通信导论 教学课件 作者 陈金鹰 51交换技术.ppt

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1、1陈金鹰教授第5章通信前沿技术交换技术2远距离高速传输技术近距离接入技术交换技术有线传输技术无线传输技术远距离无线传输技术近距离无线传输技术网络与融合技术三网融合技术物联网技术计算技术移动IP技术交换技术光交换技术软交换技术IM技术通信技术前沿3光交换技术指不经过任何光／电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。(1)光交换技术光交换概念电控光交换光交换技术光路光交换分组光交换空分（SD）时分（TD）波分/频分（WD/FD）结合型波导空分自由空分光交换的分类(1)光交换技术4空分光交换技术是在空间域上对光信号进行交换，其基本原理是将光交换元件组成门阵列开关，并适当控制门阵列开关，即可在

2、任一路输入光纤和任一输出光纤之间构成通路。由此可见，通过控制电极上的电压，可以得到平行和交叉两种交换状态。如图所示。空分光交换技术改变折射率及相位差得到两种状态5时分光交换通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。如图，首先使时分复用信号经过分接器，在同一时间内，分接器每条出线上一次传输某一个时隙的信号，然后使这些信号分别经过不同的光延迟器件获得不同的延迟，最后用复接器把这些信号重新组合起来。时分光交换技术时分光交换原理框图6波分光交换采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能。其基本原理是通过改变输入光信号的波长，把某个波长的光信号变换成另一个波长的光信号

3、输出。波分光交换模块由波长复用器/去复用器、波长选择空间开关和波长变换器组成。波分光交换技术波分光交换原理框图7波长选择法交换原理框图N路输入的波长为(i=1,2,…,W)的信号都送到空分交换器，在那里进行同一波长N路(空分)信号的交叉连接。然后以W个空分交换器输出的不同波长的信号再通过合波器(复用器)复接到输出光纤上。波长选择法交换原理8波长变换法交换原理框图波长变换法与波长选择法的主要区别是用同一个NW×NW空分交换器处理NW路信号的交叉连接，在空分交换器的输出必须加上波长变换器，然后进行波分复接。这样，可能提供的连接数为NW，即内部阻塞概率较小。9复合型光交换技术是指在一个交换网络中同时

4、应用两种以上的光交换方式。例如，在波分技术的基础上实现空分----波分复合型光交换系统。除此之外，还可将波分和时分技术结合起来。空分+时分、空分+波分、空分＋时分+波分等都是常用的复和光交换方式。复合型光交换技术10光交换的优点在于光信号通过光交换单元时，无需经过光电/电光转换，因此不受监测器和调制器等光电器件响应速度的限制，可以大大提高交换单元的吞吐量。目前，光交换的控制部分主要通过电信号来完成，随着光子技术的发展，未来的光交换必将演变成为光控光交换。光交换的优点11光交换是实现全光网络的基础，光网络的基本结构可以分为:光网络层和电网络层。光网络层（光链路相连的部分）采用了WDM技术，使一个

5、光网络中能传送几个波长的光信号，并在网络各节点之间采用交叉连接器(OXC)，以实现多个光信号的交叉连接。光网络层通过光链路和宽带网络用户接口与局域网（LAN）相连。光网络的基本结构12电网络层的分插复用器(ADM)把高速STM-N光信号直接分解成各种PSH支路信号，或作为STM-1信号的复用器。DX可以对各种端口速率（PDH或SDH）进行可控的连接和再连接。光网络层的拓扑结构可以是：环形、星型和网型等；交换方式可采用：空分、时分或波分光交换。13①光电交换原理是利用光电晶体材料（如锂铌和钡钛）的波导组成输入输出端之间的波导通路。两条通路之间构成Mach-Zehnder干涉结构，其相位差由施加在

6、通路上的电压控制。当通路上的驱动电压改变两通路上的相位差时，利用干涉效应将信号送到目的输出端。这种结构可以实现1×2和2×2的交换配置，特点是交换速度较快（达到ns级），但它的介入损耗、极化损耗和串音较严重，对电漂移较敏感，通常需要较高的工作电压。光交换技术的实现方法14③热光交换采用可调节热量的聚合体波导，由分布于聚合堆中的薄膜加热元素控制。当电流通过加热器时，改变了波导分支区域内的热量分布，从而改变折射率，这样可以将光耦合从主波导引导至目的分支波导。这种光交换的速度可达μs级，实现体积也非常小，但介入损耗较高、串音严重、消光率较差、耗电量较大、并需要良好的散热器。②光机械交换通过移动光纤终

7、端或棱镜将光线引导或反射到输出光纤，原理十分简单，成本也较低，但只能实现ms级的交换速度。1516④液晶光交换这种光交换通过液晶片、极化光束分离器（PBS）或光束调相器来实现。液晶片的作用是旋转入射光的极化角。当电极上没有电压时，经过液晶片光线的极化角90°，当电压加在液晶片的电极上时，入射光束将维持其极化状态不变。PBS或光束调相器起路由器作用，将信号引导至目的端口。对极化敏感或不敏感的矩阵交换