第 7 章 光纤通信新技术.ppt

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1、7.3光交换技术目前的商用光纤通信系统，单信道传输速率已超过10Gb/s，实验WDM系统的传输速率已超过3.28Tb/s。但是，由于大量新业务的出现和国际互联网的发展，今后通信网络还可能变得拥挤。原因是在现有通信网络中，高速光纤通信系统仅仅充当点对点的传输手段，网络中重要的交换功能还是采用电子交换技术。传统电子交换机的端口速率只有几Mb/s到几百Mb/s，不仅限制了光纤通信网络速率的提高，而且要求在众多的接口进行频繁的复用/解复用，光/电和电/光转换，因而增加了设备复杂性和成本，降低了系统的可靠性。光交换主要有三种方式：•空分光交换•时分光交换•波分光交换虽然

2、采用异步转移模式(ATM)可提供155Mb/s或更高的速率，能缓解这种矛盾，但电子线路的极限速率约为20Gb/s。要彻底解决高速光纤通信网存在的矛盾，只有实现全光通信，而光交换是全光通信的关键技术。7.3.1空分光交换空分光交换的功能是：使光信号的传输通路在空间上发生改变。空分光交换的核心器件是光开关。光开关有电光型、声光型和磁光型等多种类型，其中电光型光开关具有开关速度快、串扰小和结构紧凑等优点，有很好的应用前景。典型光开关是用钛扩散在铌酸锂(Ti:LiNbO3)晶片上形成两条相距很近的光波导构成的，并通过对电压的控制改变输出通路。图7.31(a)是由4

3、个1×2光开关器件组成的2×2光交换模块。1×2光开关器件就是Ti:LiNbO3定向耦合器型光开关，只是少用了一个输入端而已。图7.31空分光交换(a)2×2光交换单元1×2光交换器件(a)这种2×2光交换模块是最基本的光交换单元，它有两个输入端和两个输出端，通过电压控制，可以实现平行连接和交叉连接，如图7.31(b)所示。图7.31空分光交换(b)平行连接和交叉连接平行联接交叉联接(b)图7.31(c)是由16个1×2光开关器件或4个2×2光交换单元组成的4×4光交换单元。图7.31空分光交换(c)4×4光交换单元定向耦合器光波导光信号输出光信号输入(

4、c)7.3.2时分光交换时分光交换是以时分复用为基础，用时隙互换原理实现交换功能的。时分复用是把时间划分成帧，每帧划分成N个时隙，并分配给N路信号，再把N路信号复接到一条光纤上。在接收端用分接器恢复各路原始信号，如图7.32(a)所示。1复接器2N…分接器12N12…N时隙帧(a)图7.32(a)时分光交换时分复用原理所谓时隙互换，就是把时分复用帧中各个时隙的信号互换位置。如图7.32(b)，首先使时分复用信号经过分接器，在同一时间内，分接器每条出线上依次传输某一个时隙的信号；然后使这些信号分别经过不同的光延迟器件，获得不同的延迟时间；最后用复接器把这些

5、信号重新组合起来。1234分接器1延迟1延迟22延迟33延迟44(b)复接器输入输出4132图7.32(b)时分光交换时隙互换原理图7.32(c)时分光交换等效的空分交换12341234(c)图7.32(c)示出时分光交换的空分等效。7.3.3波分光交换波分光交换(或交叉连接)是以波分复用原理为基础，采用波长选择或波长变换的方法实现交换功能的。图7.33(a)和(b)分别示出波长选择法交换和波长变换法交换的原理框图。图7.33(a)波分交换的原理框图：波长选择法交换l1空分交换l2空分交换l3空分交换…lW空分交换l1,l2…lW12…NN…21WDMX

6、WMUX分波器合波器(a)l1,l2…lWl1,l2…lWl1,l2…lWl1,l2…lWl1,l2…lWl1l2lWNW×NW空分交换l1l2lWl1l2lWl1l2lWl1l2lWl1l2lWl1l2lWl1l2lW12…N12…NWDMXWMUX波长变换器(b)图7.33(b)波分交换的原理框图：波长变换法交换设波分交换机的输入和输出都与N条光纤相连接，这N条光纤可能组成一根光缆。每条光纤承载W个波长的光信号。从每条光纤输入的光信号首先通过分波器(解复用器)WDMX分为W个波长不同的信号。所有N路输入的波长为λi(i=1,2,…,W)的信号都送到λi空分交

7、换器，在那里进行同一波长N路(空分)信号的交叉连接，到底如何交叉连接，将由控制器决定。然后，以W个空分交换器输出的不同波长的信号再通过合波器(复用器)WMUX复接到输出光纤上。这种交换机当前已经成熟，可应用于采用波长选路的全光网络中。但由于每个空分交换器可能提供的连接数为N×N,故整个交换机可能提供的连接数为N2W，比下面介绍的波长变换法少。波长变换法与波长选择法的主要区别是用同一个NW×NW空分交换器处理NW路信号的交叉连接，在空分交换器的输出必须加上波长变换器，然后进行波分复接。这样，可能提供的连接数为N2W2，即内部阻塞概率较小。波长变换器将在7.7节

8、介绍。7.4光孤子通信