现代交换技术--第11章光交换技术讲解.ppt

第11章 光交换技术 ;? 光通信是利用光波来传送信息的。 ? 光纤通信具有信息传输容量大、对比特流透明、不受电磁干扰、必威体育官网网址性好等优点，是现代通信网络中传输信息的极佳媒质，光交换被认为是为未来宽带通信网服务的新一代交换技术。;? 本章主要介绍光交换的基本概念、光交换器件、光交换网络和光交换系统，并对目前逐渐走向应用的智能光网络ASON进行阐述。 ;概述;11.1 概述;? 为提供这些业务，需要高速、宽带、大容量的传输系统和宽带交换系统。 ? 目前，以电子技术为基础的现代交换系统，无论是数字程控交换机、ATM交换机还是高速路由器，其交换容量都受到电子器件工作速度的限制。;? 在这种情况下，人们对光交换技术的关心日益增长，研究和开发具有高速、大容量交换潜力的光交换技术势在必行。 ? 光交换被认为是为未来宽带通信网服务的新一代交换技术，其优点主要集中在以下几方面。 ;（1）运行速度快。 （2）光交换与光传输匹配可进一步实现全光通信网。 （3）降低网络成本，提高可靠性。 （4）具有空间并行传输特性。 ;11.2 光交换器件;? 光开关大致可分为半导体材料的光开关、耦合波导光开关、M-Z干涉型热光开关、液晶光开关、微机电系统（MEMS）开关等。;? 光开关的主要作用包括：一是将某一光纤通道的光信号切断或接通；二是将某波长光信号由一个光纤通道转换到另一个光纤通道；三是将一种波长的光信号转换为另一波长的光信号（波长转换器）。 ;? 光开关的特性参数主要包括：插入损耗、回波损耗、隔离度、串扰、工作波长、消光比、开关时间等。 ;1．半导体光开关;2．耦合波导光开关;3．M-Z干涉型电光开关;4．液晶光开关;5．微机电系统开关;图11-6 移动反射镜式光开关;图11-7 用16个移动反射镜光开关构成的两组4×4 MEMS开关阵列;11.2.2 波长转换器;? 理想的波长转换器应具备有较高的速率、较宽的波长转换范围和高信噪比、高消光比，而且与偏振无关。;? 如图11-8所示，最直接的波长转换是光—电—光变换，即将波长为?1的输入光信号，由光电探测器转变为电信号，然后再去驱??一个波长为?2的激光器，使得输出波长变为?2；另外一种是调制间接转换，即在外调制器的控制端上施加适当的直流偏置电压，使得波长为?1的入射光被调制成波长为?2出射光。 ;图11-8 波长转换器结构示意;11.2.3 光存储器;1．光纤延迟线 2．双稳态激光二极管 ;11.3 光交换网络;11.3.1 空分光交换网络;? 空分光交换网络的最基本单元是2×2的光交换模块。 ? 如图11-9所示，输入端有两根光纤，输出端也有两根光纤。它有两种工作状态：平行状态和交叉状态。 ;图11-9 基本的2×2空分光交换模块;? 可以采用以下几种方式来组成空分交换模块： （1）铌酸锂（LiNbO3）晶体定向耦合器，其结构和工作原理已在10.2节中介绍。;（2）用4个1×2光开关（又可称为Y分叉器）组成2×2的光交换模块。 （3）用4个1×1光开关器件和4个无源光分路/合路器组成2×2的光交换模块，如图11-9(b)所示。 ;? 通过对上面的基本交换模块进行扩展、复接，可以构成更大规模的光空分交换单元。;11.3.2 时分光交换网络;? 时隙交换离不开存储器，由于光存储器以及光计算机还没有达到实用阶段，所以一般采用光延时器件实现光存储，如前面11.2节中提到的光纤延时线存储器和双稳态激光二极管光存储器。 ;? 采用光延时器件实现时分光交换网络的工作原理是：先把时分复用光信号通过光分路器分成多个单路光信号，然后让这些信号分别经过不同的光延时器件，以获得不同的延时，再把这些信号通过光合路器重新复合起来，时隙互换就完成了。 ? 时分光交换原理示意如图11-10所示。;图11-10 时分光交换原理;11.3.3 波分光交换网络;图11-11 波分交换原理;图11-12 波长选择型波分交换网络结构;11.3.4 混合型光交换网络;11.3.5 自由空间光交换网络;? 在空间无干涉地控制光的路径的光交换称为自由空间光交换。 ? 它是最早的光交换，其构成比较简单，只要移动棱镜或透镜即可。 ;? 典型的自由空间光交换是由二维光极化控制的阵列或开关门器件组成。 ? 另外，使用全息光交换技术也可以构成大规模的自由空间光交换系统，而且无需多级互连。;?自由空间光交换网络可以由多个2×2光交叉元件组成，除了前面介绍过的耦合光波导元件具有交叉和平行连接两种状态，可以构成2?2光交叉连接外，极化控制的两块双折射片也具有这种特性。 ;图11-14 由两块双折射片构成的空间光交叉连接元件;图11-15 自电光效应器件的结构及其特性曲线;11.4 光交换系统;?