光交換技術(shù)

光交換技術(shù)

密集波分復(fù)用技術(shù)的進步使得一根光纖上能夠承載上百個波長信道，傳輸帶寬最高記錄已經(jīng)達到了Ｔ比特級。同時，現(xiàn)有的大部分情況是光纖在傳輸部分帶寬幾乎無限200Tb/s，窗口200nm。相反，在交換部分，僅僅只有幾個Gb/s，這是因為電子的本征特性制約了它在交換部分的處理能力和交換速度。所以，許多研究機構(gòu)致力于研究和開發(fā)光交換／光路由技術(shù)，試圖在光子層面上完成網(wǎng)絡(luò)交換工作，消除電子瓶頸的影響。當全光交換系統(tǒng)成為現(xiàn)實，就足夠可以滿足飛速增長的帶寬和處理速度需求，同時能減少多達７５％的網(wǎng)絡(luò)成本，具有誘人的市場前景。

光信號處理可以是線路級的、分組級的或比特級的。WDM光傳輸網(wǎng)屬于線路級的光信號處理，類似于現(xiàn)存的電路交換網(wǎng)，是粗粒度的信道分割；光時分復(fù)用OTDM是比特級的光信號處理，由于對光器件的工作速度要求很高，盡管國內(nèi)外的研究人員做了很大努力，但離實用還有相當?shù)木嚯x；光分組交換網(wǎng)屬于分組級的光信號處理，和OTDM相比對光器件工作速度的要求大大降低，與WDM相比能更加靈活、有效地提高帶寬利用率。隨著交換和路由技術(shù)在處理速度和容量方面的巨大進步，OPS技術(shù)已經(jīng)在一些領(lǐng)域取得了重大進展。

光交換技術(shù)-光分組網(wǎng)絡(luò)的分類全光分組交換網(wǎng)可分成兩大類：時隙和非時隙。在時隙網(wǎng)絡(luò)中，分組長度是固定的，并在時隙中傳輸。時隙的長度應(yīng)大于分組的時限，以便在分組的前后設(shè)置保護間隔。在非時隙網(wǎng)絡(luò)中，分組的大小是可變的，而且在交換之前，不需要排列，異步的，自由地交換每一個分組。這種網(wǎng)絡(luò)競爭性較大，分組丟失率較高。但是結(jié)構(gòu)簡單，不需要同步，分組的分割和重組不需要在輸入輸出節(jié)點進行，更適合于原始ＩＰ業(yè)務(wù)，而且緩存容量較大的非時隙型網(wǎng)絡(luò)性能良好。

光交換技術(shù)-光分組交換技術(shù)特點光交換技術(shù)

在光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者來說，非常重要的是減少當前網(wǎng)絡(luò)中協(xié)議層的數(shù)目，保留已有功能，并盡量利用現(xiàn)有的光技術(shù)。而光分組交換技術(shù)獨秀之處在于：

大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性等特點，支持未來不同類型數(shù)據(jù)

能提供端到端的光通道或者無連接的傳輸

帶寬利用效率高，能提供各種服務(wù)，滿足客戶的需求

把大量的交換業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到光域，交換容量與ＷＤＭ傳輸容量匹配，同時光分組技術(shù)與OXC、MPLS等新技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與資源的合理利用因而，光分組交換技術(shù)勢必成為下一代全光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的“寵兒”。

光交換技術(shù)-光分組技術(shù)的制約因素光分組交換的關(guān)鍵技術(shù)有光分組的產(chǎn)生、同步、緩存、再生，光分組頭重寫及分組之間的光功率的均衡等。光分組交換技術(shù)與電分組技術(shù)相比，光分組交換技術(shù)經(jīng)歷了近１０年的研究，卻還沒有達到實用化，主要有兩大原因：第一是缺乏深度和快速光記憶器件，在光域

難以實現(xiàn)與電路由器相同的光路由器；第二是相對于成熟的硅工業(yè)而言，光分組交換的集成度很低，這是由于光分組本身固有的限制以及這方面工作的不足造成的。通過近期的技術(shù)突破與智能的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，可充分地利用光與電的優(yōu)勢來克服這些不利因素。

光交換技術(shù)-光突發(fā)交換的應(yīng)用前景光突發(fā)交換為IP骨干網(wǎng)的光子化提供了一個非常有競爭力的方案。一方面，通過光突發(fā)交換可以使現(xiàn)有的IP骨干網(wǎng)的協(xié)議層次扁平化，更加充分的利用DWDM技術(shù)的帶寬潛力；另外一方面，由于光突發(fā)交換網(wǎng)對突發(fā)包的數(shù)據(jù)是完全透明的，不經(jīng)過任何的光電轉(zhuǎn)化，從而使光突發(fā)交換機能夠真正的實現(xiàn)所謂的Ｔ比特級光路由器，徹底消除由于現(xiàn)在的電子瓶頸而導(dǎo)致的帶寬擴展困難。此外，光突發(fā)交換的QoS支持特征也符合下一代Internet的要求。因此，光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)很有希望取代當前基于ATM/SDH架構(gòu)和電子路由器的IP骨干網(wǎng)，成為下一代光子化的Internet骨干網(wǎng)。

作為一項具有廣泛前景和技術(shù)優(yōu)勢的交換方式，光突發(fā)交換技術(shù)已引起了國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)的關(guān)注，我國的863計劃已將光突發(fā)交換技術(shù)列為重點資助項目。

光交換技術(shù)-光突發(fā)交換技術(shù)中的問題從應(yīng)用的角度，光突發(fā)交換還有一些重要的課題需要研究。突發(fā)封裝，突發(fā)偏置時延的管理，數(shù)據(jù)和控制信道的分配，ＱｏＳ的支持，交換節(jié)點光緩存的配置如果需要的話等問題還需要作深入研究。對于光突發(fā)交換網(wǎng)來說，在邊緣路由器光接收機上的突發(fā)快速同步也是對系統(tǒng)效率有重要影響的問題。

上述問題是緊密關(guān)聯(lián)的，比如說光緩存中光纖延遲線的配置與突發(fā)長度的統(tǒng)計分布相關(guān)，而突發(fā)長度又取決于突發(fā)封裝過程；突發(fā)封裝、光路由器的規(guī)模、數(shù)據(jù)和控制信道組的大小又會影響突發(fā)偏置時延的管理；交換節(jié)點的分配器和控制器運行快慢以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模又會反過來影響突發(fā)封裝。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計當中，所有的這些問題都必須仔細考慮和規(guī)劃。由于光纖延遲線的限制，為了降低丟包率，光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)必須通過波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)信道成組來實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用。如何在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)組播功能也是一項非常重要的課題，為了實現(xiàn)組播，光開關(guān)矩陣和交換控制單元都必須具備組播能力，且二者之間必須能有效地協(xié)調(diào)。此外，將光突發(fā)交換與現(xiàn)有的動態(tài)波長路由技術(shù)有機的結(jié)合，可以使網(wǎng)絡(luò)具有更有效的調(diào)配能力，但也需要進一步的細致研究。

光交換技術(shù)-光交換系統(tǒng)中的技術(shù)熱點光交換技術(shù)是指不經(jīng)過任何光／電轉(zhuǎn)換，在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。光交換技術(shù)可分成光路光交換類型和分組光交換類型，前者可利用OADM、OXC等設(shè)備來實現(xiàn)，而后者對光部件的性能要求更高。由于目前光邏輯器件的功能還較簡單，不能完成控制部分復(fù)雜的邏輯處理功能，因此國際上現(xiàn)有的分組光交換單元還要由電信號來控制，即所謂的電控光交換。隨著光器件技術(shù)的發(fā)展，光交換技術(shù)的最終發(fā)展趨勢將是光控光交換。

光路交換系統(tǒng)所涉及的技術(shù)有空分交換技術(shù)、時分交換技術(shù)、波分／頻分交換技術(shù)、碼分交換技術(shù)和復(fù)合型交換技術(shù)，其中空分交換技術(shù)包括波導(dǎo)空分和自由空分光交換技術(shù)。光分組交換系統(tǒng)所涉及的技術(shù)主要包括：光分組交換技術(shù)，光突發(fā)交換技術(shù)，光標記分組交換技術(shù)，光子時隙路由技術(shù)等。

光路交換技術(shù)已經(jīng)實用化。光分組交換技術(shù)目前主要是在實驗室內(nèi)進行研究與功能實現(xiàn)，確保用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術(shù)。其中，光分組交換技術(shù)和光突發(fā)交換技術(shù)是光交換中的最有開發(fā)價值的熱點技術(shù)，也是全光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，她將有著廣泛的市場應(yīng)用前景。

光交換技術(shù)-光交換的市場前景

全球光交換設(shè)備市場從201*年的３．０７億美元開始增長，到201*年將達到64.5億美元。201*年以后，該技術(shù)市場在整個電信市場領(lǐng)域?qū)�會占主�?dǎo)地位，尤其是在北美、西歐各國及亞洲部分地區(qū)。而在網(wǎng)絡(luò)進展速度緩慢的發(fā)展中國家，諸如非洲、中東、拉丁美洲等地區(qū)，這項技術(shù)的使用可能還會花一段時間。

目前光交換技術(shù)市場日益成熟，價格也在迅速下降。批量生產(chǎn)以后，這些技術(shù)設(shè)備的價格有望在201*年下半年更大幅度地下降。如果說201*-201*年是光交換技術(shù)的試用期，那么201*年將是這項技術(shù)在全球范圍內(nèi)的大規(guī)模使用期。許多運營商，比如GlobalCrossing、法國電信和日本電信等都已經(jīng)表達了對光交換系統(tǒng)性能的滿意，并已經(jīng)計劃在201*-201*年間在他們的網(wǎng)絡(luò)中廣泛采用這項技術(shù)。北京市通信公司宣布采用北電網(wǎng)絡(luò)的OPTeraDX光交換機完成了長途光傳輸系統(tǒng)工程，升級后的網(wǎng)絡(luò)已于今年六月投入商業(yè)服務(wù)。

雖然在低迷的環(huán)境下，大多數(shù)運營商最近都宣布了資本與運作支出縮減計劃。與２００１年相比，２００２－２００３年間的縮減率高達３０％。但是，受寬帶業(yè)務(wù)需求影響，盡管電子商務(wù)呈下降趨勢，數(shù)據(jù)通信仍然持續(xù)增長。如果運營商不與此快速增長業(yè)務(wù)同步，到２００２年下半年其網(wǎng)絡(luò)的最大使用容限將只有４０％。因而，運營商恰當?shù)剡x擇技術(shù)設(shè)備來升級其網(wǎng)絡(luò)、減少其成本和運作支出，日益顯得重要。

業(yè)內(nèi)專家指出，光分組交換技術(shù)將成為一項重要的網(wǎng)絡(luò)交換升級技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。未來，基于電路交換的電信網(wǎng)必然要升級到以數(shù)據(jù)為重心以分組為基礎(chǔ)的新型通信網(wǎng)，而光分組交換網(wǎng)能以更細的粒度快速分配光信道，支持ATM和IP的光分組交換，是下一代全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其應(yīng)用前景廣闊。目前，世界上許多發(fā)達國家進行了光分組交換網(wǎng)的研究，如歐洲RACD計劃的ATMOS項目和ACTS計劃的KEOPS項目，美國DARPA支持的POND項目和CORD項目，英國EPRC支持的WASPNET項目，日本NTT光網(wǎng)絡(luò)實驗室的項目等。而且，光分組交換網(wǎng)的實用化，取決于一些關(guān)鍵技術(shù)的進步，如光標記交換、微電子機械系統(tǒng)MEMS、光器件技術(shù)等。光器件技術(shù)中固態(tài)光交換技術(shù)已開始迅速發(fā)展，在芯片上實現(xiàn)光交換一直是人們的夢想。利用固態(tài)交換技術(shù)，交換速度可以在納秒的范圍之內(nèi)，這樣高的速度主要用于光的分組交換。已經(jīng)有一些公司在這個方向上取得了重大進展，例如Brimcon，LynxandNTT公司。

光交換技術(shù)-緣起從SDH（同步數(shù)字系列）發(fā)展到DWDM（密集波分復(fù)用），超大容量密集波分復(fù)用技術(shù)的飛速發(fā)展使光纖的容量得到了比較徹底的發(fā)掘，解決了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間傳輸容量的問題。但是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點瓶頸的問題依然很突出。因此，在此基礎(chǔ)上為適應(yīng)未來互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、開放的、支持多業(yè)務(wù)的、靈活易升級的、具有高效的保護和恢復(fù)策略的以及擁有更簡單有效的網(wǎng)絡(luò)控制和管理的智能光網(wǎng)絡(luò)將是WDM光傳送網(wǎng)未來的發(fā)展方向。

ASON最早是在201*年3月有ITU－T的Q19/13研究組正式提出的。在以后短短的兩年半多的時間內(nèi)，無論是技術(shù)研究，還是標準化進程都進展迅速，成為各種國際組織及各大公司研究討論的焦點課題。因此ASON是傳送網(wǎng)絡(luò)的重大變革。

光交換技術(shù)-ASON的特點與現(xiàn)有的光傳送網(wǎng)技術(shù)相比，ASON具有以下幾個特點：

1、強大而靈活的傳送和交換能力、支持復(fù)雜拓撲的格狀網(wǎng)絡(luò)。傳送平臺普遍采用大容量DWDM技術(shù)，提供由波長組成的端到端的光通路。交換平臺解決網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴展問題，將鏈形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榫W(wǎng)狀拓撲，提供光通路的優(yōu)化路由，在線路或者節(jié)點發(fā)生故障時進行快速迂回，能方便的升級和擴充；

2、分布式的控制。通過分布式的信令/協(xié)定實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化的控制。隨著光層技術(shù)的不斷提高，特別是多協(xié)議標記交換（MPLS）技術(shù)向光層的拓展，使建立分布式、開放的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)成為可能。這將大大提高網(wǎng)絡(luò)的性能，降低網(wǎng)絡(luò)的運營成本；

3、開放的網(wǎng)絡(luò)管理。由于業(yè)務(wù)的多樣性及多廠家環(huán)境的原因，要求網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)由封閉走向開放。同樣，由于容量的迅速增長和對業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求，要求網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)向自動化和智能化方向發(fā)展；

4、以業(yè)務(wù)為中心，支持多業(yè)務(wù)。IP技術(shù)的發(fā)展促使光網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持多種業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)對帶寬、時延和業(yè)務(wù)質(zhì)量等有不同的要求。另外，隨著互聯(lián)網(wǎng)對人類生活和工作方式的影響進一步加深，一些無法預(yù)測的新業(yè)務(wù)必然興起。這些都決定了未來的光網(wǎng)絡(luò)必須是能夠支持多業(yè)務(wù)和開放的。

光交換技術(shù)-ASON的組成

光交換技術(shù)

ASON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心特點就是支持電子交換設(shè)備動態(tài)的向光網(wǎng)絡(luò)申請帶寬資源，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)分布模式動態(tài)變化的需求，通過信令系統(tǒng)或者管理平面自主的去建立或者拆除光通道，而不需要人工干預(yù)。采用自動交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以后，原來復(fù)雜的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以變得簡單和扁平化，光網(wǎng)絡(luò)層可以直接承載業(yè)務(wù)，避免了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)升級時受到的多重限制。ASON的優(yōu)勢集中表現(xiàn)在其組網(wǎng)應(yīng)用的動態(tài)、靈活、高效和智能方面。支持多粒度、多層次的智能，提供多樣化、個性化的服務(wù)ASON的核心特征。ASON主要由以下3個獨立的平面組成，即傳送平面、控制平面和管理平面總之，ASON技術(shù)是光傳送網(wǎng)技術(shù)的一項重大突破，它的出現(xiàn)，深刻的改變了光傳送網(wǎng)的體系和功能，可以相信，隨著這種技術(shù)的逐步成熟，光傳送網(wǎng)將會發(fā)揮更大的作用。

ASON可以提供豐富的業(yè)務(wù)模型,主要包括:按需帶寬分配業(yè)務(wù)(BoD)、光虛擬專用網(wǎng)業(yè)務(wù)(OVPN)和指配帶寬業(yè)務(wù)(PBS)。

光交換技術(shù)-ASON業(yè)務(wù)連接類型永久連接(PC)

交換連接(SC)

軟永久連接(SPC)

光交換技術(shù)-現(xiàn)網(wǎng)中應(yīng)用ASON業(yè)務(wù)需要解決的問題從上述對ASON業(yè)務(wù)現(xiàn)狀的介紹和分析看,PBS和采用SPC的OVPN業(yè)務(wù)都已比較成熟,達到了現(xiàn)網(wǎng)的應(yīng)用水平,并已在現(xiàn)網(wǎng)有所應(yīng)用,而所有涉及SC的業(yè)務(wù)應(yīng)用都還未能達到現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用水平。

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對光交換技術(shù)的認識

摘要：在未來的網(wǎng)絡(luò)中全光網(wǎng)絡(luò)充分利用光纖的巨大帶寬資源來滿足各種通信業(yè)務(wù)爆炸式增長的需要。為了克服光網(wǎng)絡(luò)中的“電子瓶頸”，具有高度生存性的全光網(wǎng)絡(luò)成為寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展目標。而光交換技術(shù)作為全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個重要支撐技術(shù)，它在全光網(wǎng)通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。關(guān)鍵詞：光交換技術(shù)光空分交換光時分交換光波分交換

WDMSOAXGM

光交換技術(shù)是指不經(jīng)過任何光電轉(zhuǎn)換，在光域上直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。因此它不受檢測器、調(diào)制器等光電器件響應(yīng)速度的限制，對比特率和調(diào)制方式透明，可以大大提高交換單元的信息吞吐量。由于信息的傳輸技術(shù)的不斷完善，光交換技術(shù)成為全光通信網(wǎng)的關(guān)鍵。根據(jù)光信號的交換對象的不同可將光交換分為空分、時分、波分三種交換方式。

1.光空分交換技術(shù)空分光交換技術(shù)就是在空間域上對光信號進行交換，它的基本原理是將光交換元件組成門陣列開關(guān)，并適當控制門陣列開關(guān)，即可在任一路輸入光纖和任一路輸出光纖之間構(gòu)成通路�？臻g光開關(guān)是光交換中最基本的功能開關(guān)。目前，光開關(guān)的技術(shù)已經(jīng)較為成熟。現(xiàn)在光通信中使用的光開關(guān)主要有機械型光開關(guān)、熱光型光開關(guān)、微電子機械型光開關(guān)和半導(dǎo)體光放大器門型光開關(guān)。

機械型光開關(guān)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用較為廣泛，主要是通過移動光纖、棱鏡、反射鏡等改變光的傳播路徑。機械式光開關(guān)插入損耗較低，對偏振和波長不敏感。其缺陷在于開關(guān)時間較長，一般為毫秒級，有時還存在回跳抖動和重復(fù)性較差的問題。由于體積較大，不易做成大型的光開關(guān)矩陣。

熱光開關(guān)一般采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，利用薄膜加熱器控制溫度，通過溫度變化引起折射率變化來改變波導(dǎo)性質(zhì)，從而實現(xiàn)光開關(guān)動作。例如，MZI型光開關(guān)：即通過改變波導(dǎo)的溫度而使波長的傳播相位得以改變，進而改變波長的傳播路線。若薄膜加熱器不加熱，從1’輸出的兩束光相位差為π，干涉相消，即光只從2’輸出；若調(diào)節(jié)加熱溫度使之形成π相移，那么在和輸出端口兩束光的相位關(guān)系隨之發(fā)生變化，光會從1’輸出。

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微電子機械系統(tǒng)（MEMS）光開關(guān)的工作原理非常簡單，通過安裝在其內(nèi)部一系列的鏡面來控制光路在自由空間行進的方向。這些鏡面可以在靜電的控制下適當?shù)卣{(diào)整傾斜的角度，完成波長的交叉連接功能。內(nèi)部的交換處理芯片中的控制軟件向芯片上的電結(jié)點發(fā)送控制信號，由該節(jié)點產(chǎn)生微弱的電磁場來驅(qū)動鏡面產(chǎn)生合適的動作以完成配置功能。

基于半導(dǎo)體光放大器的門型光開關(guān)，由于半導(dǎo)體光放大器在不同泵浦狀態(tài)下對入射光表現(xiàn)出的吸收或放大兩種不同的狀態(tài)，因此，SOA可以作為一種快速門型開關(guān)應(yīng)用。當SOA的注入電流低于閾值電流時，入射光被吸收，門開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)；當注入電流高于閾值電流時，入射光透明地穿過SOA，同時可以獲得增益，門開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)。

2.光時分交換技術(shù)時分復(fù)用是通信網(wǎng)中普遍采用的一種復(fù)用方式。光時分復(fù)用和電時分復(fù)用類似，也是把一條復(fù)用信道劃分成若干個時隙，每個基帶數(shù)據(jù)光脈沖流分配占用一個時隙，n個基帶信道復(fù)用成高速光數(shù)據(jù)流信號進行傳輸。

要完成時分光交換，必須有時隙交換器實現(xiàn)將輸人信號一幀中任一時隙交換到另一時隙輸出的功能。完成時隙交換必須有光緩存器，把時分復(fù)用信號按一定順序?qū)懭藘Υ嫫�，然后按一種順序讀出來，這樣便完成了時隙交換。雙穩(wěn)態(tài)激光器可用作光緩存器，但它只能按位輸出，而且還需解決高速化和擴大容量問題。光纖延時線是一種比較適用于時分交換的光緩存器。光纖延時線的光時分交換的工作原理：首先把時分復(fù)用的光信號經(jīng)過光分路器，使它的每條出線上同時都只有某一時隙的光信號；然后讓這些信號分別經(jīng)過不同的光延時器件，使其獲得不同的時間延遲；最后，再把這些信號經(jīng)過一個光合路器重新復(fù)合起來，就完成了

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時分交換。

3.光波分交換技術(shù)是指光信號在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中不經(jīng)過光／電轉(zhuǎn)換，直接將所攜帶的信息從一個波長轉(zhuǎn)移到另一個波長上。

波分復(fù)用（WDM）是光纖通信的一個重大突破，其利用光纖的豐富頻譜資源，在光纖的低損耗窗口中復(fù)用多路光信號，大大提高了通信容量。波分復(fù)用技術(shù)在光傳輸系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。一般說來，在光波復(fù)用系統(tǒng)中其源端和目的端都采用相同的波長來傳遞信號，否則將在多路復(fù)用中，每個終端都將增加終端設(shè)備的復(fù)雜性。這樣要求在傳輸系統(tǒng)中間節(jié)點上要采用光波分交換，采用這樣的技術(shù)不僅滿足光波分復(fù)用終端的互通，而且還能提高傳輸系統(tǒng)的資源利用率。波分光交換所需波長交換器是先用分解復(fù)用器將光波分信道空間分割開，對每個波長信道分別進行波長交換，然后再把它們復(fù)用起來，經(jīng)由一條光纖輸出。密集波分復(fù)用是光纖通信中的一種趨勢，它利用光纖的寬帶特性，在1550nm波段的低損耗窗中復(fù)用多路光信號，大大提高了光纖的通信容量。

半導(dǎo)體光放大器（SOA）是實現(xiàn)全光波長變換的一種非常有用的器件。SOA型全光波長變換常采用的物理效應(yīng)有：交叉增益調(diào)制（XGM）、交叉相位調(diào)制（XPM）和四波混頻（FWM）等。SOA型全光波長變換器也相應(yīng)的分為這三類。

利用SOA中的交叉增益調(diào)制效應(yīng)（XGM）實現(xiàn)波長變換的原理是：隨著輸入光功率的增加，由于受激輻射，SOA中載流子的消耗相應(yīng)增加，載流子濃度下降，導(dǎo)致SOA增益減少，即發(fā)生增益飽和現(xiàn)象。此時，如果把一束波長為λc（與目標波長相同）的連續(xù)探測光注入SOA，當信號光處于高功率（邏輯1）時，由于SOA的增益飽和效應(yīng)，探測光不能得到放大（邏輯0）；相反，當信號光處于

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邏輯0時，探測光被放大（邏輯1）。此即為交叉增益調(diào)制效應(yīng)（XGM）。于是，強度調(diào)制信息就從信號光λS加載到了探測光λc上，實現(xiàn)了波長變換，只是輸出信號在邏輯上與原信號相反。

同樣，交叉相位調(diào)制（XPM）和四波混頻（FWM）也是利用非線性效應(yīng)，達到波長轉(zhuǎn)換的目的。在調(diào)制速率上，XGM和XPM沒有明顯的差別，均受限于載流子的壽命時間，但采用XPM進行波長變換時，啁啾較小，消光比較高，變換信號的信噪比也提高。其缺點是造價昂貴。

光交換技術(shù)的發(fā)展前景雖然光時分交換和波分交換都有美好的應(yīng)用前景，但是由于目前高速光開關(guān)的技術(shù)指標和工藝水平還難以達到實用化程度，特別是有效的、大容量的光緩存器的缺乏，使高速、頻繁的時分光交換近期內(nèi)還難以實現(xiàn)。全光波長轉(zhuǎn)換器的研究雖然有了一些進展，但也還遠沒有達到實用化階段。因此，近期光交換的發(fā)展和應(yīng)用重點仍是空分光交換，必要時使用“光電光型”波長轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)波分光交換。

WDM技術(shù)正在廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中，使單波長傳輸系統(tǒng)升級為WDM多波長傳輸系統(tǒng)。將逐漸成熟的空分光交換技術(shù)引入光纖通信系統(tǒng)后，可以以波長為單位，在不同的光纖間交換光信號。從而在可以預(yù)見的將來，將點到點光纖通信系統(tǒng)升級為光網(wǎng)絡(luò)，使通信網(wǎng)的基礎(chǔ)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。相信在不久的將來，光交換技術(shù)一定會在全光通信網(wǎng)中發(fā)揮重要的作用，會為通信技術(shù)的發(fā)展帶來革命性的進步。

參考文獻：1.全光通信中的光交換技術(shù)翟錦華《科技信息》201*年第6期

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4.《光纖通信系統(tǒng)》顧婉怡李國瑞編著

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