浅谈光交换技术

浅谈光交换技术913104220126施晨昀摘要近年来,随着通信行业的不断发展,光交換技术是全光通信网中核心技术,光交換作为全光通网中一个重要支撑技术,在全光通信网中发挥着重要的作用,文章论述了在光通信网络技术中对将发挥重要作用的光交換技术,并还详细介绍了光交換技术的概念,空分光交換、时分光交換、波分光交換以及光交換技术的应用和发展前景进行了描述。关键字:光交換、通信技术、光交換技术应用1光交换概述现代通信网中,先进的光·f通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人l属目,实现透明的、具有高度生存性的,全光通信网是带宽网未来发展目标,从系统角度来看,支撑全光网络的关键技术又基本上分为光监控技术、光交換技术、光处理技术、光放大技术几大类,而光交換技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术,它在全光通信技术中发挥着重要的作用,1.光交换光交換是指不经过任何光/电转換,在光域内为输入光信号选择不同输出信道的交式,光交換基本概念光交換(photonicswitching)技术也是一种光·f通信技术,它是在光域直接将输入光信号交換到不同的输出端,与电子数字程控交換相比,光交換无须在光·f传输线路和交換机之间设置光端机进行光/电o/E和电/光E/o交換,而且在交換过程中,还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点,光·f传输技术与光交換技术融合在一起,可以起到相得益彰的作用,从而使光交換技术成为通信网交換技术的一个发展方向.光交換的特点a由子光交換不渉及到电信号,所以不会受到电子器件处理速度的制约,与高速的光·传输速率匹配,可以实现网络的高速率,,b.光交換根据波长来对信号进行路由和选路,与通信采用的协议、数据格式和传输速率无关,可以实现透明的数据传输,光交换系统中的技术热点光路交換系统所渉及的技术有空分交換技术、时分交換技术、波分/频分交換技术、码分交換技术和复合型交換技术,其中空分交換技术包括波导空分和自由空分光交換技术,光分组交換系统所渉及的技术主要包括:光分组交換技术,光突发交換技术,光标记分组交換技术,光子时隙路由技术等,,光路交換技术己经实用化,光分组交換技术目前主要是在实验室内进行研究与功能实现,确保用户与用户之间的信号传输与交換全部采用光波技术,其中,光分组交換技术和光突发交換技术是光交換中的最有开发价值的热点技术,也是全光网络的核心技术,她将有着广泛的市场应用前景,2.光交换的特点随着通信网络逐漸向全光平台发展,网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要,光交換能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台,尽管现有的通信系统都采用电路交換技术,但发展中的全光网络却需要由纯光交換来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性,光交換为进入节点的高速信息流提供动态光域处理,仅将属子该节点及其子网的信息上下路并交由电交換设各线续处理,这样具有以下几个优点:a可以克服纯电子交換的容量瓶颈问题,b.可以大量节省建网和网络升级成本,如果采用全光网技术,将使网络的运行费用节省C可以大大提高网络的重构灵活性和生存性,以及加快网络恢复的时间.d可以保证网络的稳定性,提供灵活的信息路由手段,3光交换技术应用光交换技术的交换方式及其应用随着现代科学技术的不断发展,在现在通信网中,实现通明的、具有高度生存性的全光通信网未来的发展目标,让更多的光交換技术发展起来,,411空分光交换方式空分光交換的基本原理是将光交換节点组成可控的门障列开关,通过控制交換节点的状态可实现使输入端的任一信這与输出端的任一信這達接或断开,完成光信号的交換,简言之,光空分交換是使技空间顺序排列的各路信息进入空分交換障列后,交換障列节点根据信令对信号的空间位置进行重新排列,然后输出,完成交換,空分光交換的交換过程是在光波导中完成的,有时也称为光波导交換,空分光交換的交換节点可由机械、电、光、声、磁、热等方式进行控制,就目前情况而言,机械式控制光节点技术是比较成熟和可靠的空分光交換节点技术,波分光交換方式在光时分复用系统中,可来用光信号时隙互換的方法实现交換,在光波分复用系统中,则可来用光波长互換(或光波长特換)的方法来实现交換,光波长互換的实现是通过从光波分复用信号中检出所需的光信号波长,并将它调制到另一光波长上去进行传输,在波分光交換系统中,精确的波长互換技术是关键,波分光交換方式能充分利用光路的克带特性,获得电子线路所不能实现的波分型交換网,可调波长流波器和波长变換器是实现波分光交換的基本元件,前者的作用是从输入的多路波分复用光信号中选出所需波长的光信号;后者则将可变波长流波器选出的光信号变換为所需要的波长后输出,用分布反t貴型和分布布時l格反射型的半导体撤光器可以实现这両类元件的功能,目前,能用的波长特換方式主要还是有源的方式,利用某些光学晶体在特定条件下能够改变光波频率的现象在此不妨大胆设想一下.也午不久的将来,一种无源的光波长变換实用化装置就会证生,它能够在光域内实现克频带的光波长变換,如果这一设想能够成为现实,将会给波长光交換带来广阔的应用空间,时分光交换方式时分光交換方式的原理与现行电子学的时分交換原理基本相同,只不过它是在光域里实现时隙互換而完成交換的,因此,它能够和时分多路复用的光传输系统匹配,时分光交換系统来用光器件或光电器件作为时隙交換器,通过光读写门对光存储器的受控有序读写操作完成交換动作,由于时分光交換可以时分复用各t光器件,所以能够減少硬件设备,构成大容量的光交換机,时分光交換系總量与光传输系统很好配合构成全光网,所以时分光交換技术研究开发进展很快,其交換速率几手每年提高1信,目前已研制出几种时分光交換系统,白由空间光交換方式白由空间光交換可以看作是一种空分光交換,它是通过在空间无干1步地控制光的路径来实现的,由于白由空间光交換方式的构成比较简单,有时只需移动棱镜或通镜即可实现交換,因此它是较早出现的光交換技术,它与空分光交換的不同在于:在白由空间光交換网络中,光是通过在白由空间或均匀材料中传播而到达目标的;而空分光交換中光的传播则完全在波导进行,与空分光交換相比,因为它利用的是光東互達,适合做三维高密度组合,即使光東相互交又,也不会相互景3口向,因此比较容易构成大规模的交換系统,典型的白由空间光交換是由=维光偏振控制的交換障列或开关门器件组成,另外,使用全息光交換技术可以构成大规模的白由空间光交換系统,且无需多级達接,,415混合型光交換方式由于各种光交換技术都有其独特的优点和不同的适应性,将几种光交換技术合适地复合起来进行应用能够更好地发挥各白的优1勢,以满足实际应用的需要,已见的复合型光交換主要有:(1)空分/时分光交換系统;(2)波分/空分光交換系统;(3)频分/时分光交換系统;(4)时分/波分/空分光交換系统等,,例如,将时分和波分技术合起来可以得到一种极有前途的大容量复合型光交換模i央,其复用度是时分多路复用度与波分复用度的乘和、如果他们的复用度分别为8,则可实现64路的时分2波分复合型交換,将此种交換模i央用于4级能路達接的网络,可以构成最大1·端数为4096的大容量交換网络,3光交換技术发展趋势现代通信网络中,先进的光通信技术以其高速、克带的明显特1正而为世人E属目,可以这样说光交換技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展,,421智能白动化智能白动交換光网络即网络的管理和控制具有智能化特点,能够动态、白动地完成端到端光通這的達立、拆除和修改,当网络出现故障时,应该能够根据网络拓扑信息、可用的资源信息、配置信息等动态指配最佳,l次复路由,对这种技术的需求源白互联网容量的增长,容量的增长要求光交換层的交換能力不断增强,使之向更易于管理、更加111活和更具有健1士性,同时业务指配和故障,l次复也能够更快地白动完成并具有智能性的方向发展,近期,在组网技术方面的両:[l1技术进展使得对光网络带克的动态指配成为可能,首先是可重构型的光联网节点的开发成功,如光交又達接器和光分插复用器,使得由运営商动态支配带克成为现实,另外,由于在Ip路由器、Am交換机等设备中强化了新的流量技术和路由技术,使这些设备具有了动态决定增減带克的能力,这両种技术的使用,为传统的光网络引入了智能控制和管理信令,从而使光网络具有了智能性和白动性,为发展技需分配带克和买卖带克的新型商业模式提供了条件,全光交換所谓全光交換是指从波长到波长的特換,基于这种技术的光交換或波长路由器能使网络配置更灵活,使运営商可以在光骨干网中方便地提供oc-1到光波长的业务,把选路定位在波长上而不是光纤上,過到故障可以白动,l次复工作,由于无须ATM交換机、soNETADM和数字交又達接器等设备,网络的结构将得到大大简化,近期在光网络的達设热湖中,运営商和制造商都显示出了对全光交換设备的1衣厚兴趣,fy更计成熟的产品很快就能面世,,现代波分复用(·DM)、空分复用、时分复用和⊠S分复用等复用技术的出现,丰富了光信号交換和控制的方式,使得全光网络的发展呈现出全新的面貌,专家-1人为,未来全光网络的主要构架可能就是以㏁M技术为主导,结合光时分复用(onM)和光⊠S分复用(ocDMA)技术,onM技术可以使固定波长的光波携带信息量十几信、几十信地增长,ocD出则提供一种全光的接入方式,光交换机多样化随着液晶技术的成熟,液晶光交換机将会成为光网络系统中的重要设备,该交換设备主要由液晶片、极化光東分高器、成光東调相器组成,而液晶在交換机中的主要作用是旋特入射光的极化角,当电极上没有电压时,经过液晶片的光线极化角为9o,当有电压加在液晶片的电极上时,入射光東将维持它的极化状态不变,而由声光技术实现的光交換设备,因其中加入了横向声波,从而可以将光线从一根光纤准确地引导到另一根光纤,该类型的交換机可以实现微秒级的交換速度,可方便地构成端口较少的交換机,但它不适合用于炬障交換机,,另外,市场上目前又开发了基于不同类型的特殊微光器件的光交換机,这种类型的交換机可以由小型化的机械系统撤活,而且它的体积小集成度高,可大规模生产,我们相信这种类型的交換机在生产工艺水平不断提高的将来,一定能成为市场的主流,