光交換是指不�(jīng)過任何光/電轉(zhuǎn)�,將輸入端光信號直接交換到任意的光輸出端。與電子�(shù)字程控交換相�,光交換無須�光纖傳輸線路�交換�之間�(shè)�光端�進行光/電(O/E)和電/光(E/O)變�,而且在交換過程中,還能充分發(fā)揮光信號的高�。光交換是全光網(wǎng)�(luò)的關(guān)鍵技�(shù)之一�
光交換也是一種光纖通信技�(shù),它是指不經(jīng)過任何光/電�(zhuǎn)換,在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。光交換可分成光路光交換和分組光交換二種類型,前者可利用OADM、OXC等設(shè)備來實現(xiàn),而后者對光部件的性能要求更高,由于目前光邏輯器件的功能還較簡單,不能完成控制部分�(fù)雜的邏輯處理功能,因此國際上�(xiàn)有的分組光交換單元還要由電信號來控制,即所謂的電控光交�。隨著光器件技�(shù)的發(fā)�,光交換的最終發(fā)展趨勢將是光控光交換。光分組交換系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技�(shù)主要包括:光分組交換(OPS)技�(shù);光突發(fā)交換(OBS)技�(shù);光標記分組交換(OMPLS)技�(shù);光子時隙路由(PSR)技�(shù)�。這些技�(shù)目前主要是在實驗室內(nèi)進行研究與功能實�(xiàn)。該技�(shù)能確保用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技�(shù),即�(shù)�(jù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程都在光域�(nèi)進行�
在各種不同類型的光網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)中,使用到的光交換技�(shù)又有所不同,所�,我們可以根�(jù)光網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)類型的不同,使用不同的光交換技�(shù)�
A、時分光交換技�(shù)�該技�(shù)的原理與�(xiàn)行的電子程控交換中的時分交換系統(tǒng)完全相同,因此它能與采用全光時分多路�(fù)用方法的光傳輸系�(tǒng)匹配。在這種技�(shù)下,可以時分�(fù)用各個光器件,能夠減少硬件設(shè)備,�(gòu)成大容量的光交換機。該技�(shù)組成的通信技�(shù)�(wǎng)由時分型交換模塊和空分型交換模塊�(gòu)�。它所采用的空分交換模塊與上述的空分光交換功能塊完全相�,而在時分型光交換模塊中則需要有光存儲器(如光纖延遲存儲�、雙�(wěn)�(tài)激光二極管存儲器)、光選通器(如定向�(fù)合型陣列開關(guān))以進行相應(yīng)的交��
B、復(fù)合光交換技�(shù)�該技�(shù)是指在一個交換網(wǎng)�(luò)中同時應(yīng)用兩種以上的光交換方�。例�,在波分技�(shù)的基�(chǔ)上設(shè)計大�(guī)模交換網(wǎng)�(luò)的一種方法是進行多級鏈路連接,鏈路連接在各級內(nèi)均采用波分交換技�(shù)。因這種方法需要把多路信號分路接入鏈路,故抵消了波分復(fù)用的�(yōu)點。解決這個問題的措施是在鏈路上利用波分復(fù)用方�,實�(xiàn)多路化鏈路的連接,空�----波分�(fù)合型光交換系�(tǒng)就是�(fù)合型光交換技�(shù)的一個應(yīng)�。除此之�,還可將波分和時分技�(shù)�(jié)合起來得到另一種極有前途的�(fù)合型光交換,其復(fù)用度是時分多路復(fù)用度與波分多路復(fù)用度的和乘積。如它們的�(fù)用度分別�16,則可實�(xiàn)256路的時分--波分�(fù)合型交換�
C、空分光交換技�(shù)�該技�(shù)的基本原理是將光交換元件組成門陣列開關(guān),并適當控制門陣列開關(guān),即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間�(gòu)成通路。因其交換元件的不同可分為機械型、光電轉(zhuǎn)換型、復(fù)合波�(dǎo)�、全反射型和激光二極管門開關(guān)�,如耦合波導(dǎo)型交換元件鑰酸鉀,它是一種電光材料,具有折射率隨外界電場的變化而發(fā)生變化的光學(xué)特�。以鈮酸鉀為基�,在基片上進行鈦擴�,以形成折射率逐漸增加的光波導(dǎo),即光通路,再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當將兩條很接近的波�(dǎo)進行適當?shù)�?fù)合,通過這兩條波�(dǎo)的光束將�(fā)生能量交�。能量交換的強弱隨復(fù)合系�(shù)。平行波�(dǎo)的長度和兩波�(dǎo)之間的相位差變化,只要所選取的參�(shù)適當,光束就在波�(dǎo)上完全交�,如果在電極上施加一定的電壓,可改變折射率及相位�。由此可�,通過控制電極上的電壓,可以得到平行和交叉兩種交換狀�(tài)�
D、光突發(fā)�(shù)�(jù)交換技�(shù)�該技�(shù)是針對目前光信號處理技�(shù)尚未足夠成熟而提出的,在這種技�(shù)中有兩種光分組技�(shù):包含路由信息的控制分組技�(shù)和承載業(yè)�(wù)的數(shù)�(jù)分組技�(shù)??刂品纸M技�(shù)中的控制信息要通過路由器的電子處理,而數(shù)�(jù)分組技�(shù)不需光電/電光�(zhuǎn)換和電子路由器的�(zhuǎn)�(fā),直接在端到端的透明傳輸信道中傳�。控制分組在WDM傳輸鏈路中的某一特定信道中傳�,每一個突�(fā)的數(shù)�(jù)分組對應(yīng)于一個控制分�,并且控制無組先于數(shù)�(jù)分組傳�,通過“數(shù)�(jù)報”或“虛電路”路由模式指定路由器分配空閑信道,實�(xiàn)�(shù)�(jù)信道的帶寬資源動�(tài)分配。數(shù)�(jù)信道與控制信道的隔離簡化了突�(fā)�(shù)�(jù)交換的處�,且控制分組長度非常�,因此使高速處理得以實�(xiàn)。同時由于控制分組和�(shù)�(jù)分組是通過控制分組中含有的可“重置”的時延信息相聯(lián)系的,傳輸過程中可以根據(jù)鏈路的實際狀況用電子處理對控制信元作�(diào)�,因此控制分組和信號分組都不需要光同步??梢钥闯?,這種路由器充分發(fā)揮了�(xiàn)有的光子技�(shù)和電子技�(shù)的特�,實�(xiàn)成本相對較低、非常適合于在承載未來高突發(fā)�(yè)�(wù)的局域網(wǎng)(LAN)中�(yīng)�,超大容量的光突�(fā)�(shù)�(jù)路由器同樣可用于�(gòu)建骨干網(wǎng)�
隨著通信�(wǎng)�(luò)逐漸向全光平臺發(fā)展,�(wǎng)�(luò)的優(yōu)�、路�、保護和自愈功能在光通信�(lǐng)域中越來越重霎。光交換能夠保證�(wǎng)�(luò)的可靠性和提供靈活的信號路由平�,盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都采用電路交換技�(shù),但�(fā)展中的全光網(wǎng)�(luò)卻需要由純光交換來完成信號路由功能以實現(xiàn)�(wǎng)�(luò)的高速率和協(xié)議透明�。光交換為進入節(jié)點的高速信息流提供動態(tài)光域處理,僅將屬于該節(jié)點及其子�(wǎng)的信息上下路并交由電交換�(shè)備繼�(xù)處理,這樣具有以下幾個優(yōu)點: A、可以克服純電子交換的容量瓶頸問�� B、可以大量節(jié)省建�(wǎng)和網(wǎng)�(luò)升級成本。如果采用全光網(wǎng)技�(shù),將使網(wǎng)�(luò)的運行費用節(jié)�70%,設(shè)備費用節(jié)�90%� C、可以大大提高網(wǎng)�(luò)的重�(gòu)靈活性和生存�,以及加快網(wǎng)�(luò)恢復(fù)的時��
通信�(wǎng)�(luò)的光交換機的一個基本功能就是在光纖斷裂或轉(zhuǎn)�(fā)生故障時能自動進行恢復(fù)、現(xiàn)代的大多�(shù)光纖�(wǎng)�(luò)都有兩條以上的光纖路由連到�(guān)鍵的節(jié)�。通過光交換機光信號能大使地避開出故障的光纖或�(zhuǎn),重新選擇到達目的地的有效路�。但是信號以何種速車重新選擇路由對避免信息丟失是十分重要的,技高速電信系�(tǒng)中交換速率尤其重要�
光交換機的另一個傳�(tǒng)�(yīng)用是�(wǎng)�(luò)�(jiān)控。在遠端光纖測試點上,可使用一�1*N交換機將多條光纖連接到一個光時域反射計(�。對光纖鏈路進行�(jiān)�。使用交換機和OTDR可準確定位每一條光纖鏈路上的故�。在實際的傳送網(wǎng)�(luò)�,交換機還允許用戶取出信號或抽入一個網(wǎng)�(luò)分析儀來進行實肘�(jiān)控而不會干擾網(wǎng)�(luò)�(shù)�(jù)傳輸�
光交換機通常也可用于光纖器件的現(xiàn)場測試。舉例來�,一個多通道交換機是在城測試光纖器件的有力工�。通過�(jiān)視每一個對�(yīng)一特定測試參數(shù)的交換機通道,可以不間斷地測試多個部件�
最�,光交換機還開始被應(yīng)用于光纖傳感器網(wǎng)�(luò)��
光電和光機械交換�
盡管當前有許多種商用光又換機,但它們的光電和光機械模型都彼此十分相�。光電交換機�(nèi)包含帶有光電晶體材料(諸如鋰鈮)的波�(dǎo)。交換機通常在輸入輸出端各有兩個波�(dǎo),波�(dǎo)二間有兩條波�(dǎo)通路,這就�(gòu)成了Mach-Zehnder干涉�(jié)�(gòu)。這種�(jié)�(gòu)可以實現(xiàn)1*Z�2�2的交換配置。兩條通路之間的相位差由施加在通路上的電壓來控�。當通路上的�(qū)動電壓改變兩通路。問的相位差�,利用于步效�(yīng)就可將信號送到目的輸出端�
最近采用鋇鈦材料的波導(dǎo)交換機已�(jīng)開發(fā)成功,這種交換機使用了一種分子采取相陽生的技�(shù)。與鋰鈮交換機相比,這種新的交換機使用了非常少的�(qū)動電��
光電交換機的王要�(yōu)點就是交換速度較快,可達到納種�。然而,這類交換機的介入損�,依極化損耗和串音都比較嚴重,它們對電漂移較敏感,通常需要較高的工作電壓。這樣較高的生�(chǎn)成本就限制了光電交換機在商業(yè)上的廣泛�(yīng)��
光機械交換機依賴于成熟的光技�(shù),是目前最常見的交換機。它的操作原理十分簡�,在交換機中,通過移動光纖終端或棱鏡來將光線引�(dǎo)或反射到輸出光纖,這樣就實�(xiàn)了輸入光信號的機械交�。光機械交換機只能實�(xiàn)毫秒級的交換速度,但由于它的成本較低,設(shè)計簡單和光性能較好而得到了廣泛的應(yīng)��
光機械交換機最適宜�(yīng)用于1�2�2�2的配置中??梢院芊奖愕�?gòu)建小�(guī)模的矩陣無阻塞M*N光交換機,通過使用多級的配置也可以實現(xiàn)大規(guī)模(例如64�64)的局部阻塞交換機。但由于�(fù)雜度和移動相�(guān)機械部件的數(shù)量的影響而艱難實�(xiàn)大規(guī)模完全無阻塞的矩陣交換機�
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目前市場上出�(xiàn)的光交換機大多數(shù)是基于光電和光機械的,隨著光交換技�(shù)的不斷發(fā)展和成熟,基于熱�(xué)、液�、聲�(xué)、微機電技�(shù)的光交換機將會逐步被研究和開發(fā)出來�
由光電交換技�(shù)實現(xiàn)的交換機通常在輸入輸出端各有兩個有光電晶體材料的波�(dǎo),而的光電交換機則采用了鋇鈦材�,這種交換機使用了一種分子束取相附生的技�(shù),與波導(dǎo)交換機相比,該交換機消耗的能量比較�?;诠鈾C械技�(shù)的光交換機是目前比較常見的交換設(shè)�,該交換機通過移動光纖終端或棱鏡來來將線引�(dǎo)或反射到輸出光纖,實�(xiàn)輸入光信號的機械交換。光機械交換機交換速度為毫秒級,但它成本較低,�(shè)計簡單和光性能較好,而得到廣泛應(yīng)�。使用熱光交換技�(shù)的交換機由受熱量影響較大的聚合體波導(dǎo)組成,它在交換數(shù)�(jù)信息�,由分布于聚合體堆中的薄膜加熱元素控�。當電流通過加熱器時,它改變波導(dǎo)分支區(qū)域內(nèi)的熱量分布,從而改變折射率,將光從主波�(dǎo)引導(dǎo)自目的分支波�(dǎo)。熱光交換機體積非常�,能實現(xiàn)微秒級的交換速度�
隨著液晶技�(shù)的成�,液晶光交換機將會成為光�(wǎng)�(luò)系統(tǒng)中的一個重要設(shè)�,該交換�(shè)備主要由液晶�、極化光束分離器、成光束�(diào)相器組成,而液晶在交換機中的主要作用是旋轉(zhuǎn)入射光的極化�。當電極上沒有電壓時,經(jīng)過液晶片的光線極化角�90°,當有電壓加在液晶片的電極上時,入射光束將維持它的極化狀�(tài)不變。而由聲光技�(shù)實現(xiàn)的光交換�(shè)�,因其中加入了橫向聲�,從而可以將光線從一根光纖準確地引導(dǎo)到另一根光�,該類型的交換機可以實現(xiàn)微秒級的交換速度,可方便地構(gòu)成端口較少的交換�。但它不適合用于矩陣交換��
另外,市場上目前又開�(fā)了基于不同類型的特殊微光器件的光交換�,這種類型的交換機可以由小型化的機械系�(tǒng)激活,而且它的體積�,集成度高,可大�(guī)模生�(chǎn),我們相信這種類型的交換機在生�(chǎn)工藝水平不斷提高的將來,一定能成為市場的主��
維庫電子�,電子知�,一查百��
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