第6章 光交换

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1、现代交换原理黄启纯qhuang@fzu.edu.cn1目录第1章绪论第2章电路交换技术第3章信令系统第4章分组交换原理第5章ATM及MPLS交换技术第6章光交换技术第7章软交换技术2交换引入(终端=5、线对数=10)3多台交换机组成的通信网4数字交换机的系统结构5各种交换方式6光传送技术的发展当前商用化单波长光纤传输系统容量为10Gb/s，甚至到40Gb/s。光波长复用技术可以使得一根单模光纤实现20010Gb/s或更大的传输容量。光器件，商品化光开关的控制响应速度已低于1ms，延迟线模式光缓存、波长变换等技术也已成功。7全光交换网络的提出(1)历史

2、的观点：模拟传输产生了机电制交换；PCM数字传输有了数字程控交换；当前光传输已成主角，因此下一代网络将是全光交换。(2)速度极限：由于电子器件的极限速度为几个G~10Gb/s，使得电子交换设备可能成为未来网络的瓶颈。(3)成本降低：采用光传输的电子交换系统，必须有光/电和电/光转换，全光交换则不用。(4)速度匹配：光传输，光交换，全光网络。8第6章光交换系统技术6.1概述6.2光交换元件6.3光交换网络结构6.4光交换系统96.1概述6.1.1光交换技术分类光交换技术：指不经过任何光/电转换，直接在光域上完成输入到输出端的信息交换。按照复用方式分类，光

3、交换可分为：光空分交换技术：多点间建立光信息传送物理通道的交换技术。光波分交换技术：利用光波分复用和波长变换技术，将信息从一个波长转移到另一波长上。光时分交换技术：在时间轴上将光波长分成多个时段，互换时间位置来交换承载的信息。光码分交换技术：不同用户信号用不同码序列填充，利用码序列转换来交换信息。106.1概述6.1.1光交换技术分类按承载和交换信息的光域粒度划分，可分为：光路交换（OCS）技术：最小交换单元是一个波长通道。光分组交换（OPS）技术：光域分组包作为最小交换颗粒。光突发交换（OBS）技术：多个分组构成更大分组，以突发方式在光域传输和交换。

4、光标记分组交换（OMPLS）技术：MPLS和光网络结合，MPLS控制标记分发和控制光开关，建立交换式光通道。116.1概述6.1.2光交换技术特点提高了交换节点的吞吐量降低了交换节点成本。良好的升级能力126.2光交换元件半导体光开关耦合波导开关硅衬底平面光波导开关波长转换器光存储器空间光调制器136.2光交换元件6.2.1半导体光开关半导体光放大器，当偏置信号为零时，输入信号将被器件完全吸收，输出端没有任何光信号输出。146.2光交换元件6.2.2耦合波导开关耦合波导开关，利用铌酸锂(LiNbO3)材料制作，在控制电极上施加一定电压可改变波导的折射率

5、和相位，从而可构成22交换开关。156.2光交换元件6.2.3硅衬底平面光波导开关偏压为零时，处于交叉连接166.2光交换元件6.2.4波长转换器直接转换调制（间接）转换176.2光交换元件6.2.5光存储器光纤延迟线双稳态激光二极管存储器双稳态激光二极管触发器186.2.6空间光调制器196.2光交换元件半导体光开关耦合波导开关硅衬底平面光波导开关波长转换器光存储器空间光调制器206.3光交换网络结构光交换网络结构依赖于光交换元件的技术发展，也取决于信息传送方式的要求。最初的光交换网络结构为空分模式，单根光纤所传信息通过交换机构转移到另一光纤通路。

6、多波长复用和波长转换器产生后有了波长互换交换机制，光信号输出可控及延迟线技术产生了时分交换结构。通过对流入信息模式的整理和交换元件的组合，产生了多维交换模式，当前热点是光突发交换模式。216.3光交换网络结构空分光交换网络波分光交换网络时分光交换网络自由空间光交换网络混合型光交换网络226.3.1空分光交换网络基本单元是22光交换模块，输入端两根光纤，输出端两根光纤，平行和交叉连接两种工作状态。23空分光交换网络246.3.2波分光交换网络25波分光交换网络266.3.3时分光交换网络27时分光交换网络286.3.4自由空间光交换网络29自由空间光交

7、换网络306.3.5混合型光交换网络316.3光交换网络结构空分光交换网络波分光交换网络时分光交换网络自由空间光交换网络混合型光交换网络326.4光交换系统未来宽带业务具有很大不确定性，交换系统设计应尽可能地灵活。对比特传送速率应透明，业务和控制尽可能分离，控制系统简单，具有广播功能。系统设计应模块化，易于维护、增删和修改。技术上多种模式相结合，取各自优点，统筹优化融合。336.4.1光交叉连接设备光交叉连接设备(OXC)是实现自动交换光网络(ASON)的核心技术。OXC可依据控制面功能，按照用户请求在全光网络环境中自动建立一条符合用户需求的光波长通道

8、。346.4.1光交叉连接设备由输入部分、光交叉连接部分、输出部分、控制和管理部分5个功能模块