十.光交换技术.ppt

十、光交换技术 * * 随着光纤规模的不断扩大，未来将实现光纤到户、光纤到桌面，未来的通信网络将是全光网络，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活性。 4) 全光网中采用了较多无源光器件，省去了庞大的光/电/光转换工作量及设备，提高网络整体的交换速度，降低了成本并有利于提高可靠性。 光交换技术 光交换技术属于全光网络中关键光节点技术，主要完成光节点处任意光纤端口之间的光信号交换，它所完成的最关键工作就是波长变换。由于目前实质上是对光的波长进行处理，所以更确切地说，光交换应该称之为波长交换。 在全光网络中，传输将采用密集波分复用（DWDM)技术，信息的传送格式将采用分组方式（将业务层的IP、ATM信元和TDM幀等形成光分组格式），在光分组交换技术中，分组头的识别和控制以及传送的信息完全是以光的形式进行的。 光交换技术 未来的光交换机将采用具有波长交换和波长延迟（光存储）和光控制功能的光分组交换技术。 在未来的信息社会中，分组型的信息将占绝大多数，因此光分组交换技术不仅具有点到点的交换功能，而且具有点到多点的交换功能。 为了简化网络协议的层次将使用光的多协议标记交换协议（GMPLS)。 光交换技术 从电交换到光交换 交换必需解决如下三个问题： 1.时隙交换（时分交换） 2.空间交换（空分交换） 3.多路复用与反复用 光/电 光/电 光/电 电/光 电/光 电/光 电交换 光 信 号 光 信 号 电 信 号 电 信 号 光交换 光 信 号 光 信 号 光交换技术 光交换技术分类 传统的光交换在交换过程中存在光变电、电变光，而且它们的交换容量都要受到电子器件工作速度的限制，使得整个光通信系统的带宽受到限制。 直接光交换可省去光/电、电/光的交换过程，充分利用光通信的宽带特性。 光交换分为自由空间交换、空分交换、时分交换、波分交换以及它们的复合。 光交换技术 全光联网器件 全光联网器件主要分为有源光器件、无源光器件和电子集成器件三大类。 光交换技术 自由空间光交换 ,光通过自由空间或均匀的材料 ,如玻璃传播 ; 空分交换 ,实属导波交换 ,在这种结构中 ,光由波导结构所限制和引导。空分光交换是由开关矩阵实现的，开关矩阵节点可由机械、电或光进行控制，按要求建立物理通道，使输入端任一信道与输出端任一信道相连，完成信息的交换。各种机械，电或光控制的相关器件均可构成空分光交换。 光交换技术 2.自由空间光交换 1 2 3 4 1 2 3 4 8 ×8交换单元矩阵 输入通道 光 纤 1 2 3 控 制 器 输出通道 X Y Z 自由空间交换网络 光交换技术 1.空分光交换 1×2光交换器件 1×1开关器件 无源分路/合路器 (a) 由1 ×2光交换器件组成 (b) 由1 ×1开关器件和无源分路/合路器组成 基本的2 ×2空分光交换模块 光交换技术 时分交换是基于时隙互换的原理完成的 ,采用光器件或光电器件作为时隙交换器，通过光读写门对光存储器的受控有序读写操作完成交换动作。 时分交换又有同步传送模式 (ＳＴＭ )和异步传送模式 (ＡＴＭ )之分。它们均要求光存储器 ,但至今光存储器仍不能提供实际的应用。 光交换技术 3.时分光交换 摄象机 编码器 复 用 器 E/O O/E 解 复 用 器 解码器 监视器 1 ×4 分 路 器 4 ×1 合 路 器 1 2 3 4 1 3 2 4 4 3 2 1 控 制 器 光时分交换 通过光信号时隙互换实现光交换的系统 光交换技术 波分交换是基于波长互换的原理实现的。因为相干光具有大于 2 0 0ＴＨｚ的带宽 ,我们可以复用几百个带宽为几个ＧＨｚ的信道 ,从而可充分利用光带宽。因为光带通滤波器的最小分辨率为几百个ＧＨｚ ,仅仅使用波分复用技术也很难将几千个低速信道复用在一起。如果我们采用波分和时分混合交换 ,就可