第10章讲义光交换技术
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光交换技术密集波分复用技术的进步使得一根光纤上能够承载上百个波长信道,传输带宽最高记录已经达到了T比特级。
同时,现有的大部分情况是光纤在传输部分带宽几乎无限——200Tb/s,窗口200nm。
相反,在交换部分,仅仅只有几个Gb/s,这是因为电子的本征特性制约了它在交换部分的处理能力和交换速度。
所以,许多研究机构致力于研究和开发光交换/光路由技术,试图在光子层面上完成网络交换工作,消除电子瓶颈的影响。
当全光交换系统成为现实,就足够可以满足飞速增长的带宽和处理速度需求,同时能减少多达75%的网络成本,具有诱人的市场前景。
光信号处理可以是线路级的、分组级的或比特级的。
WDM光传输网属于线路级的光信号处理,类似于现存的电路交换网,是粗粒度的信道分割;光时分复用OTDM 是比特级的光信号处理,由于对光器件的工作速度要求很高,尽管国内外的研究人员做了很大努力,但离实用还有相当的距离;光分组交换网属于分组级的光信号处理,和OTDM相比对光器件工作速度的要求大大降低,与WDM相比能更加灵活、有效地提高带宽利用率。
随着交换和路由技术在处理速度和容量方面的巨大进步,OPS技术已经在一些领域取得了重大进展。
全光分组交换网可分成两大类:时隙和非时隙。
在时隙网络中,分组长度是固定的,并在时隙中传输。
时隙的长度应大于分组的时限,以便在分组的前后设置保护间隔。
在非时隙网络中,分组的大小是可变的,而且在交换之前,不需要排列,异步的,自由地交换每一个分组。
这种网络竞争性较大,分组丢失率较高。
但是结构简单,不需要同步,分组的分割和重组不需要在输入输出节点进行,更适合于原始IP业务,而且缓存容量较大的非时隙型网络性能良好。
光交换技术在光网络设计中,对网络设计者来说,非常重要的是减少当前网络中协议层的数目,保留已有功能,并尽量利用现有的光技术。
而光分组交换技术独秀之处在于:大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点,支持未来不同类型数据能提供端到端的光通道或者无连接的传输带宽利用效率高,能提供各种服务,满足客户的需求把大量的交换业务转移到光域,交换容量与WDM传输容量匹配,同时光分组技术与OXC、MPLS等新技术的结合,实现网络的优化与资源的合理利用因而,光分组交换技术势必成为下一代全光网网络规划的“宠儿”。
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。