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光交�
閱讀�25196時間�2011-10-26 17:28:13

  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�(jī)之間�(shè)�光端�(jī)�(jìn)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)揮光信號的高速。光交換是全光網(wǎng)�(luò)的關(guān)鍵技�(shù)之一�

概念

  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�(shí)�(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)展,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�(biāo)記分組交換(OMPLS)技�(shù);光子時隙路由(PSR)技�(shù)等。這些技�(shù)目前主要是在�(shí)�(yàn)室內(nèi)�(jìn)行研究與功能�(shí)�(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)�(diǎn)到目的節(jié)�(diǎn)的傳輸過程都在光域內(nèi)�(jìn)��

分類

  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,所以,我們可以根�(jù)光網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)類型的不�,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)�,可以時分復(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�(jī)。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(如光纖延遲存儲器、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�(jìn)行相�(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)�(jì)大規(guī)模交換網(wǎng)�(luò)的一種方法是�(jìn)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)�(diǎn)。解決這個問題的措施是在鏈路上利用波分復(fù)用方法,�(shí)�(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�,其�(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(shí)�(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(dāng)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(jī)械型、光電轉(zhuǎn)換型、復(fù)合波�(dǎo)型、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�,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�(jìn)行鈦�(kuò)散,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(dāng)將兩條很接近的波�(dǎo)�(jìn)行適�(dāng)?shù)�?fù)�,通過這兩條波�(dǎo)的光束將�(fā)生能量交�。能量交換的�(qiáng)弱隨�(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(dāng),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差。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)分組傳送,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(shí)�(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(shí)�(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(shí)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。可以看�,這種路由器充分發(fā)揮了�(xiàn)有的光子技�(shù)和電子技�(shù)的特長,�(shí)�(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)用,超大容量的光突發(fā)�(shù)�(jù)路由器同樣可用于�(gòu)建骨干網(wǎng)�

特點(diǎn)

  隨著通信�(wǎng)�(luò)逐漸向全光平臺發(fā)�,網(wǎng)�(luò)的優(yōu)�、路由、保�(hù)和自愈功能在光通信�(lǐng)域中越來越重�。光交換能夠保證�(wǎng)�(luò)的可靠性和提供靈活的信號路由平臺,盡管�(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�(shí)�(xiàn)�(wǎng)�(luò)的高速率和協(xié)議透明�。光交換為�(jìn)入節(jié)�(diǎn)的高速信息流提供動態(tài)光域處理,僅將屬于該節(jié)�(diǎn)及其子網(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)�(diǎn)�

  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(yùn)行費(fèi)用節(jié)�70%,設(shè)備費(fèi)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��

作用

 通信�(wǎng)�(luò)的光交換�(jī)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�(jìn)行恢�(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)�(diǎn)。通過光交換機(jī)光信號能大使地避開出故障的光纖或�(zhuǎn),重新選擇到�(dá)目的地的有效路由。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(jī)的另一個傳�(tǒng)�(yīng)用是�(wǎng)�(luò)�(jiān)控。在�(yuǎn)端光纖測試點(diǎn)�,可使用一�1*N交換�(jī)將多條光纖連接到一個光時域反射�(jì)()。對光纖鏈路�(jìn)行監(jiān)�。使用交換機(jī)和OTDR可準(zhǔn)確定位每一條光纖鏈路上的故�。在�(shí)際的傳送網(wǎng)�(luò)中,交換�(jī)還允許用戶取出信號或抽入一個網(wǎng)�(luò)分析儀來�(jìn)行實(shí)肘監(jiān)控而不會干擾網(wǎng)�(luò)�(shù)�(jù)傳輸�

  光交換機(jī)通常也可用于光纖器件的現(xiàn)場測�。舉例來�,一個多通道交換�(jī)是在城測試光纖器件的有力工具。通過�(jiān)視每一個對�(yīng)一特定測試參數(shù)的交換機(jī)通道,可以不間斷地測試多個部��

  最�,光交換�(jī)還開始被�(yīng)用于光纖傳感器網(wǎng)�(luò)��

  光電和光�(jī)械交換機(jī)

  盡管�(dāng)前有許多種商用光又換�(jī),但它們的光電和光�(jī)械模型都彼此十分相似。光電交換機(jī)�(nèi)包含帶有光電晶體材料(諸如鋰鈮)的波�(dǎo)。交換機(jī)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�(shí)�(xiàn)1*Z�2�2的交換配�。兩條通路之間的相位差由施加在通路上的電壓來控�。當(dāng)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��

  最近采用鋇鈦材料的波導(dǎo)交換�(jī)已經(jīng)開發(fā)成功,這種交換�(jī)使用了一種分子采取相陽生的技�(shù)。與鋰鈮交換�(jī)相比,這種新的交換�(jī)使用了非常少的驅(qū)動電��

  光電交換�(jī)的王要優(yōu)�(diǎn)就是交換速度較快,可�(dá)到納種級。然�,這類交換�(jī)的介入損耗,依極化損耗和串音都比較嚴(yán)�,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�(jī)在商�(yè)上的廣泛�(yīng)��

  光機(jī)械交換機(jī)依賴于成熟的光技�(shù),是目前最常見的交換機(jī)。它的操作原理十分簡�,在交換�(jī)�,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(shí)�(xiàn)了輸入光信號的機(jī)械交�。光�(jī)械交換機(jī)只能�(shí)�(xiàn)毫秒級的交換速度,但由于它的成本較低,設(shè)�(jì)簡單和光性能較好而得到了廣泛的應(yīng)��

  光機(jī)械交換機(jī)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(jī),通過使用多級的配置也可以�(shí)�(xiàn)大規(guī)模(例如64�64)的局部阻塞交換機(jī)。但由于�(fù)雜度和移動相�(guān)�(jī)械部件的�(shù)量的影響而艱難實(shí)�(xiàn)大規(guī)模完全無阻塞的矩陣交換機(jī)�


本文來自: 賽微電子�(wǎng)-電子工程師社區(qū)  原文地址:https://www.srvee.com/comm/apply/wldrlsjwldgjsb_gjhj_54424.html

�(fā)�

  目前市場上出�(xiàn)的光交換�(jī)大多�(shù)是基于光電和光機(jī)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�(jī)電技�(shù)的光交換�(jī)將會逐步被研究和開發(fā)出來�

  由光電交換技�(shù)�(shí)�(xiàn)的交換機(jī)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�(jī)則采用了鋇鈦材料,這種交換�(jī)使用了一種分子束取相附生的技�(shù),與波導(dǎo)交換�(jī)相比,該交換�(jī)消耗的能量比較�。基于光�(jī)械技�(shù)的光交換�(jī)是目前比較常見的交換�(shè)�,該交換�(jī)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(shí)�(xiàn)輸入光信號的�(jī)械交�。光�(jī)械交換機(jī)交換速度為毫秒級,但它成本較�,設(shè)�(jì)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(jī)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(dāng)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�,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(jī)體積非常�,能�(shí)�(xiàn)微秒級的交換速度�

  隨著液晶技�(shù)的成�,液晶光交換�(jī)將會成為光網(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�(jī)中的主要作用是旋�(zhuǎn)入射光的極化�。當(dāng)電極上沒有電壓時,經(jīng)過液晶片的光線極化角�90°,當(dāng)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)�(shí)�(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(zhǔn)確地引導(dǎo)到另一根光�,該類型的交換機(jī)可以�(shí)�(xiàn)微秒級的交換速度,可方便地構(gòu)成端口較少的交換�(jī)。但它不適合用于矩陣交換�(jī)�

  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�(jī),這種類型的交換機(jī)可以由小型化的機(jī)械系�(tǒng)激�,而且它的體積�,集成度�,可大規(guī)模生�(chǎn),我們相信這種類型的交換機(jī)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�,電子知識,一查百��

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