光交換技術(shù)發(fā)展及其趨勢(shì)

1、光交換技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展光交換技術(shù)發(fā)展及其趨勢(shì)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16763 1光交換概述 摘 要近年來(lái)，隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，光交換技術(shù)是全光通信網(wǎng)中核心技術(shù)，光交換作為全光通網(wǎng)中一個(gè)重要支撐技術(shù)，在全光通信網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。文章論述了在光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中對(duì)將發(fā)揮重要作用的光交換技術(shù)，并還詳細(xì)介紹了光交換技術(shù)的概念，空分光交換、時(shí)分光交換、波分光交換、ATM光交換技術(shù)、分組光交換技術(shù)，突發(fā)光交換技術(shù)，以及光交換技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展前景進(jìn)行了描述。關(guān)鍵字：光交換、光開(kāi)關(guān)、光交換技術(shù)應(yīng)用1光交換概述1.1光交換技術(shù)的基本含義光交換技術(shù)是在通信傳輸?shù)幕A(chǔ)上漸漸發(fā)

2、展起來(lái)的 ，主要是利用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)光纖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行傳遞以此完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的傳輸?shù)囊豁?xiàng)技術(shù)。 這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用的范圍非常的廣泛，它可以有效的對(duì)外界進(jìn)行控制，針對(duì)不同的信息傳輸通道進(jìn)行分類(lèi)，以滿(mǎn)足對(duì)光線的不同種類(lèi)的需求，也能夠滿(mǎn)足在不同的環(huán)境情況下對(duì)不同數(shù)據(jù)的傳輸。（2）光交換技術(shù)不需要進(jìn)行對(duì)光線的轉(zhuǎn)換就能夠通過(guò)光纖的連接傳送到指定的區(qū)域， 在進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中運(yùn)用不同的光交換技術(shù)還能夠促使傳輸?shù)男侍岣撸c其他技術(shù)相比，光交換技術(shù)在信息傳輸中具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)， 并且伴隨這社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和光交換技術(shù)的創(chuàng)新， 在未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。1.2光交換技術(shù)隨著現(xiàn)代的社會(huì)中

3、光交換通信傳輸技術(shù)在社會(huì)建設(shè)中的運(yùn)用和發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)也漸漸在向光纖網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向轉(zhuǎn)變，隨著這項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)的建立， 更加能夠促使通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息的效率和保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?通過(guò)光纖中對(duì)光路變換器的有效控制促進(jìn)進(jìn)行傳播光路的轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)換， 不僅能夠促使傳輸數(shù)據(jù)的安全性還能夠提高轉(zhuǎn)換的效率水平。 除此之外還能夠?qū)Σㄐ涡盘?hào)實(shí)施有效的控制， 避免在傳輸?shù)倪^(guò)程中由于外在等因素促使幅度和周期發(fā)生改變， 以此保障傳輸中的質(zhì)量。1.3光交換技術(shù)光交換技術(shù)也是一種光纖通信技術(shù)，它是指不經(jīng)過(guò)任何光電轉(zhuǎn)換，直接將輸入光信號(hào)交換到不同的輸出端。光交換的優(yōu)點(diǎn)在于光信號(hào)通過(guò)光交換單元時(shí)，無(wú)需經(jīng)過(guò)光電/電光轉(zhuǎn)換，因此不受

4、監(jiān)測(cè)器和調(diào)制器等光電器件響應(yīng)速度的限制，可以大大提高交換單元的吞吐量。1.3.1關(guān)鍵技（1）光突發(fā)交換技術(shù)光突發(fā)交換如圖1-1所示（OBS)是作為OCS向OPS的過(guò)渡技術(shù)提出的。OBS的交換單位是突發(fā)，即為多個(gè)分組的集合，其帶寬粒度介于OCS和OPS之間。OBS比OCS靈活、帶寬利用率高，比OPS更貼近實(shí)用?？梢哉f(shuō)，OBS結(jié)合了OCS和OPS的優(yōu)點(diǎn)克服了兩者的部分缺點(diǎn)，且由于對(duì)光器件的要求較低，因此成為目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。圖1-1光突發(fā)交換技術(shù)液晶光交換技術(shù)液晶光開(kāi)關(guān)是利用其偏振特性來(lái)完成交換的.液晶是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的、幾乎是一維形狀的分子鏈.當(dāng)電場(chǎng)加到液晶上時(shí)-它們排列成行并且變得不透明-僅僅允

5、許光在一定的方向上通過(guò).液晶交換系統(tǒng)有一個(gè)默認(rèn)的設(shè)置-在沒(méi)有施加電壓時(shí)-光波被自動(dòng)引導(dǎo)通過(guò)這個(gè)默認(rèn)路徑；當(dāng)加入電壓時(shí)-一條新的路徑被創(chuàng)建出來(lái)。因?yàn)橐壕Р粌H能改變光的方向，而且也能抑制光的通過(guò)量，所以十分適合應(yīng)用于光交換機(jī)中，并且更適用于小型的波長(zhǎng)選擇的交換機(jī)。氣泡光開(kāi)關(guān)技術(shù)一種使用在打印機(jī)上的非常流行的技術(shù)現(xiàn)在也成了光交換技術(shù)的核心-這就是氣泡技術(shù).該技術(shù)是在Si材料中做出偏振光束分支波導(dǎo)(PBS),再在每個(gè)分支波導(dǎo)交叉點(diǎn)處刻蝕出某種角度的槽,并將溝槽內(nèi)裝上與折射率匹配的液晶-液晶槽下面是電熱器。不加電時(shí)光束直通,當(dāng)加熱硅片相應(yīng)點(diǎn)上的電熱器時(shí),其上面的液晶體內(nèi)產(chǎn)生出一種氣泡-經(jīng)過(guò)全反射-使來(lái)自

6、輸入波導(dǎo)的光改變方向-反射到要求輸出的光波導(dǎo)。PBS起路由器作用-把信號(hào)引向要求的出口。熱光波導(dǎo)技術(shù)波導(dǎo)是集成電路上的通路可以使用與制造集成電路一樣的工藝過(guò)程來(lái)制造.波導(dǎo)與普通光纖一樣;仍然包括芯部和涂覆層。熱光波導(dǎo)使用溫度上的變化來(lái)改變光波通過(guò)波導(dǎo)的相位;作為相位變化的結(jié)果;光波可以采用不同的路徑通過(guò)波導(dǎo)。熱光交換器件有一個(gè)輸入波導(dǎo);兩個(gè)輸出波導(dǎo)。光通過(guò)兩個(gè)路徑被發(fā)送;一個(gè)是正常路徑;而另一個(gè)是通過(guò)上面加有電壓的小電阻來(lái)加熱的路徑.溫度的變化加熱了一個(gè)波導(dǎo);引起了這個(gè)波導(dǎo)在物理上的增長(zhǎng)。這個(gè)增長(zhǎng)改變了光波的相位;當(dāng)光波一起返回時(shí);相位差就把光波推進(jìn)了第二個(gè)輸出波導(dǎo)中。如果沒(méi)有對(duì)分離波長(zhǎng)加熱;

7、那么當(dāng)它們重新合并的時(shí)候;它們都將通過(guò)默認(rèn)的路徑前進(jìn)。如圖1-2所示。圖1-2 熱光波導(dǎo) （5）光分組交換技術(shù)介紹光分組交換(如圖1-3）是電分組交換在光域的延伸，交換單位是高速光分組。OPS沿用電分組交換的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”方式，是無(wú)連續(xù)的，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立路由和分配資源。采用單向預(yù)約機(jī)制，分組凈荷緊跟分組頭后，在相同光路中傳輸，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要緩存分組凈荷，等待分組頭處理，以確定路由。與OCS相比（如表1-1,1-2），OPS有著很高的資源利用率和很強(qiáng)的適應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)的能力。光突發(fā)交換為IP骨干網(wǎng)的光子化提供了一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。一方面，通過(guò)光突發(fā)交換可以使現(xiàn)有的IP骨干網(wǎng)的協(xié)議層次

8、扁平化，更加充分的利用DWDM技術(shù)的帶寬潛力，另外一方面，由于光突發(fā)交換網(wǎng)對(duì)突發(fā)包的數(shù)據(jù)是完全透明的，不經(jīng)過(guò)任何的光電轉(zhuǎn)化，從而使光突發(fā)交換機(jī)能夠真正的實(shí)現(xiàn)所謂的T比特級(jí)光路由器，徹底消除由于現(xiàn)在的電子瓶頸而導(dǎo)致的帶寬擴(kuò)展困難。此外，光突發(fā)交換的QOS支持特征也符合下一代 Internet 的要求。因此，光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)很有希望取代當(dāng)前基于 ATM/SDH 架構(gòu)和電子路由器的IP骨干網(wǎng)，成為下一代光子化的 Internet 骨干網(wǎng)。作為一項(xiàng)具有廣泛前景和技術(shù)優(yōu)勢(shì)的交換方式，光突發(fā)交換技術(shù)已引起了國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注，我國(guó)的863計(jì)劃已將光突發(fā)交換技術(shù)列為重點(diǎn)資助項(xiàng)目。表1-1 三種交換技術(shù)區(qū)

9、別 序號(hào)比較內(nèi)容光電路交換光分組交換光突發(fā)交換1交換粒度波長(zhǎng)/波帶/光纖10納米-10微米光分組（小顆粒）1納米-100微米突發(fā)包（大顆粒）2交換方式直通存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)直通3控制方式帶外控制帶內(nèi)控制帶外控制4信息長(zhǎng)度固定可變可變5建立鏈接時(shí)延高低低6建立鏈接占用 信道占用不占用占用圖1-3光分組交換技術(shù)2光交換系統(tǒng)2.1 光交換系統(tǒng)的主要組成光交換系統(tǒng)是由各種不同光開(kāi)關(guān)器件、光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)變換器、光存儲(chǔ)器、光調(diào)制器和光濾波器等組成。2.2 光開(kāi)關(guān)器件光開(kāi)關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選的傳輸端口。其作用是對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的光學(xué)器件。主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)觀層面上的路由選擇、波長(zhǎng)選

10、擇、光分插復(fù)用、光交叉鏈接和自愈保護(hù)等功能。光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 光開(kāi)關(guān)示意圖常用的光開(kāi)關(guān)光開(kāi)關(guān)主要有機(jī)械型光開(kāi)關(guān)、熱光型光開(kāi)關(guān)（如圖2-2、2-3所示）、微電子機(jī)械型光開(kāi)關(guān)和半導(dǎo)體光放大器門(mén)型光開(kāi)關(guān)。光開(kāi)關(guān)可以在皮秒（10-12秒）內(nèi)進(jìn)行操作。目前它以鈮酸鋰和鎵鋁砷化合物為基礎(chǔ)，從電子工業(yè)中脫胎形成。有一些新的材料，如液晶、聚乙炔等都比鈮酸鋰有更好的光學(xué)效用。其功能有：光開(kāi)關(guān)具有的功能：（1）光開(kāi)關(guān)是按一定要求將一個(gè)光通道的光信號(hào)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)光通道的器件。（2）光開(kāi)關(guān)可使光路之間進(jìn)行直接交換, 是光網(wǎng)絡(luò)中完成全光交換的核心器件,在全光網(wǎng)絡(luò)中, 光開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)在全光層的路由選擇、波

11、長(zhǎng)選擇、光交叉連接以及自愈保護(hù)等重要功能。（3）其中光交叉連接設(shè)備(OXC) 和光分插復(fù)用設(shè)備(OADM) 可以說(shuō)是全光網(wǎng)的核心。而光開(kāi)關(guān)和光開(kāi)關(guān)陣列恰恰是OXC 和OADM的核心技術(shù)。（4）全光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的光開(kāi)關(guān)應(yīng)具有快的響應(yīng)速度、低的插入損耗、低通道串音、對(duì)偏振不敏感、可集成性和可擴(kuò)展性、低成本、低功耗、熱穩(wěn)定性好等特性。圖2-2熱光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖2-3熱光導(dǎo)開(kāi)關(guān)2.3 光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)變換器波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換是增加光交換網(wǎng)絡(luò)靈活性，降低阻塞的必要手段，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案也有很多。最簡(jiǎn)單的當(dāng)然是專(zhuān)注式的轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，也就是在復(fù)用前，給每個(gè)通道都各配置一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，顯然這樣作是元件利用率最低的。一些

12、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的共享方案，也被陸續(xù)提出，常見(jiàn)的有節(jié)點(diǎn)共享式（SPN）和鏈路共享式（SPL）兩種。對(duì)前一種共享方案，通常需要較大的光開(kāi)關(guān)以便在單節(jié)點(diǎn)可以共享同一個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。本期香港城市大學(xué)的研究者對(duì)此做了改進(jìn)研究，旨在使用更小更便宜的光開(kāi)關(guān)，替換用在同樣的系統(tǒng)里，卻能獲得和原來(lái)一樣的性能。主要思路是預(yù)設(shè)一定數(shù)量的小尺寸光開(kāi)關(guān)，來(lái)支持同樣通道數(shù)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)任意一波長(zhǎng)的輸入信號(hào)要進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)，它先被切換到一個(gè)共享的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換通道，以這種方式節(jié)點(diǎn)僅需要幾個(gè)小的光開(kāi)關(guān)，且能共享昂貴的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。其功能為：光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的主要功能：（1）增加網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬和傳輸距離。并大大減低網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容成本，提高網(wǎng)絡(luò)的安全

13、性；（2）具有光中繼、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、傳輸介質(zhì)在單模光纖與多模光纖之間轉(zhuǎn)換等。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器有直接波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和外調(diào)制器波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換兩種。直接波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換是光/電/光轉(zhuǎn)換，如圖2-4所示，將波長(zhǎng)為i的輸入光信號(hào)，由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后再去驅(qū)動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)為i的激光器，使得輸出光信號(hào)的輸出波長(zhǎng)為i。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器是波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)及全光交換網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部件。 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器有多種結(jié)構(gòu)和機(jī)制，目前研究較為成熟的是以半導(dǎo)體光放大器為基礎(chǔ)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 ,包括交叉增益飽和調(diào)制型 、交叉相位調(diào)制型 以及四波混頻型波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器等。圖2-4波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器2.4光存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器是由光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和光盤(pán)片組成的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),光存儲(chǔ)技術(shù)是一種通過(guò)光學(xué)

14、的方法讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的一種技術(shù),它的工作原理是改變存儲(chǔ)單元的某種性質(zhì)的反射率,反射光極化方向,利用這種性質(zhì)的改變來(lái)寫(xiě)入存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù).在讀取數(shù)據(jù)時(shí),光檢測(cè)器檢測(cè)出光強(qiáng)和極化方向等的變化,從而讀出存儲(chǔ)在光盤(pán)上的數(shù)據(jù).由于高能量激光束可以聚焦成約0.8m的光束,并且激光的對(duì)準(zhǔn)精度高,因此它比硬盤(pán)等其他存儲(chǔ)技術(shù)具有較高的存儲(chǔ)容量。2.5光調(diào)制器光調(diào)制器也稱(chēng)電光調(diào)制器（如圖2-5所示）, 是高速、長(zhǎng)距離光通信的關(guān)鍵器件，也是最重要的集成光學(xué)器件之一。它是通過(guò)電壓或電場(chǎng)的變化最終調(diào)控輸出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。它所依據(jù)的基本理論是各種不同形式的電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、磁光效應(yīng)、Franz-KEldY

15、sh效應(yīng)、量子阱Stark效應(yīng)、載流子色散效應(yīng)等。在整體光通信的光發(fā)射、傳輸、接收過(guò)程中,光調(diào)制器被用于控制光的強(qiáng)度,其作用是非常重要的。其功能是（1）提供實(shí)時(shí)或準(zhǔn)時(shí)的一維或二維光學(xué)傳感器件或運(yùn)算器件；（2）模擬圖像存儲(chǔ)功能；（3）將待處理的原始信息處理為系統(tǒng)所需要的輸入形式。圖2-5光調(diào)制器示意圖2.6 光濾波器光濾波器是用來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇的儀器，它可以從眾多的波長(zhǎng)中挑選出所需的波長(zhǎng)，而除此波長(zhǎng)以外的光將會(huì)被拒絕通過(guò)。它可以用于波長(zhǎng)選擇、光放大器的噪聲濾除、增益均衡、光復(fù)用/解復(fù)用。光耦合器或者光復(fù)用器是把不同波長(zhǎng)的光復(fù)用到一根光纖中的，不同的波長(zhǎng)傳載著不同的信息。那么在接收端，要從光纖中分離

16、出所需的波長(zhǎng)，就要用到光濾波器。光濾波器類(lèi)型有：基于干涉原理的濾波器（熔錐光纖濾波器、法布里-伯羅濾波器、多層介質(zhì)膜濾波器、馬赫-曾德?tīng)柛缮鏋V波器）；基于光柵原理的濾波器（體光柵濾波器、陣列波導(dǎo)光柵濾波器、光纖光柵濾波器、聲光可調(diào)諧濾波器）。3光交換技術(shù)應(yīng)用 光交換系統(tǒng)所涉及的技術(shù)有空分交換技術(shù)、時(shí)分交換技術(shù)、波分頻分交換技術(shù)、碼分交換技術(shù)和復(fù)合型交換技術(shù)，其中空分交換技術(shù)包括波導(dǎo)空分和自由空分光交換技術(shù)。光分組交換系統(tǒng)所涉及的技術(shù)主要包括：光突發(fā)交換技術(shù)，光分組交換技術(shù)，光標(biāo)記分組交換技術(shù)，光子時(shí)隙路由技術(shù)等。光路交換技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化。光分組交換技術(shù)目前主要是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行研究與功能實(shí)現(xiàn)，確保

17、用戶(hù)與用戶(hù)之間的信號(hào)傳輸與交換全部采用光波技術(shù)。其中，光分組交換技術(shù)和光突發(fā)交換技術(shù)是光交換中的最有開(kāi)發(fā)價(jià)值的熱點(diǎn)技術(shù)，也是全光網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，她將有著廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。3.1 光交突發(fā)換技術(shù)的應(yīng)用 OBS（如圖3-1）的應(yīng)用 OBS技術(shù)是為了滿(mǎn)足業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需要成長(zhǎng)起來(lái)的，它具有延時(shí)小(單向預(yù)留)、帶寬利用率高、交換靈活、數(shù)據(jù)透明、交換容量大(電控光交換)等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到Tb/s級(jí)的交換容量。因此，OBS網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于不斷發(fā)展的大型城域網(wǎng)城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)廣域網(wǎng) 。它可以支持傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，如電話(huà)、SDH 、IP、FDDI ，F(xiàn)DDI 和 ATM ATM 等，也可以支持未來(lái)具有較高突發(fā)性和多樣性的業(yè)務(wù)

18、，如數(shù)據(jù)文件傳輸、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、視視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議 等。對(duì)于大型的城域網(wǎng)，一個(gè)或多個(gè)大學(xué)、大型寫(xiě)字樓、小區(qū)企事業(yè)單位，各個(gè)郊縣或衛(wèi)星城，以及人口密集的公共場(chǎng)所等，放置一個(gè)OBS邊緣路器，完成本地多種業(yè)務(wù)的會(huì)聚，生成突發(fā)。它的接入業(yè)務(wù)可以是多種多樣的，如以太網(wǎng)以太網(wǎng) (10M、100M、1G或10G)、ATM、x DSL、 DSL 等。再在各主要地方放置一些OBS核心路由器，完成光突分組的預(yù)留和交換。這樣，就構(gòu)建出了一個(gè)都市OBS網(wǎng)。盡OBS在標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議方面還不成熟，有很多技術(shù)還在進(jìn)一步研究之中，OBS仍是一種非常有前途的光交換技術(shù)，它結(jié)合了光電路交換和光分組交換的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免了它們的缺點(diǎn)。OB

19、S的特點(diǎn)是控制與數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上分離，控制分組提前發(fā)送，并且在中間節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)電信息處理，為數(shù)據(jù)分組預(yù)留資源；而數(shù)據(jù)分組隨控制分組之后傳送，在中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)預(yù)留好的資源直通，無(wú)需光/電/光處理；采用單向預(yù)留機(jī)制，帶寬利用率高，并且無(wú)需光緩存，實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易。隨著快速波長(zhǎng)變換技術(shù)的成熟，光突發(fā)交換技術(shù)將得到飛速發(fā)展，成為下一代光傳輸與交換網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。圖3-1 OBS組成圖 3.2 光分組交換技術(shù)的應(yīng)用 分組交換(如圖3-2)在商業(yè)中的應(yīng)用較廣泛。如銀行系統(tǒng)在線式信用卡（POS機(jī)）的驗(yàn)證。由于分組交換提供差錯(cuò)控制的功能，保證了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)目煽啃?。首先，各大商?chǎng)內(nèi)部形成局域網(wǎng)，網(wǎng)上的服務(wù)器提供卡

20、的管理作用，用戶(hù)刷卡后，通過(guò)服務(wù)器上的X .25分組端口或路由器設(shè)備連到商業(yè)增殖網(wǎng)，它與金卡網(wǎng)絡(luò)結(jié)算中心通過(guò)數(shù)字專(zhuān)線連接。商業(yè)增殖網(wǎng)主要完成來(lái)自各大商場(chǎng)的數(shù)據(jù)線路匯接及對(duì)商場(chǎng)銷(xiāo)售情況的統(tǒng)計(jì)等。結(jié)算中心又同各大銀行的主機(jī)系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)信用卡的驗(yàn)證和信用卡的消費(fèi)。 在遍步全市的各大超市中，已有相當(dāng)一部分超市利用分組網(wǎng)來(lái)改善經(jīng)營(yíng)管理手段，拓展市場(chǎng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在超市中設(shè)立電子消費(fèi)通道，消費(fèi)者手持的儲(chǔ)金卡經(jīng)刷卡后，信息送到該超市的后臺(tái)服務(wù)器。服務(wù)器的作用是對(duì)儲(chǔ)金卡的金額計(jì)算和超市的銷(xiāo)售情況的統(tǒng)計(jì)。個(gè)超市的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)通過(guò)話(huà)上復(fù)用DOV（Data Over Voice)的專(zhuān)線方式，連到超市管理中

21、心，進(jìn)行一系列的結(jié)算、統(tǒng)計(jì)等，來(lái)擴(kuò)大超市的消費(fèi)市場(chǎng)。 分組交換網(wǎng)的利用率高，傳輸質(zhì)量好，能同時(shí)多路通信的特點(diǎn)，因此它的經(jīng)濟(jì)性能也較好。在一些全國(guó)性的集團(tuán)公司中，總公司把指示下達(dá)給全國(guó)各地分公司甚至國(guó)外的機(jī)構(gòu)，利用分組交換就非常經(jīng)濟(jì)。中遠(yuǎn)集團(tuán)在全國(guó)各地的分支機(jī)構(gòu)在本地形成局域網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)路由器連到分組交換網(wǎng)，與海關(guān)、EDI中心等互通信息。它的主機(jī)系統(tǒng)也通過(guò)分組交換網(wǎng)實(shí)行全程連網(wǎng)，傳送定艙資料、貨運(yùn)情況、EDI報(bào)文等，也可遠(yuǎn)程登錄至香港，與海外溝通信息。圖3-2光分組交換技術(shù)的組成4光交換技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中，先進(jìn)的光通信技術(shù)以其高速、寬帶的明顯特征而為世人矚目，可以這樣說(shuō)光交換技術(shù)的發(fā)展在某

22、種程度上也決定了全光通信的發(fā)展。4.1光交換技術(shù)的發(fā)展前景雖然光時(shí)分交換和波分交換都有美好的應(yīng)用前景，但是由于目前高速光開(kāi)關(guān)的技術(shù)指標(biāo)和工藝水平還難以達(dá)到實(shí)用化程度，特別是有效的、大容量的光緩存器的缺乏，使高速、頻繁的時(shí)分光交換近期內(nèi)還難以實(shí)現(xiàn)。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的研究雖然有了一些進(jìn)展，但也還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到實(shí)用化階段。因此，近期光交換的發(fā)展和應(yīng)用重點(diǎn)仍是空分光交換，必要時(shí)使用“光電光型”波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)波分光交換。WDM技術(shù)正在廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中，使單波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)升級(jí)為WDM多波長(zhǎng)傳輸系統(tǒng)。將逐漸成熟的空分光交換技術(shù)引入光纖通信系統(tǒng)后，可以以波長(zhǎng)為單位，在不同的光纖間交換光信號(hào)。從而在可以預(yù)見(jiàn)的將

23、來(lái)，將點(diǎn)到點(diǎn)光纖通信系統(tǒng)升級(jí)為光網(wǎng)絡(luò)，使通信網(wǎng)的基礎(chǔ)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。相信在不久的將來(lái)，光交換技術(shù)一定會(huì)在全光通信網(wǎng)中發(fā)揮重要的作用，會(huì)為通信技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)革命性的進(jìn)步。4.1.1 智能自動(dòng)化 智能自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)即網(wǎng)絡(luò)的管理和控制具有智能化特點(diǎn)，能夠動(dòng)態(tài)、自動(dòng)地完成端到端光通道的建立、 拆除和修改。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)該能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ⒖捎玫馁Y源信息、配置信息等動(dòng)態(tài)指配最佳恢復(fù)路由。對(duì)這種技術(shù)的需求源自互聯(lián)網(wǎng)容量的增長(zhǎng)。容量的增長(zhǎng)要求光交換層的交換能力不斷增強(qiáng)，使之向更易于管理、更加靈活和更具有健壯性，同時(shí)業(yè)務(wù)指配和故障恢復(fù)也能夠更快地自動(dòng)完成并具有智能性的方向發(fā)展。近期，在組網(wǎng)技術(shù)方面的兩

24、項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展使得對(duì)光網(wǎng)絡(luò)帶寬的動(dòng)態(tài)指配成為可能。首先是可重構(gòu)型的光聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)成功，如光交叉連接器和光分插復(fù)用器，使得由運(yùn)營(yíng)商動(dòng)態(tài)支配帶寬成為現(xiàn)實(shí)。另外，由于在IP路由器、ATM交換機(jī)等設(shè)備中強(qiáng)化了新的流量技術(shù)和路由技術(shù)，使這些設(shè)備具有了動(dòng)態(tài)決定增減帶寬的能力。這兩種技術(shù)的使用，為傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)引入了智能控制和管理信令，從而使光網(wǎng)絡(luò)具有了智能性和自動(dòng)性，為發(fā)展按需分配帶寬和買(mǎi)賣(mài)帶寬的新型商業(yè)模式提供了條件。4.1.2 光交換機(jī)多樣化隨著液晶技術(shù)的成熟，液晶光交換機(jī)將會(huì)成為光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個(gè)重要設(shè)備，該交換設(shè)備主要由液晶片、極化光束分離器、成光束調(diào)相器組成，而液晶在交換機(jī)中的主要作用是旋轉(zhuǎn)入射光的

25、極化角。當(dāng)電極上沒(méi)有電壓時(shí)，經(jīng)過(guò)液晶片的光線極化角為90，當(dāng)有電壓加在液晶片的電極上時(shí)，入射光束將維持它的極化狀態(tài)不變。而由聲光技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光交換設(shè)備，因其中加入了橫向聲波，從而可以將光線從一根光纖準(zhǔn)確地引導(dǎo)到另一根光纖，該類(lèi)型的交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的交換速度，可方便地構(gòu)成端口較少的交換機(jī)。但它不適合用于矩陣交換機(jī)。另外，市場(chǎng)上目前又開(kāi)發(fā)了基于不同類(lèi)型的特殊微光器件的光交換機(jī)，這種類(lèi)型的交換機(jī)可以由小型化的機(jī)械系統(tǒng)激活，而且它的體積小，集成度高，可大規(guī)模生產(chǎn)，我們相信這種類(lèi)型的交換機(jī)在生產(chǎn)工藝水平不斷提高的將來(lái)，一定能成為市場(chǎng)的主流。4.2 全光交換所謂全光交換是指從波長(zhǎng)到波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換，基于這種技術(shù)的光交換或波長(zhǎng)路由器能使網(wǎng)絡(luò)配置更靈活，使運(yùn)營(yíng)商可以在光骨干網(wǎng)中方便地提供OC-1到光波長(zhǎng)的業(yè)務(wù)，把選路定位在波長(zhǎng)上而不是光纖上，遇到故障可以自動(dòng)恢復(fù)工作。由于無(wú)須ATM交換機(jī)、SONET ADM和數(shù)字交叉連接器等設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)將得到大大簡(jiǎn)化。近期在光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)熱潮中，運(yùn)營(yíng)商和制造商都顯示出了對(duì)全光交換設(shè)備的濃厚興趣，預(yù)計(jì)成熟的產(chǎn)品