。將一系列光開關(guān)組成一個陣列，構(gòu)成一個多級互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，在這個陣列中完成光信號的交換。以下是幾種主要的光開關(guān)器件：(1)半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器可以對輸入的光信號進行放大，并且可以利用一種叫偏置電信號的器件來控制對光信號的放大倍數(shù)。當(dāng)偏置電信號的值為0時，輸入的光信號不能從光放大器的輸出端輸出，相當(dāng)于電開關(guān)的斷開；當(dāng)偏置電信號
6、的值不為0時，輸入的光信號可以從輸出端輸出，相當(dāng)于電開關(guān)的接通。結(jié)構(gòu)如圖10.3所示。圖10.3半導(dǎo)體光放大器結(jié)構(gòu)圖(2)耦合波導(dǎo)開關(guān)耦合波導(dǎo)開關(guān)不像半導(dǎo)體光放大器那樣只有一個輸入端和一個輸出端，而是有兩個輸入端和兩個輸出端。每個輸入和對應(yīng)的輸出形成一個光通道。兩個輸入和兩個輸出組成兩個光通道。耦合波導(dǎo)開關(guān)利用控制電極來控制光信號的輸出狀態(tài)。當(dāng)控制電極上不加電時，其中一個光通路上的光信號會完全耦合接到另一個光通道上，形成光信號的交叉連接；當(dāng)控制電極上加電時，原先耦合到另外的光通路上的光信號會耦合回
7、到原來的光通道上，形成光信號的平行連接。耦合波導(dǎo)開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖10.4所示。圖10.4耦合波導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)圖(3)硅襯底平面光波導(dǎo)開關(guān)這種開關(guān)包含兩個3dB的定向耦合器和兩個長度相等的波導(dǎo)臂，利用鍍在Mach－Zehnder干涉儀波導(dǎo)臂上的金屬薄膜加熱器形成相位延時器，通過控制兩臂的相位差來控制光信號的接通和斷開。它的原理是利用在硅介質(zhì)波導(dǎo)內(nèi)的熱－電效應(yīng)，平時偏壓為零時，開關(guān)處于交叉連接狀態(tài)，但是當(dāng)波導(dǎo)臂被加熱后，開關(guān)切換到平行的連接狀態(tài)。如圖10.5所示。圖10.5硅襯底平面光波導(dǎo)開關(guān)(4)波長轉(zhuǎn)換
8、器波長轉(zhuǎn)換器有多種實現(xiàn)方式，這里介紹一種比較簡單的O/E/O(光/電/光)轉(zhuǎn)換方式。當(dāng)一個波長為λi的光信號輸入時，由一個被稱為光電探測器的器件把它轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€電信號，然后通過外調(diào)制器調(diào)制或激光器把這個電信號轉(zhuǎn)換為一個波長為λi的輸出光信號，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10.6所示。圖10.6光/電/光波長轉(zhuǎn)換器10.2光交換原理光信號的分割復(fù)用方式有空分、時分和波分三種，因而光交換相應(yīng)地也存在空分、時分和波分三種光交換，它們分別完成空分信道、時分信道和波分信道的交換。如果光信號同時采用多種分割復(fù)
