現(xiàn)代交換技術(shù)第11章光交換技術(shù)ppt課件.ppt

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1、第11章光交換技術(shù)?光通信是利用光波來傳送信息的。?光纖通信具有信息傳輸容量大、對比特流透明、不受電磁干擾、保密性好等優(yōu)點，是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的極佳媒質(zhì)，光交換被認為是為未來寬帶通信網(wǎng)服務(wù)的新一代交換技術(shù)。?本章主要介紹光交換的基本概念、光交換器件、光交換網(wǎng)絡(luò)和光交換系統(tǒng)，并對目前逐漸走向應(yīng)用的智能光網(wǎng)絡(luò)ASON進行闡述。概述11.1光交換器件11.2光交換網(wǎng)絡(luò)11.3光交換系統(tǒng)11.4自動交換光網(wǎng)絡(luò)11.511.1概述?21世紀的通信網(wǎng)應(yīng)該是能提供各種通信業(yè)務(wù)的、具有巨大通信能力的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)。?網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)將以寬帶視頻、高速數(shù)據(jù)、普通話音和多媒體等業(yè)務(wù)為主。?為提供這些業(yè)務(wù)，需要高

2、速、寬帶、大容量的傳輸系統(tǒng)和寬帶交換系統(tǒng)。?目前，以電子技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代交換系統(tǒng)，無論是數(shù)字程控交換機、ATM交換機還是高速路由器，其交換容量都受到電子器件工作速度的限制。?在這種情況下，人們對光交換技術(shù)的關(guān)心日益增長，研究和開發(fā)具有高速、大容量交換潛力的光交換技術(shù)勢在必行。?光交換被認為是為未來寬帶通信網(wǎng)服務(wù)的新一代交換技術(shù)，其優(yōu)點主要集中在以下幾方面。（1）運行速度快。（2）光交換與光傳輸匹配可進一步實現(xiàn)全光通信網(wǎng)。（3）降低網(wǎng)絡(luò)成本，提高可靠性。（4）具有空間并行傳輸特性。11.2光交換器件11.2.1光開關(guān)?光開關(guān)是完成光交換最基本的功能器件。?光開關(guān)主要用來實現(xiàn)光層面上的路由選

3、擇、波長選擇、光分插復(fù)用、光交叉連接和自愈保護等功能。?光開關(guān)大致可分為半導(dǎo)體材料的光開關(guān)、耦合波導(dǎo)光開關(guān)、M-Z干涉型熱光開關(guān)、液晶光開關(guān)、微機電系統(tǒng)（MEMS）開關(guān)等。?光開關(guān)的主要作用包括：一是將某一光纖通道的光信號切斷或接通；二是將某波長光信號由一個光纖通道轉(zhuǎn)換到另一個光纖通道；三是將一種波長的光信號轉(zhuǎn)換為另一波長的光信號（波長轉(zhuǎn)換器）。?光開關(guān)的特性參數(shù)主要包括：插入損耗、回波損耗、隔離度、串擾、工作波長、消光比、開關(guān)時間等。1．半導(dǎo)體光開關(guān)圖11-1半導(dǎo)體光放及等效光開關(guān)示意圖2．耦合波導(dǎo)光開關(guān)圖11-2耦合波導(dǎo)光開關(guān)結(jié)構(gòu)及邏輯表示3．M-Z干涉型電光開關(guān)圖11-3M-Z干涉

4、型電光開關(guān)4．液晶光開關(guān)圖11-4液晶光開關(guān)工作原理5．微機電系統(tǒng)開關(guān)圖11-5移動光纖式光開關(guān)圖11-6移動反射鏡式光開關(guān)圖11-7用16個移動反射鏡光開關(guān)構(gòu)成的兩組4×4MEMS開關(guān)陣列11.2.2波長轉(zhuǎn)換器?波長轉(zhuǎn)換器是一種能把攜帶信號的光波從一個波長轉(zhuǎn)換為另一個波長的器件。?波長轉(zhuǎn)換是解決相同波長爭用同一個端口時發(fā)生阻塞的關(guān)鍵。?理想的波長轉(zhuǎn)換器應(yīng)具備有較高的速率、較寬的波長轉(zhuǎn)換范圍和高信噪比、高消光比，而且與偏振無關(guān)。?如圖11-8所示，最直接的波長轉(zhuǎn)換是光—電—光變換，即將波長為?1的輸入光信號，由光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后再去?qū)動一個波長為?2的激光器，使得輸出波長變?yōu)?/p>

5、?2；另外一種是調(diào)制間接轉(zhuǎn)換，即在外調(diào)制器的控制端上施加適當?shù)闹绷髌秒妷?，使得波長為?1的入射光被調(diào)制成波長為?2出射光。圖11-8波長轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意11.2.3光存儲器?光存儲器是實現(xiàn)時分光交換的基礎(chǔ)。?常用的光存儲器有光纖延時線和雙穩(wěn)態(tài)激光二極管。1．光纖延遲線2．雙穩(wěn)態(tài)激光二極管11.3光交換網(wǎng)絡(luò)?光交換網(wǎng)絡(luò)完成光信號在光域的直接交換，而不需進行光—電—光變換。?根據(jù)光信號的復(fù)用方式，相應(yīng)地有空分、時分、波分等交換方式。?若光信號同時采用兩種或三種交換方式，則稱為混合光交換。11.3.1空分光交換網(wǎng)絡(luò)?與空分電交換一樣，空分光交換是一種最簡單的光交換方式。?通過機械、電或光三種不

6、同方式對光開關(guān)及相應(yīng)的光開關(guān)陣列（矩陣）進行控制，為光交換提供物理通道，使輸入端的任一信道與輸出端的任一信道相連。?空分光交換網(wǎng)絡(luò)的最基本單元是2×2的光交換模塊。?如圖11-9所示，輸入端有兩根光纖，輸出端也有兩根光纖。它有兩種工作狀態(tài)：平行狀態(tài)和交叉狀態(tài)。圖11-9基本的2×2空分光交換模塊?可以采用以下幾種方式來組成空分交換模塊：（1）鈮酸鋰（LiNbO3）晶體定向耦合器，其結(jié)構(gòu)和工作原理已在10.2節(jié)中介紹。（2）用4個1×2光開關(guān)（又可稱為Y分叉器）組成2×2的光交換模塊。（3）用4個1×1光開關(guān)器件和4個無源光分路/合路器組成2×2的光交換模塊，如圖11-9(b)所示。?通過

7、對上面的基本交換模塊進行擴展、復(fù)接，可以構(gòu)成更大規(guī)模的光空分交換單元。11.3.2時分光交換網(wǎng)絡(luò)?光時分復(fù)用與電時分復(fù)用類似，也是把一條復(fù)用線分成若干個時隙，每個數(shù)據(jù)光脈沖占用一個時隙，N路數(shù)據(jù)信道復(fù)用成高速光數(shù)據(jù)流進行傳輸。?時隙交換離不開存儲器，由于光存儲器以及光計算機還沒有達到實用階段，所以一般采用光延時器件實現(xiàn)光存儲，如前面11.2節(jié)中提到的光纖延時線存儲器和雙穩(wěn)態(tài)激光二極管光存儲器。?采用光延時器件實現(xiàn)時分光交換網(wǎng)絡(luò)的工作