光纤通信第五章1-光交换和网络的发展

2020/1/7北京邮电大学顾畹仪1北京邮电大学顾畹仪2020/1/7北京邮电大学顾畹仪2目录1.光交换技术的类型3、光网络的发展概况2020/1/7北京邮电大学顾畹仪31.光交换技术的类型空分交换时分交换波分交换混合交换电路交换/波长路由光分组/信元交换基于GMPLS光标记交换•透明光分组交换•光突发交换2020/1/7北京邮电大学顾畹仪4（1）空分交换22空间光开关的实现方案(a)(b)(c)opticalgatecombineropticalswitchsplitteropticalswitch2×21×22020/1/7北京邮电大学顾畹仪5机械光开关2020/1/7北京邮电大学顾畹仪6热光开关MZI型热光开关Y型分支热光开关结构加热器下面的波导的折射率减小，相应的，光功率被转向另一分支即处于开的状态，而在有源加热器的分支则处于关的状态2020/1/7北京邮电大学顾畹仪78×8热光开关矩阵2020/1/7北京邮电大学顾畹仪82维MOEMS微铰链把微镜铰接在硅基底上，微镜两边有两个推杆，推杆一端连接微镜铰接点，另一端连接平移盘铰接点。转换状态通过调节器调节平移盘使微镜发生转动，当微镜为水平时，可使光束通过该微镜，当微镜旋转到与硅基底垂直时，它将反射入射到它表面的光束，从而使该光束从该微镜对应的输出端口输出。2020/1/7北京邮电大学顾畹仪9三维主要靠两个微镜阵列完成两个光纤阵列的光波空间连接，每个微镜都有多个可能的位置，为确保任何时刻微镜都处于正确的位置，其控制电路需要十分复杂的模拟驱动方法，较二维复杂的多。三维MOEMS2020/1/7北京邮电大学顾畹仪10SOASOASOASOA半导体光放大型门开关2020/1/7北京邮电大学顾畹仪11（2）时分交换111T/2T/41T/4T/2(a)(b)123TT/2T/41T/4T/2(c)(d)2×2光开关t1…tttTTTttt121…T×1光开关或耦合器1×T光开关1×T光开关T×1光开关或耦合器•时隙交换器(timeslotinterchanger)•缓存器四种时隙交换器2020/1/7北京邮电大学顾畹仪12透明光分组交换输入同步模块:对入口分组进行相位校准交换矩阵:实现路由并实时地解决冲突输出接口:对数据流进行处理2020/1/7北京邮电大学顾畹仪13（3）波分交换WCWCWC波分解复用器耦合器WC波长转换器λ1…λwλ1…λwλ1λ2λw波分光交换需要波长交换器（Wavelengthconverter)波长选路(波长通道)和波长交换(虚波长通道)2020/1/7北京邮电大学顾畹仪14波长变换器的类型光－电－光型波长变换器基于半导体光放大器的交叉增益调制基于半导体光放大器的交叉相位调制基于半导体激光器或光纤中的四波混频（FWM）效应或不同频率产生（DFG）的全光波长变换器。2020/1/7北京邮电大学顾畹仪15ElectricalpumpingCurrentProbeλ1Signalλ2GainModulatedbysignalSOAProbeSignalOpticalpumping基于SOA中XGM的AOWC原理图2020/1/7北京邮电大学顾畹仪16基于半导体光放大器的交叉增益调制SOACWInputsignalλsλcFilterConvertedsignalCo-propagationschemeSOACWInputsignalλsλcConvertedsignalCounterpropagationschemecλ2020/1/7北京邮电大学顾畹仪17（4）空分＋波分光交换S1SwS2λ1…λwλ1λ1…λwλ1…λwλ1…λwλwλ2λwλ2λ1λ1λ1λ2λ2λwλw波分解复用器波分复用器2020/1/7北京邮电大学顾畹仪18电路交换/波长路由光分组/信元交换基于GMPLS光标记交换•透明光分组交换（OPS）•光突发交换（OBS）•光传送网（OTN）•自动交换光网络（ASON）2.光网络发展概况2020/1/7北京邮电大学顾畹仪19OADMOXC1990200020102015点到点WDM智能光节点OBS,OPS光标记交换光网络发展进程2020/1/7北京邮电大学顾畹仪20光突发交换集中了较大粒度的波长（电路）交换和较细粒度的光分组交换两者的优点，并避免两者的不足，因此能有效地支持上层协议或高层用户产生的突发业务。在OBS中，首先在控制波长上发送控制（连接建立）分组，然后在另一个不同的波长上发送突发数据。1）光突发交换（OBS）网络2020/1/7北京邮电大学顾畹仪21OBS的网络结构和节点结构2020/1/7北京邮电大学顾畹仪22OBS的特点综合了较大粒度的波长（电路）交换和较细粒度的光分组交换两者的优点，并克服了这两种交换方式的不足。从不同源端到不同宿端的突发分组利用时域共享、统计复用的方式就可以有效地使用链路上相同波长的带宽,带宽的使用效率较高。突发分组的长度从一个、几个分组或到一个短的会话，都只使用一个控制分组，这样每个数据单元具有较低的控制开销。万一控制分组不能在中间节点预留带宽，将不得不丢弃突发分组。拒绝的确认信息发送回源端，稍后源端将再次发送控制分组和突发分组。BHP和BDP的分离，有效降低了中间交换节点的复杂度：不需要光缓存，同步要求低；带宽单向预留，等待时延短。2020/1/7北京邮电大学顾畹仪232）光标记交换光网络从多协议标记交换（MPLS）MPLamdaGMPLSLSRLSRLSRLSRLSRLSRLSRLSP1LSP2MPLS域边缘路由器边缘路由器MPLS的网络结构示意图MPLS：Multi-protocolLabelSwitchingLSR：LabelSwitchingRouterFEC：ForwardingEquivalencyClass2020/1/7北京邮电大学顾畹仪24IP网络（边缘不要求必须支持MPLS）光波长标记MPLS子网窄带的LSP，逐跳和/或显式路由标记分配（在电的MPLS域内，或是一般的IP路由器）边缘MPLS光标记交换路由器节点，完成标记合并/隧道处理。核心MPLS光标记交换路由器节点，具有光交换矩阵，实现虚标记封装和查表电的MPLS标记交换路由器节点，具有电的交换矩阵或一般的高速IP路由器MPLamdaS网2020/1/7北京邮电大学顾畹仪25通用MPLS(GMPLS)标签嵌套：支持多粒度、多层次的交换，降低端口数链路绑定：增加了流量工程的可扩展性与ASON发展逐步走向融合