光交换 技术在通信网络中的应用
双击滚屏 发表日期:2013-06-04   阅读次数:6056    字体[        ]

光纤网 络作为高速有效的代名词已经深入人心,在通信 系统中也已经大规模的实现部署和应用。而实现透明的、高生存 性的全光通信网是宽带通信网的发展目标。光交换 技术作为全光通信网络中的一项重要基础技术,其发展 和应用很大程度上决定未来光通信网络的前进方向。对光交 换技术的概念及发展和其在通信中应用的情况作概要的介绍,以供广 大科研工作者研究和探讨。

光纤通 信的优势在于巨大的信息容量和极强的抗干扰能力,其优越 的性能早已得到证实,并且在 现代通信系统中逐步取代以往电子线路为主要组成的通信网络,成为现 代通信的重要组成方式。而原有 通信系统中的电子线路却缺阻碍了光纤通信系统优势的发挥,成为性能的瓶颈。

在光纤通信系统中,只有科 学合理的通信体系结构才能够发挥光纤系统的优势,组成理想的高速、大容量、高质量的光纤网络,而原有 的电子线路通信在全光网络实行中是一个巨大的阻碍,要去除 电子线路的影响需要光纤通信系统技术的进步[1]。传统通 信网络和光纤网络并存时存在光电变换的过程,并且二 者的结合受限于电子器件,光电交 换信息的容量决定于电子部分的工作速度,本来带 宽较大的光纤网络在进行光电交换时就变得狭窄了,致使整 个网络的带宽也随之受限。因此在 光通信网络中需要在交换节点上直接进行光交换而省去光电变换的过程,这样才 能释放光纤的通信带宽,实现其 通信容量大和通信速率高的优点。所以光 交换技术倍受瞩目,被认为 是新一代宽带技术中最重要的部分。

1、光交换的方式

光信号 复用一般有空分复用、时分复用、波分复用三种方式,相应的也有空分交换、时分交 换和波分交换来完成三种复用信道的交换[2]。

空分交 换是将交换空间域上的光信号,其基本 的功能组件是空间光开关。空间光 开关原理是将光交换元件组成门阵列开关,可以在 多路输入与多路输出的光纤中任意的建立通路。其可以 构成空分光交换单元,也可以 和其他类型的开关一起构成时分或者波分的交换单元。空分光 开关一般有光纤型和空间型两种,空分交 换的是交换空间的划分。

时分复 用是通信网络中常用的信号复用方式,将一条 信道分为若干个不同的时隙,每个光 路信号分配占用不同的时隙,将一个 基带信道拟合为高速的光数据流进行传输。时分交 换需要使用时隙交换器来实现。时隙交 换器将输入信号依序写入光缓存器,然后按 照既定顺序读出,这样就 实现了一帧中的任一时隙交换到另外的一个时隙而输出,完成了 时序交换的程序。一般双 稳态激光器可以用来作为光缓存器,但是它只能按位输出,不能满 足高速交换和大容量的需求。而光纤 延时线是一种使用较多的时分交换设备,将时分 复用的光路信号输入到光分路器中,使得其 每条输出通路上都只有某个相同时隙的光信号,然后将 这些经过不同光延时线的信号组合起来,经过了 不同延时线的信号获得了不同的时间延迟,最后组 合起来正好符合了信号复用前的原信号,从而完成时分交换。

在光传 输系统中波分复用技术应用十分广泛,一般在 光波分复用系统中,源端和 目的端都需要使用同样波长的光来传输信号,如非如 此多路复用复用时每个复用终端都需要使用额外的复用设备,这样就 增加了系统的使用成本和复杂度[3]。因此如 果在波分复用系统中,在中间 传输节点上使用波分光交换,就可以 满足不额外增加器件实现波分复用系统的源端与目的端互通,并且可 以节约系统资源,提高资源利用率。

波分光 交换系统首先将光波信号用分解器分割为多个进行波分光交换所需的波长信道,在对每 个信道都进行波长交换,最后将 得到的信号复用后组成一个密集的波分复用信号,由一条光缆输出,这就利 用光纤宽带的特性,在损耗 低的波段复用多路光信号,大大提 高了光纤信道的利用率,提高了通信系统容量。

混合交 换技术则是在大规模的通信网络中使用多种交换技术混合组成的多级链路的光路连接。由于在 大规模网络中需要将多路信号分路后再接入不同的链路,使得波 分复用的优势无法发挥,因此需 要在各级的连接链路中使用波分复用技术,然后再 在各级链路交换时使用空分交换技术完成链路间的衔接,最后再 目的端再用波分交换技术输出相应的光信号,进行信 号合并最后分路输出。常用的 混合使用的交换技术有空分-时分混合、空分-波分混合、空分-时分-波分混合等几种。


来源:《硅谷》   作 者:赵广全
 



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