光交换方式与光交换网络

浅谈光交换技术的特点及通信中的应用【摘要】本文分析了光交换技术的特点，介绍了光交换的分类，阐述了光交换的方式及应用。

【关键词】光交换技术特点分类应用中图分类号：tn913文献标识码：a 文章编号：1006-6675（2013）15-随着通信技术和计算机技术的不断发展，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。

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。

2、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。

2.1 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 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。

光交换方式与光交换网络光交换方式由于光通信传输技术的传输速率到达了Tb/s的数量级，大大提高了通信传输的质量和可靠性，但是在第一代光网络中，节点具有的电子速率的极限使得不断增长的传输速率受到限制。

此时，为了实现光信号的直接交换，摆脱光电转换所受的限制，光子技术被引入到节点的交换系统，以期实现全光网络。

因此，光交换的实现成为第二代光网络的根底。

光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。

光交换的实现可以简单归结为如何实现交换回路和控制部件的光子化，目前由于实用的光逻辑器件还相当缺乏，光交换系统的交换路径是全光的，控制部件那么由电子电路完成，也称电控光交换。

光交换方式、器件以及网络的组建是光交换的研究重点。

和普通的电交换技术相似，光交换分为光路〔通道〕交换和光分组交换两种方式。

光路交换是通过在主叫和被叫两个终端之间建立一个光连接通道。

该通道可能是一根光纤，也可能是采用复用技术构建的存在于光复用线路中的一个信道。

这条通道在一个呼叫的通信期间将一直保持到通信完毕。

光分组交换是一种信息包的交换。

通过某种光调制方式将用户信息形成光信号序列，然后分割成一个个分组，并被附加上各自的光分组头〔描述其源地址、目的地址和分组序号等〕。

它们独立经过光分组网的节点，节点解读分组头获得路由信息然后进展选路，然后将它们发送到目的地。

以下是原理图：8 2Figure 光分组交换光路交换中一个通信业务独占一条通路或信道，而分组交换允许多个通信业务动态地、分时段共享某一通道，因此它对网络的利用比光路交换更充分和灵活。

通常实时性要求高、业务量平稳的通信会使用光路交换，突发性明显的通信使用分组交换。

光交换按照光信号信道复用方式可划分为空分光交换、时分光交换、波/频分光交换和码分光交换等。

光交换的特点：1、由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。

全光通信—光交换技术全光通信—光交换技术全光通信光交换技术摘要：通信网的两大组成部分是传输和交换，随着通信容量的要求和光纤通信的发展，电交换中由于电子转移速度的限制成为信息通信的瓶颈，因而由光交换组成的全光通信网将成为今后通信网的主流。

本文对光交换技术相关知识及其发展进行了简要的介绍。

关键字：全光通信光交换技术光交换系统一、引言通信网的两大主要组成部分传输和交换，随着通信容量和带宽要求的迅速增加都在不断发展和革新。

由于光波分复用(WDM)技术的成熟，传输容量的迅速增长带来的对交换系统发展的压力和动力，通信网中交换系统的规模越来越大，运行速率越来越高。

但目前的电子交换和信息处理网络的发展己接近电子速率的极限，其固有的CD参数、钟歪、漂移、串话和响应速度等缺点限制了交换速率的提高，为了解决电子瓶颈的限制问题。

在交换系统中引入光子技术实现光交换，光交叉连接(OXC)和光分叉复用(OADM)实现全光通信。

全光通信网的优点是：光信号在通过光交换单元时，不需要经过光电、电光转换。

因此它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制，对比特率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的信息吞吐量。

由于信息的传输技术的不断完善，光交换技术成为全光通信网的关键。

二、光交换的概念与特点光交换技术是指不经过任何光／电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。

光交换系统主要由输入接口、光交换矩阵、输出接口和控制单元四部分组成，如下图所示：由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国际上现有的光交换控制单元还要由电信号来完成，即所谓的电控光交换。

在控制单元的输入端进行光电转换，而在输出端需完成电光转换。

随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换。

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。

采用光交换技术可以克服电子交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率和协议透明性，提高网络的重构灵活性和生存性，大量节省建网和网络升级成本。

光交换机原理
光交换机工作原理如下：
1. 数据传输方式：光交换机通过光纤传输数据，通过光电转换器将电信号转换为光信号发送出去，再通过光电转换器将接收到的光信号转换为电信号。

2. 数据交换：光交换机通过转发表（也称为MAC地址表）来
实现数据的转发和交换。

当一个数据包进入光交换机时，交换机会检查目标MAC地址，然后根据目标地址在转发表中查找
对应的端口信息。

3. 转发过程：在转发表中找到目标地址后，光交换机会将数据包从输入端口传输到对应的输出端口，实现数据的转发。

如果目标地址不在转发表中，光交换机会将数据包广播到所有端口上，以获取目标地址所在的网络。

4. 学习和更新：当光交换机接收到一个数据包时，它会检查源MAC地址，并将该地址与接收到此数据包的输入端口相关联。

通过这种方式，光交换机可以学习哪个MAC地址在哪个端口上，并在转发表中更新相应的信息。

5. 高效转发：光交换机通过硬件加速和并行处理来提高数据转发的效率。

它具有多个端口，可以同时处理多个数据包的转发请求，从而实现高速的数据交换。

6. 网络拓扑：光交换机的工作可以组成不同的网络拓扑结构，
如星型、环形等。

这些不同的拓扑结构可以根据网络的需求来选择，以满足网络通信的要求。

总之，光交换机是一种基于光纤传输的网络设备，通过光电转换器实现光信号和电信号之间的转换，利用转发表实现数据的转发和交换，从而提供高效、可靠的网络通信。

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光交换技术分类（大纲）一、光交换技术概述1.1光交换技术背景1.2光交换技术发展历程1.3光交换技术在我国的研究现状二、光交换技术分类2.1按交换方式分类2.1.1空分光交换2.1.2时分光交换2.1.3波分光交换2.1.4码分光交换2.2按传输距离分类2.2.1本地光交换2.2.2长途光交换2.3按网络拓扑分类2.3.1星型光交换2.3.2环型光交换2.3.3网状光交换2.3.4总线型光交换三、典型光交换技术介绍3.1光时分复用技术（OTDM）3.2光波分复用技术（WDM）3.3光码分复用技术（OCDM）3.4光交换网络技术（OAN）四、光交换技术的应用4.1通信领域4.2计算机网络领域4.3广播电视领域4.4国防军事领域五、光交换技术的发展趋势及展望5.1技术发展趋势5.2市场前景分析5.3面临的挑战与问题5.4发展展望与建议一、光交换技术概述1.1光交换技术背景随着互联网的快速发展和大数据时代的到来，通信网络面临着前所未有的挑战。

传统的光传输技术已经无法满足现代通信网络对高速、大容量和灵活性的需求。

为了提高网络的性能和效率，光交换技术应运而生。

光交换技术是一种利用光信号进行信息传输和交换的技术，它可以在光域内实现信号的切换、复用和路由，从而提高通信网络的传输速率和容量。

什么是光突发交换技术目前光网络中的交换技术主要有三种：光路交换OCS(Optical Circuit Switching),光分组交换OPS(Optical Packet Switching),光突发交换OBS(Optical Burst Switching).三种光路交换技术目前光网络中的交换技术主要有三种：光路交换OCS(Optical Circuit Switching),光分组交换OPS(Optical Packet Switching),光突发交换OBS(Optical Burst Switching).其中研究得最多最成熟的是光路交换OCS,网络需要为每一个连接请求建立从源端到目的地端的光路(每一个链路上均需要分配一个专业波长)。

交换过程共分三个阶段：①链路建立阶段是双向的带宽申请过程，需要经过请求与应答确认两个处理过程。

②链路保持阶段，链路始终被通信双方占用，不允许其他通信方共享该链路。

③链路拆除阶段，任意一方首先发出断开信号，另一方收到断开信号后进行确认，资源就被真正释放。

从长远来看，全光的分组交换OPS是光交换的发展方向。

OPS是一种不面向连接的交换方式，采用单向预约机制，在进行数据传输前不需要建立路由。

分配资源。

分组净荷紧跟分组头在相同光路中传输，网络节点需要缓存净荷，等待带分组目的地的分组头的处理，以确定路由。

相比OCS,OPS有着很高的资源利用率，和很强的适应突发数据的能力。

但是也存在着两个近期内难以克服的障碍：一是光缓存器技术还不成熟；二是在OPS交换节点处，多个输入分组的精确同步难以实现。

因此光分组交换难于在短时间内实现。

1997年，由ChunmingQiao和J.S Tunnor分别提出的一种新的光交换技术——光突发交换OBS,作为由电路交换到分组交换技术的过渡技术。

OBS结合了电路交换和分组交换两者的优点且克服了两者的部分缺点，已引起了越来越多人的注.什么叫突发？光突发交换中的“突发”可以看成是由一些较小的具有相同出口边缘节点地址和相同QoS 要求的数据分组组成的超长数据分组，这些数据分组可以来自于传统IP网中的IP包。

光交换原理光交换是指利用光来进行信息交换和传输的技术。

在光交换系统中，光信号可以直接在光域内进行交换和传输，而不需要先将光信号转换为电信号再进行交换，这样可以大大提高交换效率和传输速度。

光交换技术是未来通信网络发展的重要方向，具有重要的理论和应用价值。

光交换系统主要包括光交换机和光交换网络。

光交换机是光交换系统的核心部件，它能够实现光信号的交换和路由。

光交换网络则是由多个光交换机组成的网络结构，能够实现光信号在网络中的传输和交换。

光交换原理主要包括光交换机的结构和工作原理。

光交换机的结构包括输入端口、输出端口和交换矩阵。

输入端口接收来自光纤的光信号，输出端口将光信号发送到目标光纤，交换矩阵则实现光信号的交换和路由。

光交换机的工作原理是通过控制交换矩阵中的开关状态来实现光信号的交换和路由。

当一个光信号需要从输入端口传输到输出端口时，交换矩阵中的开关会打开，将光信号传输到目标输出端口。

光交换原理的实现主要依赖于光交换技术。

光交换技术包括光交换机的设计和制造、光交换网络的构建和管理等方面。

光交换技术的发展对光交换原理的实现起着至关重要的作用。

随着光交换技术的不断发展，光交换原理得到了越来越广泛的应用，已经成为了未来通信网络发展的重要方向。

光交换原理的实现对通信网络的发展具有重要的意义。

光交换原理可以大大提高通信网络的传输速度和交换效率，能够满足未来通信网络对高速、大容量、低时延的需求。

光交换原理的实现还能够降低通信网络的能耗和成本，提高网络的可靠性和稳定性。

因此，光交换原理的实现对推动通信网络的发展具有重要的意义。

总之，光交换原理是利用光进行信息交换和传输的重要技术，具有重要的理论和应用价值。

光交换原理的实现主要依赖于光交换技术的发展，对通信网络的发展具有重要的意义。

随着光交换技术的不断发展，光交换原理将会得到越来越广泛的应用，成为未来通信网络发展的重要方向。

光交换技术综述（《现代交换技术》课程报告）一、什么是光交换技术在通信领域中，传统的交换技术属于电交换，网络中交换机接续的是电信号。

对于这种交换机，如果传输线路采用目前已经得到广泛使用的光纤传输光信号，则需要在交换机的输入端，将光信号通过光/电转换器件转换为电信号，交换机内部对电信号进行接续并送到输出端口，输出端口输出的电信号再通过电/光转换器件转换为光信号，然后再发送到光纤上去。

鉴于影响网络通信能力的两大主要元素是物理传输媒介和网络转接设备，现在，网络传输媒介已使用光纤，而很多网络的转节点处仍在使用电交换技术。

因此，网络转节点处的电交换技术成为了整个通信网络性能提升的瓶颈。

要消除通信网络性能提升的瓶颈，网络转节点处必须采用光交换技术。

所谓的光交换技术是指不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。

二、典型的光交换元器件实现光交换的设备是光交换机，而光交换机是由基本光交换器件组成的。

因此，光交换器件是构成光交换网络的基础。

典型的光交换器件主要包括光开关、光耦合器、波长转换器和光存储器，下面分别加以叙述。

1、光开关构成一个电交换系统最简单的方法是使用电开关，每个电开关都可以在通信信号的控制下，使它的入线和出线接通或断开，从而使入线上的信号通过这个电开关出现或不出现在出线上。

将这些电开关排成阵列，在它们的控制端加上适当的控制信号，就可以使得有些开关接通，有些开关断开，从而就实现了电信号的交换。

同理，构成一个光交换系统最简单的方法是采用光开关。

与电开关不同的是，光开关接通或断开的是光信号。

光开关在通信中的作用主要是：⏹将某一光纤通道中的光信号接通或断开；⏹将某个光纤通道中的光转换到另一个光纤通道中去；⏹在同一光纤通道中将某种波长的光信号转换成另一种波长的光信号；可以作为光开关的元器件种类繁多，下面主要介绍半导体光开关、耦合波导开关、硅衬底平面光波导开关三种光开关元器件。

（1）半导体光开关（放大器）半导体光开关可以对输入的光信号进行放大，并且通过偏置电信号可以控制它的放大倍数。