文档介绍：光交换技术
目前的商用光纤通信系统,单信道传输速率已超过10 Gb/s, Tb/s。
但是,由于大量新业务的出现和国际互联网的发展,今后通信网络还可能变得拥挤。原因是在现有通信网络中,高速光纤通信系统仅仅充当点对点的传输手段,网络中重要的交换功能还是采用电子交换技术。
传统电子交换机的端口速率只有几Mb/s到几百Mb/s,不仅限制了光纤通信网络速率的提高,而且要求在众多的接口进行频繁的复用/解复用,光/电和电/光转换,因而增加了设备复杂性和成本,降低了系统的可靠性。
光交换主要有三种方式:
•空分光交换
•时分光交换
•波分光交换
虽然采用异步转移模式(ATM)可提供155 Mb/s或更高的速率,能缓解这种矛盾,但电子线路的极限速率约为20 Gb/s。要彻底解决高速光纤通信网存在的矛盾,只有实现全光通信,而光交换是全光通信的关键技术。
空分光交换
空分光交换的功能是:使光信号的传输通路在空间上发生改变。
空分光交换的核心器件是光开关。光开关有电光型、声光型和磁光型等多种类型,其中电光型光开关具有开关速度快、串扰小和结构紧凑等优点,有很好的应用前景。
典型光开关是用钛扩散在铌酸锂(Ti: LiNbO3)晶片上形成两条相距很近的光波导构成的,并通过对电压的控制改变输出通路。
(a)是由4个1×2光开关器件组成的2×2光交换模块。1×2 光开关器件就是Ti: LiNbO3定向耦合器型光开关, 只是少用了一个输入端而已。
(a) 2×2光交换单元
1×2
光交换器件
(a)
这种2×2光交换模块是最基本的光交换单元,它有两个输入端和两个输出端,通过电压控制,可以实现平行连接和交叉连接,(b)所示。
(b) 平行连接和交叉连接
平行联接
交叉联接
(b)
(c)是由16个1×2光开关器件或4个2×2光交换单元组成的4×4光交换单元。
(c) 4×4光交换单元
定向
耦合器
光波导
光信号输出
光信号输入
(c)
时分光交换
时分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。
时分复用是把时间划分成帧,每帧划分成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, (a)所示。
1
复
接
器
2
N
…
分
接
器
1
2
N
1
2
…
N
时隙
帧
(
a
)
(a) 时分光交换时分复用原理
所谓时隙互换,就是把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。(b),首先使时分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某一个时隙的信号;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。
1
2
3
4
分
接
器
1
延迟
1
延迟
2
2
延迟
3
3
延迟
4
4
(
b
)
复
接
器
输入
输出
4
1
3
2
(b) 时分光交换时隙互换原理
(c) 时分光交换等效的空分交换
1
2
3
4
1
2
3
4
(
c
)
(c)示出时分光交换的空分等效。
波分光交换
波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础,采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能的。
(a)和(b)分别示出波长选择法交换和波长变换法交换的原理框图。