光纤交换机

光纤交换机光纤交换机概述.................................................................................................1.光交换机的由来.......................................................................................................2.1光交换机的特点....................................................................................................2.2光交换机的特点...................................................................................................2.3光交换的基本器件....................................................................................................2.3光交换原理......................................................................................................2.31空分光交换.......................................................................................................2.32时光分交换...........................................................................................................2.33波分/频分光交换..........................................................................................................2.4光分组交换技术..............................................................................................................2.41分组交换技术...............................................................................2.5光交换技术的发展..............................................................................光交换机摘要随着现代通信业的发达，网络愈发体现重要性，作为交换信息的终端交换机的存在必不可少。然而交换技术经过前辈的几代发展，技术在更新。交换机的种类也愈发多样化。谁说核心仍然是交换。现在我就以自己的理解来主要介绍下光交换机。1光交换机的由来随着人们科技水平的进步，大规模的网络应用使得原本的宽带业务不能满足日益增长的需求量，于是通信网迎来新的技术——光纤通信技术。由于光通信的数据吞吐量远远比传统的电子网络更加高速更加大容量。于是光交换机就走上了自己的舞台。2.1光交换机的特点（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，可与高速的光钎传输速率匹配，实现网络的高速率。（2）光交换根据波长对信号进行路由和选择，与通信采用的协议，数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。（3）光交换可以保证网络的稳定性。提供灵活的信息路由手段。2.2光交换的基本器件电开关是电信号交换系统最基本的单元。每个电信号开关在控制信号的控制下接通或断开其出线和入线当电开关的出线和入线接通时，电信号可以从这个电开关通过；当电开光的出线和入线断开时，电信号不能从这个开关通过。将许多电开关组成一个整列，在控制信号的控制下，使某些电开关接通，某些电开关断开，这样，电信号就能在这个整列中进行交换。这就是最基本的交换单元的构成及工作原理。（1）半导体光放大器半导体放大器可以对输入的光信号进行放大，并且可以利用一种称为偏置电信号的器件来控制光信号的放大倍数。当偏置电信号的值为0时，输入的光信号不能从光放大器的输出端输出，相当于电开关的断开；当偏置电信号的值不为0时，输入的光信号可以从输出端输出，相当于电开光的接通。（2）耦合波导开关耦合波导开关不像半导体光放大器那样只有一个输入端和一个输出端，而是有两个输入端和两个输出端。每个输入和对应的输出形成一个光通道。两个输入和两个输出组成两个光通道。耦合波导开关利用控制电极来控制光通道上，形成光信号的交叉连接；当控制电极上加电时，原先耦合到另外的光通路上的光信号会耦合回到原来的光通道上，形成的光信号的平行链接。（3）硅衬底平面光波导开关这种开关包含两个3db的定向耦合器和两个长度相等的波导臂，利用睹在Mach-Zehnder干涉波导臂上的金属薄膜加热器形成相位延时器，通过控制两臂的相位差来控制光信号的连通和断开。它的原理是利用在硅介质波导内的热电效应，平时偏压为0时，开关处于交叉连接状态，但是当波导臂呗加热后，开关切换到平行的连接状态。（4）波长转换器波长转换器有多种实现方式。当一个波长为的光信号输入时，由一个被称为光电探测器的器件把它变换为一个电信号，然后通过外调制器调制或激光器把这个电信号转换为一个波长为的输出光信号。2.3光交换原理2.31空分光交换空分光交换就是在空间域上对光信号进行交换。空分光交换的基本原理就是利用光开关组成开关矩阵，通过对开关矩阵进行控制，建立任一输入光钎到任一输出光纤的物理通路连接。2.32时光分交换时光分交换的原理是：即将输入的某一时隙上的光信号交换至另外一个时隙进行输出的交换方式。2.33波分/频分光交换波分交换是根据光信号的波长来进行通路选择的交换方式。2.4光分组交换技术光交换按交换方式可分为光路交换方式和光分组交换方式，对应于点交换中的电路交换和分组方式。光路交换又分为空分。时分和波分/频分三种交换类型。光分组交换则有atm光交换，透明光分组交换。光突发交换等。Atm光交换是对atm信源进行交换的技术。Atm光交换遵循电信号领域atm交换的基本原理，采用波分复用、电或光缓冲技术。先对信元波长进行选路，依照信元的额波长，将信元选路到输出端口的光缓冲存储器中。2.41分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据—分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，它主要用于数据通信。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路(V.C)实现数据的分组传送。分组交换网具有如下特点：(1)分组交换具有多逻辑信道的能力，故中继线的电路利用率高；(2)可实现分组交换网上的不同码型、速率和规程之间的终端互通；(3)由于分组交换具有差错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小；(4)分组交换的网络管理功能强。分组交换的基本业务有交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)两种。交换虚电路如同电话电路一样，即两个数据终端要通信时先用呼叫程序建立电路(即虚电路)，然后发送数据，通信结束后用拆线程序拆除虚电路。永久虚电路如同专线一样，在分组网内两个终端之间在申请合同期间提供永久逻辑连接，无需呼叫建立与拆线程序，在数据传输阶段，与交换虚电路相同。分组交换数据网是由分组交换机、网路管理中心、远程集中器、分组装拆设备以及传输设备等组成。2.5光交换技术的发展目前市场上出现的光交换机大多数是基于光电和光机械的，随着光交换技术的不断发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会逐步被研究和开发出来。由光电交换技术实现的交换机通常在输入输出端各有两个有光电晶体材料的波导，而最新的光电交换机则采用了钡钛材料，这种交换机使用了一种分子束取相附生的技术，与波导交换机相比，该交换机消耗的能量比较小。基于光机械技术的光交换机是目前比较常见的交换设备，该交换机通过移动光纤终端或棱镜来来将线引导或反射到输出光纤，实现输入光信号的机械交换。光机械交换机交换速度为毫秒级，但它成本较低，设计简单和光性能较好，而得到广泛应用。使用热光交换技术的交换机由受热量影响较大的聚合体波导组成，它在交换数据信息时，由分布于聚合体堆中的薄膜加热元素控制。当电流通过加热器时，它改变波导分支区域内的热量分布，从而改变折射率，将光从主波导引导自目的分支波导。热光交换机体积非常小，能实现微秒级的交换速度。随着液晶技术的成熟，液晶光交换机将会成为光网络系统中的一个重要设备，该交换设备主要由液晶片、极化光束分离器、成光束调相器组成，而液晶在交换机中的主要作用是旋转入射光的极化角。当电极上没有电压时，经过液晶片的光线极化角为90°，当有电压加在液晶片的电极上时，入射光束将维持它的极化状态不变。而由声光技术实现的光交换设备，因其中加入了横向声波，从而可以将光线从一根光纤准确地引导到另一根光纤，该类型的交换机可以实现微秒级的交换速度，可方便地构成端口较少的交换机。但它不适合用于矩阵交换机。另外，市场上目前又开发了基于不同类型的特殊微光器件的光交换机，这种类型的交换机可以由小型化的机械系统激活，而且它的体积小，集成度高，可大规模生产，我们相信这种类型的交换机在生产工艺水平不断提高的将来，一定能成为市场的主流。