第八章全光通信—光交换技术

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1、全光通信一光交换技术摘要：通信网的两大组成部分是传输和交换，随着通信容量的要求和光纤通信的发展，电交换中由于电子转移速度的限制成为信息通信的瓶颈，因而由光交换组成的全光通信网将成为今后通信网的主流。本文对光交换技术相关知识及其发展进行了简要的介绍。关键字：全光通信光交换技术光交换系统一、引言通信网的两大主要组成部分一传输和交换，随着通信容量和带宽要求的迅速增加都在不断发展和革新。由于光波分复用(WDM)技术的成熟，传输容量的迅速增长带來的对交换系统发展的压力和动力，通信网中交换系统的规模越來越大，

2、运行速率越来越高。但FI前的电子交换和信息处理网络的发展己接近电子速率的极限，其固有的CD参数、钟歪、漂移、串话和响应速度等缺点限制了交换速率的提高，为了解决电子瓶颈的限制问题。在交换系统川引入光子技术实现光交换，光交叉连接(OXC)和光分叉复用(OADM)实现全光通信。全光通信网的优点是：光信号在通过光交换单元时，不需要经过光电、电光转换。因此它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制，对比特率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的信息吞吐量。由于信息的传输技术的不断完善，光交换技术成为全光通

3、信网的关键。二、光交换的概念与特点光交换技术是指不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换系统主要由输入接口、光交换矩阵、输出接口和控制单元四部分组成，如下图所示：输入怨「比交換悬阵社元输白淒口由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国际上现有的光交换控制单元还要由电信号来完成，即所谓的电控光交换。在控制单元的输入端进行光电转换，而在输出端需完成电光转换。随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换。随着通信网络逐渐向全

4、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屮越来越重要。采用光交换技术可以克服电子交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率和协议透明性，提高网络的重构灵活性和生存性，大量节省建网和网络升级成本。目前，光交换技术可分成光的电路交换(ocs)和光分组交换(OPS)两种主要类型。光的电路交换类似于现存的电路交换技术，采用OXC、OADM等光器件设置光通路，中间节点不需要使用光缓存，目前对OCS的研究己经较为成熟。根据交换对象的不同OCS又对以分为：(1)光时分交换技术，时分复用是通信网中普遍采

5、用的一种复用方式，时分光交换就是在吋I'可轴上将复用的光信号的吋I'可位置tl转换成另一个吋间位置t2o(2)光波分交换技术，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从一个波长转移到另一个波长上。（3）光空分交换技术，即根据需要在两个或多个点之间建立物理通道，这个通道可以是光波导也可以是自由空间的波束，信息交换通过改变传输路径来完成。（4）光码分交换技术，光码分复用（OCDMA）是一种扩频通信技术，不同户的信号用互成正交的不同码序列填充，接受时只要用与发送方相同的法序列进行相关接

6、受，即可恢复原用户信息。光码分交换的原理就是将某个正交码上的光信号交换到另一个正交码上，实现不同码子之间的交换。未来的光网络要求支持多粒度的业务，其中小粒度的业务是运营商的主要业务，业务的多样性使得用户对带宽有不同的需求，OCS在光子层面的最小交换单元是整条波长通道上数Gb/s的流量，很难按照用户的需求灵活地进行带宽的动态分配和资源的统计复用，所以光分组交换应运而生。光分组交换系统根据对控制包头处理及交换粒度的不同，又可分为：（1）光分组交换（OPS）技术，它以光分组作为最小的交换颗粒，数据包的格

7、式为固定长度的光分组头、净荷和保护吋间三部分。在交换系统的输入接口完成光分组读取和同步功能,同时用光纤分朿器将一小部分光功率分出送入控制单元，用于完成如光分组头识别、恢复和净荷定位等功能。光交换矩阵为经过同步的光分组选择路由，并解决输出端口竞争。最后输出接口通过输出同步和再生模块，降低光分组的相位抖动，同时完成光分组头的重写和光分组再生。（2）光突发交换（OBS）技术，它的特点是数据分组和控制分组独立传送，在时间上和信道上都是分离的，它采用单向资源预留机制，以光突发作为最小的交换单元。OBS克服了

8、OPS的缺点，对光开关和光缓存的耍求降低，并能够很好的支持突发性的分组业务，同时与OCS相比，它又大大提高了资源分配的灵活性和资源的利用率。被认为很有可能在未来互联网中扮演关键角色。（3）光标记分组交换（OMPLS）技术，也称为GMPLS或多协议波长交换（MP"）.它是MPLS技术与光网络技术的结合。MPLS是多层交换技术的最新进展，将MPLS控制平面贴到光的波长路由交换设备的顶部就具有MPLS能力的光节点。由MPLS控制平面运行标签分发机制，向下游各节点发送标签，标签对应相应的波