光交换原理_原创文档.pdfVIP

9.3光交换原理

9.3.1光电路交换

在光电路交换(OCS)中，网络需要为每一个连接请求建立从源端到

目的地端的光路(每一个链路上均需要分配一个专业波长)。交换过程共

分三个阶段：①链路建立阶段，是双向的带宽申请过程，需要经过请求

与应答确认两个处理过程。②链路保持阶段，链路始终被通信双方占用，

不允许其他通信方共享该链路。③链路拆除阶段，任意一方首先发出断

开信号，另一方收到断开信号后进行确认，资源就被真正释放。

OCS所涉及的技术有空分(SD)交换技术、时分(TD)交换技术、波分

/频分(WD/FD)交换技术、混合型交换技术、多维交换技术和ATM光交换

等。

9.3.1.1空分光交换

空分光交换是在空间域上将光信号进行交换，是OCS中最简单的一

种。空分光交换的核心器件是光开关。其基本原理是用光开关组成门阵

列开关，通过控制开关矩阵的状态使输入端的任一信道与输出端的任一

信道连接或断开，以此完成光信号的交换。开关矩阵可由机械、电、光、

声、磁、热等方式进行控制。目前机械式控制光节点技术是比较成熟和

可靠的空分光交换节点技术。

空分光交换按光矩阵开关所使用的技术可分成波导空分和自由空

分光交换技术；按交换元件的不同可分为机械型、光电转换型、复合波

导型、全反射型和激光二极管门开关等。

9.3.1.2时分光交换

时分光交换与程控交换中的时分交换系统概念相同，也是以时分复

用为基础，用时隙交换原理实现光交换功能。它采用光存储器实现，把

光时分复用信号按一种顺序写入光存储器，然后再按另一种顺序读出

来，以便完成时隙交换。光时分复用和电时分复用类似，也是把一条复

用信道划分成若干个时隙，每个基带数据光脉冲流占用一个时隙，N个

基带信道复用成高速光数据流信号进行传输。

9.3.1.3波分/频分光交换

在光纤通信系统中，波分复用(WDM)或频分复用(FDM)都是利用一根

光纤来传输多个不同光波长或不同光频率的载波信号来携带信息的。波

分复用技术在光传输系统中已经得到广泛地应用。波分复用是指把N个

波长互不相同的信道复用在一起，得到一个N路的波分复用信号。一般

说来，在光波复用系统中其源端和目的端都采用相同波长来传递信号。

波分光交换(或交叉连接)以波分复用原理为基础，根据光信号的波

长进行通路选择。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输出。波分光交换模块由波长复

用器(合波器)/解复用器(分波器)、波长转换器组成，如图9.7所示。来

自一条多路复用输入的光信号，先通过分波器进行分路；再用波长转换

器进行交换处理，对每个波长信道分别进行波长变换；最后通过合波器

进行合路，输出的还是一个多路复用光信号，经由一条光纤输出。

9.3.1.4混合型光交换

由于各种光交换技术都有其独特的优点和不同的适应性，将几种光

交换技术复合起来进行应用可以更好地发挥各自的优势，满足实际应用

的需要。

常用的混合型光交换主要有：

空分＋时分光交换系统；

波分＋空分光交换系统；

频分＋时分光交换系统；

时分＋波分＋空分光交换系统。

9.3.1.5ATM光交换

TM光交换遵循电领域ATM交换的基本原理，以ATM信元为交换对

象，采用波分复用、电或光缓存技术，由信元波长进行选路。依照信元

的波长，信元被选路到输出端口的光缓存器中，然后将选路到同一输出

端口的信元存储于输入公用的光缓存器内，完成交换的目的。

ATM光交换技术已用在时分交换系统中，是最有希望成为吞吐量达

Tbit/s量级的光交换系统。目前，ATM光交换系统主要有两种结构：一

是采用广播选择方式的超短光脉冲星形网络；二是采用光矩阵开关的超

立方体(hyper-cube)网络。第一种具有结构简单、可靠性高和成本较低

等优点；第二种具有模块化结构、可扩展性、路由算法简单、高可靠的

路由选择等优点。

9.3.1.6多维光交换

利用电时分交换、光波分交换和光空间交换技术组合成三维交换空

间来解决超大容量的交换问题，所构成的网络叫做多维光网络MONET

(MultidimensionalOpticalNetwork)。

大容量交换系统互连可以利用多维空间的概念，图9.12给出了互连

空间大小与使用自由度之间的关系。

9.3.2光分组交换

9.3.2.1光分组交换基本概念

光分组交换O