现代交换技术第11章光交换技术ppt课件.ppt

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1、第11章光交换技术•光通信是利用光波来传送信息的。•光纤通信具有信息传输容量大、对比特流透明、不受电磁干扰、保密性好等优点，是现代通信网络中传输信息的极佳媒质，光交换被认为是为未来宽带通信网服务的新一代交换技术。•本章主要介绍光交换的基本概念、光交换器件、光交换网络和光交换系统，并对目前逐渐走向应用的智能光网络ASON进行阐述。概述11.1光交换器件11.2光交换网络11.3光交换系统11.4自动交换光网络11.511.1概述•21世纪的通信网应该是能提供各种通信业务的、具有巨大通信能力的宽带通信网络。•网络业务将以宽带视频、高速数据、普通话音和多媒体等业务为主。•为提供这些业务，需要高

2、速、宽带、大容量的传输系统和宽带交换系统。•目前，以电子技术为基础的现代交换系统，无论是数字程控交换机、ATM交换机还是高速路由器，其交换容量都受到电子器件工作速度的限制。•在这种情况下，人们对光交换技术的关心日益增长，研究和开发具有高速、大容量交换潜力的光交换技术势在必行。•光交换被认为是为未来宽带通信网服务的新一代交换技术，其优点主要集中在以下几方面。（1）运行速度快。（2）光交换与光传输匹配可进一步实现全光通信网。（3）降低网络成本，提高可靠性。（4）具有空间并行传输特性。11.2光交换器件11.2.1光开关•光开关是完成光交换最基本的功能器件。•光开关主要用来实现光层面上的路由选

3、择、波长选择、光分插复用、光交叉连接和自愈保护等功能。•光开关大致可分为半导体材料的光开关、耦合波导光开关、M-Z干涉型热光开关、液晶光开关、微机电系统（MEMS）开关等。•光开关的主要作用包括：一是将某一光纤通道的光信号切断或接通；二是将某波长光信号由一个光纤通道转换到另一个光纤通道；三是将一种波长的光信号转换为另一波长的光信号（波长转换器）。•光开关的特性参数主要包括：插入损耗、回波损耗、隔离度、串扰、工作波长、消光比、开关时间等。1．半导体光开关图11-1半导体光放及等效光开关示意图2．耦合波导光开关图11-2耦合波导光开关结构及逻辑表示3．M-Z干涉型电光开关图11-3M-Z干涉

4、型电光开关4．液晶光开关图11-4液晶光开关工作原理5．微机电系统开关图11-5移动光纤式光开关图11-6移动反射镜式光开关图11-7用16个移动反射镜光开关构成的两组4×4MEMS开关阵列11.2.2波长转换器•波长转换器是一种能把携带信号的光波从一个波长转换为另一个波长的器件。•波长转换是解决相同波长争用同一个端口时发生阻塞的关键。•理想的波长转换器应具备有较高的速率、较宽的波长转换范围和高信噪比、高消光比，而且与偏振无关。•如图11-8所示，最直接的波长转换是光—电—光变换，即将波长为1的输入光信号，由光电探测器转变为电信号，然后再去驱动一个波长为2的激光器，使得输出波长变为

5、2；另外一种是调制间接转换，即在外调制器的控制端上施加适当的直流偏置电压，使得波长为1的入射光被调制成波长为2出射光。图11-8波长转换器结构示意11.2.3光存储器•光存储器是实现时分光交换的基础。•常用的光存储器有光纤延时线和双稳态激光二极管。1．光纤延迟线2．双稳态激光二极管11.3光交换网络•光交换网络完成光信号在光域的直接交换，而不需进行光—电—光变换。•根据光信号的复用方式，相应地有空分、时分、波分等交换方式。•若光信号同时采用两种或三种交换方式，则称为混合光交换。11.3.1空分光交换网络•与空分电交换一样，空分光交换是一种最简单的光交换方式。•通过机械、电或光三种不

6、同方式对光开关及相应的光开关阵列（矩阵）进行控制，为光交换提供物理通道，使输入端的任一信道与输出端的任一信道相连。•空分光交换网络的最基本单元是2×2的光交换模块。•如图11-9所示，输入端有两根光纤，输出端也有两根光纤。它有两种工作状态：平行状态和交叉状态。图11-9基本的2×2空分光交换模块•可以采用以下几种方式来组成空分交换模块：（1）铌酸锂（LiNbO3）晶体定向耦合器，其结构和工作原理已在10.2节中介绍。（2）用4个1×2光开关（又可称为Y分叉器）组成2×2的光交换模块。（3）用4个1×1光开关器件和4个无源光分路/合路器组成2×2的光交换模块，如图11-9(b)所示。•通过

7、对上面的基本交换模块进行扩展、复接，可以构成更大规模的光空分交换单元。11.3.2时分光交换网络•光时分复用与电时分复用类似，也是把一条复用线分成若干个时隙，每个数据光脉冲占用一个时隙，N路数据信道复用成高速光数据流进行传输。•时隙交换离不开存储器，由于光存储器以及光计算机还没有达到实用阶段，所以一般采用光延时器件实现光存储，如前面11.2节中提到的光纤延时线存储器和双稳态激光二极管光存储器。•采用光延时器件实现时分光交换网络的工作