現代交換技術論文——淺談光交換技術與其應用.doc

現代交換技術論文淺談光交換技術與其應用 本門課程主要介紹了在現代通信網絡中使用的各種交換技術的原理、相關協(xié)議和應用。由淺及深的向大家介紹并講解了目前網絡中常用的各種交換技術和數據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)；數據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。隨著通信技術和計算機技術的不斷發(fā)展，人們要求網絡能夠提供多種業(yè)務，而傳統(tǒng)的電路交換技術已經滿足不了用戶對于各種新業(yè)務的要求，因此各種交換技術應運而生，以滿足人們不同的業(yè)務要求。經過幾個月來的不斷學習，查閱資料，下面從光交換的分類、技術特點以及光交換方式三方面淺談一下光交換技術與其應用。光交換技術是全光通信網中的核心技術,在全光通信網絡技術中發(fā)揮著重要的作用。隨著現代科學技術的不斷發(fā)展,在現代通信網中,實現透明的、具有高度生存性的全光通信網是寬帶通信網未來的發(fā)展目標。光交換技術作為全光通信網中的一個重要支撐技術,在全光通信網中發(fā)揮著重要的作用。光交換的分類光交換是指不經過任何光/電轉換,將輸入端光信號直接交換到任意的光輸出端。具體來說，光交換可分為光路光交換和分組光交換2類。（1）光路光交換OCS基于波長上下話路OADM(Optical Add Drop Multiplexer)和交叉連接OXC(0Ptical Cross Connect),采用波長路由方式,通過控制平面的雙向信令傳輸建立鏈路和分配波長,實質是一種光的電路交換方式。在DWDM網絡中,光路交換以波長交換的形式實現,即在相鄰節(jié)點間的每一條鏈路上,一個波長對應一個用于交換的光通道。波長交換的優(yōu)點是速度快、對數據速率及格透明,適合SDH網絡。另外,OCS與多協(xié)議標簽交換MPLS(MultiProtocol LabelSwitching)結合的多協(xié)議波長交換MPLS(MuItiprotocol Lambda Switching)技術可以實現智能、動態(tài)的波長連接路由和保護。但是。OCS采用波長作為網絡資源的處理粒度,當波長數有限時。為避免擁塞不得不將一部分數據進行光/電/光轉換,若采用動態(tài)帶寬分配機制,則鏈路的建立時間較長。另外。由于OCS的本質是電路交換,有著電路交換的固有缺點;在連接建立到數據傳輸的過程中,所有的中間節(jié)點必須維持信道資源直到信道拆除為止,在此過程中?？v使資源沒有被占用,其余數據也無法利用它們,大大降低了帶寬利用率。（2）時分光交換光分組變換(0PS,Optical Paeket Switchhag)以光分組作為最小的交換顆粒,采用單向預約機制,在進行數據傳輸前不需要建立路由、分配資源。分組頭含有目的地址,分組序列等控制信息,分組凈荷緊跟分組頭在相同光路中傳輸,網絡節(jié)點需要緩存凈荷,等待帶分組目的地的分組頭的處理,以確定路由。光分組交換有很高的資源利用率,和很強的適應突發(fā)數據的能力,全光的分組交換是光交換的未來的發(fā)展方向。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。輸入接口完成的功能有:(1)對輸入的數據信號整形定時和再生,藉以形成完善質量的信號以便進行后續(xù)的處理和交換;(2)檢測信號的漂移和抖動;(3)使每一分組的開頭和末尾、信頭和有效負載都安排適當;(4)使分組獲取同步并與交換的時隙對準;(5)將信頭分出,并傳送給控制器,由它進行處理;(6)將外部WDM傳輸波長轉換為內部交換機盤使用的波長。輸出接口必須完成的功能有:對輸出信號整形、定時和再生,以克服由交換機盤引起的串擾和損傷,恢復信號的質量;給信息有效負載加上新的信頭;分組的描繪和再同步;按需要將內部波長轉換為外部用的波長;由于信號在交換機盤內路程不同、插損不同,因而信號功率也不同,需要均衡輸出功率。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和提供靈活的信號路由平臺,盡管現有的通信系統(tǒng)部采用電路交換技術,但發(fā)展中的全光網絡卻需要由純光交換技術來完成信號路由功能以實現網絡的高速率和協(xié)議透明性。光交換技術為進入節(jié)點的高速信息流提供動態(tài)光域處理。僅將屬于該節(jié)點及其子網的信息上下路并交由電交換設備繼續(xù)處理,其優(yōu)勢有:可以克服純電子交換的容量瓶頸問題;可以大量節(jié)省建網和網絡升級成本。如果采用全光網技術,將使網絡的運行費用節(jié)省70%,設備費用節(jié)省90%;可以大大提高網絡的重構靈活性和生存性,以及加快網絡恢復的時間。光交換的方式及應用光信號的分割復用方式有3種:空分、時分和波分。相應也有空分、時分和波分3種光交換。分別完成空分信道、時分信道和波分信道的交換。這3種變換方式的特點和其實現方案各不相同。若光信號同時采用2種及以上交換方式則稱復合光交換。（1）空分光交換空分光交換是空間域上將光信號進行交換。基本原理是將光交換元件組成門陣列開關,并適當控制門陣列開關。即可在任一路輸入光纖和任一路輸出光纖之間構成通路。因其交換元件的不同可分為機械型、光電轉換型、復合波導型、全反射型和激光二極管門開關等,如耦合波導型交換元件鈮酸鉀,它是一種電光材料,具有折射牢隨外界電場的變化而發(fā)生變化的光學特性。以鈮酸鉀為基片,在基片上進行鈦擴散,以形成折射率逐漸增加的光波導,即光通路,再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當將兩條很接近的波導進行適當的復合。通過這兩條波導的光束將發(fā)生能量交換。能量交換的強弱隨復合系數。平行波導的長度和兩波導之間的相位差變化,只要所選取的參數適當,光束就在波導上完全交錯,如果在電極上施加一定的電壓,可改變折射率及相位差。由此可見,通過控制電極上的電壓,可以得到平行和交叉兩種交換狀態(tài)。（2）時分光交換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,每個基帶數據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據流信號進行傳輸。要完成時分光交換,必須有時隙交換器實現將輸入信號一幀任一時隙交換到另一時隙輸出的功能。完成時隙交換必須有光緩存器,把時分復用信號按一定順序寫入儲存器,然后按一種順序讀出米,這樣便完成了時隙交換。利用光纖延時線的光時分交換的工作原理:首先把時分復用的光信號經過光分路器,使它的每條出線上同時都只有某一時隙的光信號;然后讓這些信號分別經過不同的光延時器件,使其獲得不同的時間延遲;最后,再把這些信號經過一個光合路器重新復合起來,就完成了時分交換。（3）波分光交換一般來說,在光波復用系統(tǒng)中其源端和目的端都采用相同的波長來傳遞信號,否則將在多路復用中,每個終端都將增加終端