论光交换技术在传输通信中的应用

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　　【摘 要】现代通信交换技术快速发展，本文主要介绍并讲解了目前网络中常用的各种交换技术和数据通信中使用的关键技术原理；电话通信中使用的电路交换技术；电信网信令系统；数据通信中使用的分组交换技术和帧中继技术；宽带交换中使用的ATM技术；计算机网络中使用的二层交换、IP交换和MPLS技术；光交换技术以及最新的软交换及NGN技术等问题。
　　【关键词】光交换技术；动态宽带；时分光交换
　　引言：
　　随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们对于网络业务的要求越来越多，这些网络业务要求需要有相应的传输交换技术与之相适应，因此电路交换技术不能满足各种新业务的要求，基于这种状况，各种交换技术应运而生，这些交换技术可以满足不同的业务要求，光交换技术是各种交换技术中较为突出的一项新型交换技术。本文从光交换的分类、技术特点以及光交换方式等三方面浅谈下其技术特点和应用。
　　光交换技术是全光通信网中的核心技术，对于现代通信技术发挥着重要的作用。我们在现代科学技术不断发展的背景下，技术发展需要在通信网中建立一个高质量的宽带通信网，用以实现高度透明、高活性的全光通信网是我们的最高建设目标。
　　1、光交换的分类
　　我们把不经过光/电转换器的转换，就能直接将光信号输入端交换到光输出端的交换方式叫做光交换。从波长和组数方面可以分类，分为光路光交换和分组光交换。
　　1.1 光路光交换
　　光路光交换实质是一种光的电路交换方式。基于光分插复用器OADM（Optical Add Drop Multiplexer）和光复交叉连接OXC （0Ptical Cross Connect）的作用，波长路由方式比较灵活，是通过控制平面的双向信令建立传输链路，建立传输信道后分配相应波长信号。
　　在DWDM网络中，以波长交换的形式实现。在相邻节点的每条链路， 一个交换的光通道对应一个波长。其优点是速度快、数据传输效率高，而且透明性高，非常适合SDH网络的建立使用。OCS网络资源的处理粒度采用波长作为区分，如果波长数有限制时，必须把一部分进行光/电/光转换，这样能避免出现数据拥塞，在普通的处理方式是采用动态分配方式，这种方式的缺点非常明显，响应建立时间非常长。OCS与多协议标签交换结合，形成的多协议波长交换技术可以实现智能化动态波长链路路由和保护的功能。下面我们谈谈此交换方式的缺点，它本质是电路交换，电路交换的固有缺点就是在数据传输链接中，所有节点必须维持信道资源，而且这种状况必须维持到传输结束，这时候信道方能拆除，问题在于即使信道资源没有被占用，这时其他数据也无法使用该信道，这样的低使用效率，就导致信道的利用率大大降低，对应的宽带使用率也大大的降低。
　　1.2 分组光交换
　　分组光交换是以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能的。时分复用：把时间划分成帧，每帧化成N个时隙，并分配给N路信号，再把N路信号复接到一条光纤上。在接收端用分接器恢复各路原始信号。时隙互换：把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。首先使复用信号经过分接器，在同一时间内，分接器每条出线上依次传输每一个时隙的信号；然后使这些信号分别经过不同的光延迟器件，获得不同的延迟时间；最后用复接器把这些信号重新组合起来。
　　OPS的核心节点的结构包括复用/解复用器、输入和输出接口以及内部的缓冲器和控制器。输入接口的功能是：（1）输入数据信号形成形成一个完善的质量信号；（2）检测信号漂移和抖动；（3）使每个分组的开始和结束都安排适当有效载荷；（4）对齐数据包采集同步和切换时间插槽；（5）传送信头给控制器；（6）外部传输波长转换为内部开关。输出接口必须完成的功能：输出信号形成克服了开关板造成的串扰和破坏，恢复的信号质量；对信息的有效载荷，根据需要内部波长转换为外部使用波长；由于信号的开关板的距离不同，插入损失是不同的，因此信号功率不同，需要有一个平衡的输出功率。
　　2、光交换技术的特点
　　随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要。光交换技术能够保证网络的可靠性，提供灵活的信号路由平台。采用波长变换器，在发生竞争时可以将突发包在与指定输出线不同的波长上发送出去。这种解决方案在竞争分组的延迟方面是最佳的，适合电路交换，也适合光分组/突发交换网络，但需要快速可调谐变换器。最近研究结果表明，在分组交换光网络中波长交换是一种最有潜力的可选方案之一，它能最有效地降低光分组/突发的丢包率，特别是应用于多波长DWDM系统，因此快速可调波长变换器是目前研究的热点。
　　3、光交换的方式及应用
　　光信号的分割复用方式有3种：空分、时分和波分。相应也有空分、时分和波分3种光交换。分别完成空分信道、时分信道和波分信道的交换。这3种变换方式的特点和其实现方案各不相同。若光信号同时采用2种及以上交换方式则称复合光交换。
　　3.1 空分光交换器
　　空分交换基本原理是光学开关元件阵列开关，并适当控制阵列开关。本质上它是光信号交换空间域上完成的过程。可以以任何方式在输入和输出光纤之间形成通路。对于空分交换开关元件一般可分为机械式，光电转换型，复合波导型，全反射式激光二极管门开关。平行波导的长度和两波导之间的相位差存在着变化，因此要求选取适当参数， 波导上的光束完全交错，如果在电极上施加一定的电压，可改变折射率及相位差。
　　3.2 时分光交换器
　　时分复用是通信网中普遍采用的一种复用方式。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分配占用一个时隙，N个基带信道复用成高速光数据流信号进行传输。
　　完成时间分光交换，必须有一个时隙交换实现输入信号的时隙切换插槽输出功能。完成时隙交换必须将时分多路复用信号按顺序写入到存储器，然后按顺序读出，从而完成时隙交换。利用光纤延迟线在分时开关工作原理：第一时间分复用光信号通过光分路器，使其每一个出口在同一时间只有某个时隙光信号；然后让这些信号分别通过不同的光学延迟器，得到不同的延迟时间；最后，提出这些信号通过一个光学合成器复接，完成了一个时分开关。
　　3.3 波分光交换器
　　一般来说，在光波复用系统中源端和目的端，都可以采用相同的波长来传递信号，如多路复用中不采用相同波长，这就势必导致每个终端都将越来越复杂。波分光交换所需波长交换器是先用分解复用器将光波分信道空间分割开，对每个波长信道分别进行波长交换（w/c），交换后复用，经由一条光纤输出。未来光交换技术的必将推动通信网络的大发展，大容量、高速率时代必将到来。相信在不久的将来，我国光交换网络技术一定成为带动通信技术大发展的有效动力，通信技术必将进入高效、高质的发展阶段。
　　4、结束语
　　综上所述，光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。从现代通信的发展趋势来看，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来到来。
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