淺談光交換技術的特點及通信中的應用

【摘 要】本文分析了光交換技術的特點，介紹了光交換的分類，闡述了光交換的方式及應用。

【關鍵詞】光交換技術 特點 分類 應用

中圖分類號：TN913文獻標識碼：A 文章編號：1006-6675（2013）15-

隨著通信技術和計算機技術的不斷發展，光交換技術是全光通信網中的核心技術，對于現代通信技術發揮著重要的作用。在現代科學技術不斷發展的背景下，技術發展需要在通信網中建立一個高質量的寬帶通信網，用以實現高度透明、高活性的全光通信網是我們的最高建設目標。

1、光交換技術的特點

隨著通信網絡逐漸向全光平臺發展，網絡的優化、路由、保護和自愈功能在光通信領域中越來越重要。光交換技術能夠保證網絡的可靠性，提供靈活的信號路由平臺。采用波長變換器，在發生競爭時可以將突發包在與指定輸出線不同的波長上發送出去。這種解決方案在競爭分組的延遲方面是最佳的，適合電路交換，也適合光分組突發交換網絡，但需要快速可調諧變換器。最近研究結果表明，在分組交換光網絡中波長交換是一種最有潛力的可選方案之一，它能最有效地降低光分組突發的丟包率，特別是應用于多波長DWDM系統，因此快速可調波長變換器是目前研究的熱點。

2、光交換的分類

我們把不經過光/電轉換器的轉換，就能直接將光信號輸入端交換到光輸出端的交換方式叫做光交換。從波長和組數方面可以分類，分為光路光交換和分組光交換。

2.1 分組光交換。分組光交換是以時分復用為基礎，用時隙互換原理實現交換功能的。時分復用：把時間劃分成幀，每幀化成N時隙，并分配給N路信號，再把N路信號復接到一條光纖上。在接收端用分接器恢復各路原始信號。時隙互換：把時分復用幀中各個時隙的信號互換位置。首先使復用信號經過分接器，在同一時間內，分接器每條出線上依次傳輸每一個時隙的信號；然后使這些信號分別經過不同的光延遲器件，獲得不同的延遲時間；最后用復接器把這些信號重新組合起來。OPS的核心節點的結構包括復用/解復用器、輸入和輸出接口以及內部的緩沖器和控制器。輸入接口的功能是：①輸入數據信號形成一個完善的質量信號；②檢測信號漂移和抖動；③使每個分組的開始和結束都安排適當有效載荷；④對齊數據包采集同步和切換時間插槽；⑤傳送信號給控制器；⑥外部傳輸波長轉換為內部開關。輸出接口必須完成的功能：輸出信號形成克服了開關造成的串擾和破壞，恢復的信號質量；對信息的有效載荷，根據需要內部波長轉換為外部使用波長；由于信號的開關板的距離不同，插入損失是不同的，因此信號功率不同，需要有一個平衡的輸出功率。

2.2 光路光交換。光路光交換實質是一種光的電路交換方式?；诠夥植鍙陀闷鱋ADM和光復交叉連接OXC的作用，波長路由方式比較靈活，是通過控制平面的雙向信令建立傳輸鏈路，建立傳輸信道后分配相應波長信號。在DWDM網絡中，以波長交換的形式實現。在相鄰節點的每條鏈路， 一個交換的光通道對應一個波長。其優點是速度快、數據傳輸效率高，而且透明性高，非常適合SDH網絡的建立使用。OCS網絡資源的處理粒度采用波長作為區分，如果波長數有限制時，必須把一部分進行光/電/光轉換，這樣能避免出現數據擁塞，在普通的處理方式是采用動態分配方式，這種方式的缺點非常明顯，響應建立時間非常長。OCS與多協議標簽交換結合，形成的多協議波長交換技術可以實現智能化動態波長鏈路路由和保護的功能。此交換方式的缺點是使用效率低，導致信道的利用率大大降低，對應的寬帶使用率也大大的降低。

3、光交換的方式及應用

光信號的分割復用方式有三種：空分、時分和波分。相應也有空分、時分和波分三種光交換。分別完成空分信道、時分信道和波分信道的交換。這三種變換方式的特點和其實現方案各不相同。若光信號同時采用兩種及以上交換方式則稱復合光交換。

3.1 波分光交換器。一般來說，在光波復用系統中源端和目的端，都可以采用相同的波長來傳遞信號，如多路復用中不采用相同波長，這就勢必導致每個終端都將越來越復雜。波分光交換所需波長交換器是先用分解復用器將光波分信道空間分割開，對每個波長信道分別進行波長交換（w/c），交換后復用，經由一條光纖輸出。未來光交換技術的必將推動通信網絡的大發展，大容量、高速率時代必將到來。相信在不久的將來，我國光交換網絡技術一定成為帶動通信技術大發展的有效動力，通信技術必將進入高效、高質的發展階段。

3.2 空分光交換器?？辗纸粨Q基本原理是光學開關元件陣列開關，并適當控制陣列開關。本質上它是光信號交換空間域上完成的過程。可以以任何方式在輸入和輸出光纖之間形成通路。對于空分交換開關元件一般可分為機械式，光電轉換型，復合波導型，全反射式激光二極管門開關。平行波導的長度和兩波導之間的相位差存在著變化，因此要求選取適當參數， 波導上的光束完全交錯，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。

3.3 時分光交換器。時分復用是通信網中普遍采用的一種復用方式。光時分復用和電時分復用類似，也是把一條復用信道劃分成若干個時隙，每個基帶數據光脈沖流分配占用一個時隙，N基帶信道復用成高速光數據流信號進行傳輸。完成時間分光交換，必須有一個時隙交換實現輸入信號的時隙切換插槽輸出功能。完成時隙交換必須將時分多路復用信號按順序寫入到存儲器，然后按順序讀出，從而完成時隙交換。利用光纖延遲線在分時開關工作原理：第一時間分復用光信號通過光分路器，使其每一個出口在同一時間只有某個時隙光信號；然后讓這些信號分別通過不同的光學延遲器，得到不同的延遲時間；最后，提出這些信號通過一個光學合成器復接，完成了一個時分開關。

3.4 混合光交換。混合光交換是指在一個交換網絡中同時應用兩種以上的光交換方式。例如，在波分技術的基礎上設計大規模交換網絡的一種方法是進行多級鏈路連接，鏈路連接往各級內均采用波分交換技術。因這種方法需要把多路信號分路接入鏈路，故抵消了波分復用的優點。解決這個問題的措施，就是在鏈路上利用波分復用方法，實現多路化鏈路的連接，空分—波分復合型光交換系統就是復合型光交換技術的一個應用。

結束語

光交換技術作為全光通信網絡中的一項重要基礎技術，其發展和應用很大程度上決定未來光通信網絡的前進方向。隨著未來通信網技術的發展和全光網絡實現，光交換技術也會以更加新穎和更有效率的方式為通信網絡的全光化作出貢獻，成為社會發展和人們生活中的重要部分。

參考文獻

[1] 李偉丹.淺談未來光交換網絡的發展及其應用[D].吉林大學.2006.

[2] 翟錦華.全光通信中的光交換技術[J].科技信息.2009.

作者簡介

王延杰（1964—），男，漢族，大專學歷，助理工程師，現從事鐵通設備維護工作。