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1、第7章光交换及智能光网络7.1光交换技术概述7.2空分光交换7.3时分光交换7.4波分光交换7.5结合型光交换7.6光分组交换技术7.7光突发交换技术7.8光标签交换技术7.9ASON智能光网络多年以前,人们就提出了构建全光网络的设想。全光网络是一个完全建立在光域上的，信息采集、处理、放大、存储、传输、交换和恢复全过程光学化的理想光子网络。尽管现在全光网络的概念依然存在,但是人们心目中的全光网络已不是原来理想化的那个狭义的全光网络了,而是被广义化了的全光网络。目前,全光网络是指在网络中光信息流的
2、传输和交换过程是以光的形式存在和完成的,而电子技术在其中仍然发挥着极其重要的作用,例如用电子电路实现控制等的网络。广义化的全光网络实际上是一个由光学技术与电子学技术相结合的网络。必须指出的是,在广义化的全光网络中,光学技术是主体,电子学技术只是辅助,这是有别于传统的由O/E和E/O变换所构成的光电结合网络的。全光网络具有如下优点:(1)提供巨大的带宽。(2)与无线或铜线比,处理速度高且误码率低。(3)采用光路交换的全光网络具有协议透明性,即对信号形式无限制，允许采用不同的速率和协议,有利于网络应用的灵
3、活性。(4)全光网络中采用了较多无源光器件,省去了庞大的光—电—光转换的工作量及设备,提高了网络整体的交换速度,降低了成本并有利于提高其可靠性。全光网络主要由核心网、城域网和接入网三层组成,三者的基本结构相类似，其网络结构主要有星型网、总线网和树型网三种基本类型。全光网络的相关技术主要包括光交换光路由(全光交换)、光交叉连接、全光中继、光分插复用和光波分复用等技术。本章介绍的重点是光交换技术问题。7.1.1光交换的必要性光交换技术是全光网络的核心技术之一,它的出现较好地解决了高速光通信网络受限于电子交
4、换技术速率不高的问题,这是因为目前商用光通信系统的速率已经高达几十吉兆比特每秒(采用WDM技术),实验室的速率已突破太比特每秒大关。7.1光交换技术概述但是电子交换机的端口速率一般仅为几兆比特每秒至几十兆比特每秒，为了充分利用光通信系统巨大带宽资源,人们只好将许多端口的低速信号复用起来,这就要求在网络的众多节点中进行频繁的复用/解复用、光/电和电/光转换,增加了设备的成本和复杂性,另外,如此低的端口速率也无法满足宽带业务的需求。采用ATM技术可以缓解这一矛盾,它可以提供155Mb/s的端口速率(或更高
5、),但电子线路的极限速率只有20Gb/s左右,仅采用电子系统进行交换不可能突破这一极限速率所形成的“瓶颈”。举例来讲,在一个有150个节点的网络中,若每个节点有40万条接入线,而每条接入线的信息量达622Mb/s,则节点中交换网络的容量必须达到24818Tb/s,即使负载信息量仅为40%,交换网络的容量也必须达到99.52Tb/s。这么大的业务量,靠电子交换机显然是不能胜任的,只能利用光交换节点来解决。7.1.2光交换的定义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
6、出端的技术。光交换系统主要由输入模块(接口)、光交换模块(矩阵)、输出模块(接口)和控制模块(单元)四部分组成，如图7-1所示。图7-1光交换系统组成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的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。7.1.3光交换技术的分类图7-2(a)所示属于“电控光交换”，图7-2(b)所示才可称为真
7、正的光交换，即控制信号和被控制信号都是光信号，是将来要实现的目标，这需要等待直到光随机存取存储器、逻辑和控制等技术变得成熟为止。而目前所面临的困难是纯光器件不是消耗功率太大，就是同电子器件相比其速度太慢，或者两者都有。图7-2光交换的方案1.光的复用方式分类在光交换网络中，来自用户或支路的信号通常会在交换或传输时进行复用或去复用转换，同电信号的复用或去复用技术相似，光的复用可以是空间域、时间域和波长(频率)域的复用，也可以是它们的综合复用。1)空分复用(SDM)空分复用(SDM)是指在光网络中每条信道
8、都用自己的物理通道，在大多数的通信情况下，这样用显得过于浪费。如果线路是由网络用户之间共享的话，那么就可更好地利用现有的网络资源。所以空分复用通常与其他复用方式结合起来，使每条线路中有更多的通道，可以有多条信道在同时使用。2)时分复用(TDM)时分复用(TDM)是把链路上的传输按时间分成许多帧(一般125μs/每帧)，每帧里又依次分成许多时隙,一个传输通道由每帧内的一个时隙所组成。TDM有一个缺点，即它们都各自以固定份额组成通道。当容量不够时，这些分配好
