光纖通信：交換技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

隨著信息化的發(fā)展，各種新型業(yè)務(wù)對(duì)通信網(wǎng)的寬帶和容量提出了更高的要求。但是，在目前的光纖通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)要經(jīng)過(guò)多次的光-電、電-光變換，而其中的電子器件在適應(yīng)高速、大容量的需求上存在諸多缺點(diǎn)，如帶寬限制、時(shí)鐘偏移、嚴(yán)重串話、高功耗等，由此產(chǎn)生通信網(wǎng)中的“電子瓶頸”現(xiàn)象。而且目前的電子交換機(jī)和信息處理網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)接近了電子速率的極限。為了解決這一問(wèn)題，充分發(fā)揮光纖通信的極寬頻帶、抗電磁干擾、保密性強(qiáng)、傳輸損耗低等優(yōu)點(diǎn)，研究人員開(kāi)始在交換系統(tǒng)中引入光交換技術(shù)。

光交換是指光纖傳送的信息直接進(jìn)行交換。與電子數(shù)字程控交換相比，光交換無(wú)需在光纖傳輸線路和交換機(jī)之間設(shè)置光端機(jī)進(jìn)行光�N電、電�N光變換，并且在交換過(guò)程中還能充分發(fā)揮光信號(hào)的高速、寬帶和無(wú)電磁感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。它主要有四種交換方式：空分光交換、時(shí)分光交換、波分光交換、復(fù)合型光交換。

(1)空分光交換是指空間劃分的交換，空間光開(kāi)關(guān)是光交換中最基本的功能開(kāi)關(guān)。其基本原理是將光交換元件組成門(mén)陣列開(kāi)關(guān)，即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間構(gòu)成通路。

(2)時(shí)分光交換就是在時(shí)間軸上將復(fù)用的光信號(hào)的時(shí)間位置轉(zhuǎn)換成另一時(shí)間位置。其交換原理與現(xiàn)成的電子程控交換中的時(shí)分交換系統(tǒng)完全相同，因此它能與采用全光時(shí)分多路復(fù)用方法的光傳輸系統(tǒng)相匹配。在這種方式下，可以時(shí)分復(fù)用各個(gè)光器件，能夠減少硬件設(shè)備，構(gòu)成大容量光交換機(jī)。

(3)波分光交換就是將波分復(fù)用信號(hào)中任一波長(zhǎng)變換成另一波長(zhǎng)�？烧{(diào)波長(zhǎng)濾波器和波長(zhǎng)變換器是實(shí)現(xiàn)波分交換的基本元件，前者的作用是從輸入的多路波分光信號(hào)中選出所需波長(zhǎng)的光信號(hào)，后者則將可變波長(zhǎng)濾波器選出的光信號(hào)變換成適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)后輸出。

(4)復(fù)合型光交換是指在一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)應(yīng)用兩種以上的光交換方式�？辗�+時(shí)分，空分+波分，空分+時(shí)分+波分等都是常用的復(fù)合光交換方式。

光交換屬于全光網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)技術(shù)，主要完成光節(jié)點(diǎn)任意光纖端口之間的光信號(hào)交換及選路，它所完成的最關(guān)鍵工作就是波長(zhǎng)變換。

由于實(shí)質(zhì)上是對(duì)光的波長(zhǎng)進(jìn)行處理，所以更確切地說(shuō)，光交換應(yīng)該稱之為波長(zhǎng)交換。全光網(wǎng)絡(luò)的幾大優(yōu)點(diǎn)如帶寬優(yōu)勢(shì)、透明傳送、降低借口成本等都是通過(guò)該技術(shù)體現(xiàn)的。從功能上劃分，光交換、OXC(光交叉連接器)、OADM(光分插復(fù)用器)是順序包容的。即OADM是OXC的特例。由于OXC和光交換還在發(fā)展之中，目前對(duì)光交換的命名比較混亂。有的把現(xiàn)有的OADM、OXC都稱為光交換系列，有的又稱為光路由器。所以目前的光交換大多數(shù)以O(shè)XC甚至OADM暫時(shí)充當(dāng)。

通常OXC有3種實(shí)現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長(zhǎng)交叉連接和波長(zhǎng)變換交叉連接。其中，光纖交叉連接以一根光纖上所有波長(zhǎng)的總?cè)萘繛榛�礎(chǔ)進(jìn)行交叉連接，容量大但不靈活;波長(zhǎng)交叉連接可將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用相同波長(zhǎng)的任何光纖上。比如，波長(zhǎng)λ1、λ2、λ3和λ4從輸入端1號(hào)纖輸入，波長(zhǎng)交叉連接可以將這4個(gè)波長(zhǎng)選路到輸出端口的1、2、3和4號(hào)纖上去。

現(xiàn)在也有人將這種波長(zhǎng)交叉連接稱為無(wú)源光路由器，它的波長(zhǎng)可以通過(guò)空間分割實(shí)現(xiàn)重用。波長(zhǎng)的選路路由由內(nèi)部交叉矩陣決定，一個(gè)N×N的交叉矩陣可以同時(shí)建立N2條路由。波長(zhǎng)變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長(zhǎng)交叉連接到使用不同波長(zhǎng)的任何光纖上，具有最高的靈活性。它和波長(zhǎng)交叉連接的區(qū)別是可以進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。光交換的這種特性，突破了電子網(wǎng)絡(luò)的速率“瓶頸”�？梢钥焖贋榭蛻籼峁┒说蕉说母咚賹拵�路由及虛擬光纖網(wǎng)絡(luò)。