第9章 光交换技术-n

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1、第6章光交换技术1与电交换系统一样，光交换系统按其功能和结构可分为光交换网络和控制回路两大部分。把光交换引入交换系统的主要研究课题是如何实现交换网络和控制回路的光化。由于光逻辑操作和数据处理算法方面的技术尚未成熟，所以现在研制的光交换系统还是一个光交换网络与电子控制回路相结合的混合系统，并主要围绕交换网络进行研究。从交换方式上分，光交换技术可分为电路交换和分组交换。电路交换方式又可分成：空分(SD)、时分(TD)和波分／频分(WD／FD)、码分(CD)交换等。光分组交换中，ATMOS(异步转移模式光交换机)是近来广泛研究的一种光交换方式。26.1光交换的概念光交换分两种类型，即光路交换和

2、光分组交换。光路交换便于和传统电信网及面向连接的ATM技术结合，因而研究得最多，也最接近实用化，但随光分组交换机和WDM技术的成熟，毫无疑问光分组交换WDM网络是IP业务的最佳承载实体。下面以波分交换方式叙述这二种交换力式。31.光路交换波分光路交换是指光信号在网络节点中不经过光电转换，直接将所携带的信息转移到另一个任意指定的波长。波分光交换能充分利用光纤的带宽。它利用了N个波长，每个输入的光波被可调谐激光器(TL)变成λ1…λN中的某一个波长的光波，用星型耦合器将这N个光波混合，利用输出端波长可调谐光滤波器(TF)分别选出所需波长的光波，从而实现了这N个光波的交换。4波分光交换的优点：

3、各波长信道比特率具有独立性．可交换各种速率的带宽，交换控制电路运行速度不必很高。波分光路交换是光路交换机的一种，它和空分光交换、光时分交换等结合产生的复合光交换在实际的研究和开发中取得很大进展，如ALCATEL公司的光子ATM交换机。5图1波分交换原理图62.光分组交换波分光分组交换是光分组交换机的一种，实际的应用中也是多种交换方式的组合，图2是三种交换方式(波分、空分、时分)结合的光分组交换机的结构示意图。7图2光分组交换机示意图8光分组交换机可分为三个功能块：波长选路由功能块：完成分组的首部提取，对照路由表完成地址解析，主要包括光电转换、定时同步、电域的分组分析与控制、波长变换器几个

4、部分。光缓存功能块：要保证交换机的高速大容量高速缓存是关键，由于还没有全光RAM，光缓行只能是电控制的光纤延迟线阵列完成，用电信号来控制光开关选通不同的光纤长度(对应时间)从而完成不同的存储时间。9交换功能块：完成分组交换，交换矩阵采用空分矩阵。波长选路由功能块，有两种实现力法，采用高速光开关从IP信号直接提取路由。以便实现光IP，另一种光电混合式，端口数为i的光纤携带WDM信号经解复用器解复用为λ1…λN波长的光信号分别经光电变换进行分析和控制，其输出的电控信号控制同步定时并根据路由选择策略决定分组的去向(即确定波长子集中的波长)，同时控制波长变换器，实施波长选路由。N条路由的分组都通

5、过光缓存排队，以保证任意时隙任意输出波长上只有唯一确定的分组。106.2光交换器件1.光开关器件光开关是光交换的关键器件，它在光网络中有许多应用场合。光开关的开关速度或称开关时间是一个重要的性能指标，不同的应用场合对开关时间的要求是不一样的，如光通道的设置开关时间为1～10ms，保护倒换的开关时间为1～10us，分组交换的开关时间为lns，外调制器的开关时间为10ps，除了开关时间外还有一些参数来衡量光开关的性能。11(1)通断消光比。是指光开关处于通(开)状态时输出的光功率和处于断(关)状态时的输出光功率之比。通断消光比越大光开关性能越好，这对外调制器尤为重要，机械开关的通断消光比较大

6、约40～50dB。(2)插入损耗(简称插损):是指由于光开关的使用导致光路上的能量损耗，常以dB表示，越小越好，当开关处于不同的输入输出连接状态时，插入损耗有可能不一致即插入损耗的一致性差，这对于实际的应用是不希望的。12(3)串扰，是指某输出瑞的功率除了来自希望的输入端口外还有来自不希望的输入端口的功率，二者光功率之比称为串扰。(4)偏振依赖损耗。由于偏振引起的光功率的损耗。131)机械开关机械开关，开关的功能通过机械的方法实现，如通过将镜片移出或置入光路就可实现光信号的通断。另一种机械开关是方向耦合器，通过弯曲或拉伸耦合区的光纤从而改变方向耦台器的耦合比，因而可以在输入输出之间实现光

7、的通断。2)电光开关电光开关，2×2的电光开关也可以利用方向耦合器。但不是通过改变光纤的长度而是改变耦合区材料的折射率。一种常用的材料是铌酸锂(LiNbO3)。电光开关的开关速度快，易于集成。143)热光开关热光开关，2×2的热光开关是一个MZI干涉仪。通过改变其中一个臂的折射率(受温度的影响)使两臂上光信号之间的相差有所改变，从而使光信号在两输出端之间切换。MZI可以在硅或聚合物基片上集成，但开关速度和串扰性能不太好。4)SOA光