光交換技術在傳輸通信中的應用分析

摘 要：現(xiàn)代通信交換技術快速發(fā)展，本文主要介紹并講解了目前網絡中常用的各種交換技術和數(shù)據(jù)通信中使用的關鍵技術原理；電話通信中使用的電路交換技術；電信網信令系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信中使用的分組交換技術和幀中繼技術；寬帶交換中使用的ATM技術；計算機網絡中使用的二層交換、IP交換和MPLS技術；光交換技術以及最新的軟交換及NGN技術等問題。

關鍵詞：光交換技術；動態(tài)寬帶；時分光交換

隨著通信技術和計算機技術的不斷發(fā)展，人們對于網絡業(yè)務的要求越來越多，這些網絡業(yè)務要求需要有相應的傳輸交換技術與之相適應，因此電路交換技術不能滿足各種新業(yè)務的要求，基于這種狀況，各種交換技術應運而生，這些交換技術可以滿足不同的業(yè)務要求，光交換技術是各種交換技術中較為突出的一項新型交換技術。本文從光交換的分類、技術特點以及光交換方式等三方面淺談下其技術特點和應用。

光交換技術是全光通信網中的核心技術，對于現(xiàn)代通信技術發(fā)揮著重要的作用。我們在現(xiàn)代科學技術不斷發(fā)展的背景下，技術發(fā)展需要在通信網中建立一個高質量的寬帶通信網，用以實現(xiàn)高度透明、高活性的全光通信網是我們的最高建設目標。

一、光交換的分類

1.光路光交換

光路光交換實質是一種光的電路交換方式。基于光分插復用器OADM（OpticalAddDropMultiplexer）和光復交叉連接OXC（0PticalCrossConnect）的作用，波長路由方式比較靈活，是通過控制平面的雙向信令建立傳輸鏈路，建立傳輸信道后分配相應波長信號。

在DWDM網絡中，以波長交換的形式實現(xiàn)。在相鄰節(jié)點的每條鏈路，一個交換的光通道對應一個波長。其優(yōu)點是速度快、數(shù)據(jù)傳輸效率高，而且透明性高，非常適合SDH網絡的建立使用。OCS網絡資源的處理粒度采用波長作為區(qū)分，如果波長數(shù)有限制時，必須把一部分進行光/電/光轉換，這樣能避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞，在普通的處理方式是采用動態(tài)分配方式，這種方式的缺點非常明顯，響應建立時間非常長。OCS與多協(xié)議標簽交換結合，形成的多協(xié)議波長交換技術可以實現(xiàn)智能化動態(tài)波長鏈路路由和保護的功能。下面我們談談此交換方式的缺點，它本質是電路交換，電路交換的固有缺點就是在數(shù)據(jù)傳輸鏈接中，所有節(jié)點必須維持信道資源，而且這種狀況必須維持到傳輸結束，這時候信道方能拆除，問題在于即使信道資源沒有被占用，這時其他數(shù)據(jù)也無法使用該信道，這樣的低使用效率，就導致信道的利用率大大降低，對應的寬帶使用率也大大的降低。

2.分組光交換

分組光交換是以時分復用為基礎，用時隙互換原理實現(xiàn)交換功能的。時分復用：把時間劃分成幀，每幀化成N個時隙，并分配給N路信號，再把N路信號復接到一條光纖上。在接收端用分接器恢復各路原始信號。時隙互換：把時分復用幀中各個時隙的信號互換位置。首先使復用信號經過分接器，在同一時間內，分接器每條出線上依次傳輸每一個時隙的信號；然后使這些信號分別經過不同的光延遲器件，獲得不同的延遲時間；最后用復接器把這些信號重新組合起來。

OPS的核心節(jié)點的結構包括復用/解復用器、輸入和輸出接口以及內部的緩沖器和控制器。輸入接口的功能是：①輸入數(shù)據(jù)信號形成一個完善的質量信號；②檢測信號漂移和抖動；③使每個分組的開始和結束都安排適當有效載荷；④對齊數(shù)據(jù)包采集同步和切換時間插槽；⑤傳送信頭給控制器；⑥外部傳輸波長轉換為內部開關。輸出接口必須完成的功能：輸出信號形成克服了開關板造成的串擾和破壞，恢復的信號質量；對信息的有效載荷，根據(jù)需要內部波長轉換為外部使用波長；由于信號的開關板的距離不同，插入損失是不同的，因此信號功率不同，需要有一個平衡的輸出功率。

二、光交換技術的特點

隨著通信網絡逐漸向全光平臺發(fā)展，網絡的優(yōu)化、路由、保護和自愈功能在光通信領域中越來越重要。光交換技術能夠保證網絡的可靠性，提供靈活的信號路由平臺。采用波長變換器，在發(fā)生競爭時可以將突發(fā)包在與指定輸出線不同的波長上發(fā)送出去。這種解決方案在競爭分組的延遲方面是最佳的，適合電路交換，也適合光分組/突發(fā)交換網絡，但需要快速可調諧變換器。最近研究結果表明，在分組交換光網絡中波長交換是一種最有潛力的可選方案之一，它能最有效地降低光分組/突發(fā)的丟包率，特別是應用于多波長DWDM系統(tǒng)，因此快速可調波長變換器是目前研究的熱點。

三、光交換的方式及應用

1.空分光交換器

空分交換基本原理是光學開關元件陣列開關，并適當控制陣列開關。本質上它是光信號交換空間域上完成的過程。可以以任何方式在輸入和輸出光纖之間形成通路。對于空分交換開關元件一般可分為機械式，光電轉換型，復合波導型，全反射式激光二極管門開關。平行波導的長度和兩波導之間的相位差存在著變化，因此要求選取適當參數(shù)，波導上的光束完全交錯，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。

2.時分光交換器

時分復用是通信網中普遍采用的一種復用方式。光時分復用和電時分復用類似，也是把一條復用信道劃分成若干個時隙，每個基帶數(shù)據(jù)光脈沖流分配占用一個時隙，N個基帶信道復用成高速光數(shù)據(jù)流信號進行傳輸。

完成時間分光交換，必須有一個時隙交換實現(xiàn)輸入信號的時隙切換插槽輸出功能。完成時隙交換必須將時分多路復用信號按順序寫入到存儲器，然后按順序讀出，從而完成時隙交換。利用光纖延遲線在分時開關工作原理：第一時間分復用光信號通過光分路器，使其每一個出口在同一時間只有某個時隙光信號；然后讓這些信號分別通過不同的光學延遲器，得到不同的延遲時間；最后，提出這些信號通過一個光學合成器復接，完成了一個時分開關。

3.波分光交換器

一般來說，在光波復用系統(tǒng)中源端和目的端，都可以采用相同的波長來傳遞信號，如多路復用中不采用相同波長，這就勢必導致每個終端都將越來越復雜。波分光交換所需波長交換器是先用分解復用器將光波分信道空間分割開，對每個波長信道分別進行波長交換（w/c），交換后復用，經由一條光纖輸出。未來光交換技術的必將推動通信網絡的大發(fā)展，大容量、高速率時代必將到來。相信在不久的將來，我國光交換網絡技術一定成為帶動通信技術大發(fā)展的有效動力，通信技術必將進入高效、高質的發(fā)展階段。

四、結束語

綜上所述，光通信技術作為信息技術的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網絡的時代也會在不遠的將來到來。

參考文獻：

[1]李維丹.光交換技術實際應用中的問題處理方式探究[J].吉林大學學報，2012.

[2]劉迎春.淺談未來光交換網絡的發(fā)展及其應用[D].吉林大學，2011.

（作者單位：中國鐵通呼和浩特分公司）