現(xiàn)代交換技術(shù)論文——淺談光交換技術(shù)與其應(yīng)用.doc

現(xiàn)代交換技術(shù)論文淺談光交換技術(shù)與其應(yīng)用 本門課程主要介紹了在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中使用的各種交換技術(shù)的原理、相關(guān)協(xié)議和應(yīng)用。由淺及深的向大家介紹并講解了目前網(wǎng)絡(luò)中常用的各種交換技術(shù)和數(shù)據(jù)通信中使用的關(guān)鍵技術(shù)原理；電話通信中使用的電路交換技術(shù)；電信網(wǎng)信令系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信中使用的分組交換技術(shù)和幀中繼技術(shù)；寬帶交換中使用的ATM技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的二層交換、IP交換和MPLS技術(shù)；光交換技術(shù)以及最新的軟交換及NGN技術(shù)等問題。隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們要求網(wǎng)絡(luò)能夠提供多種業(yè)務(wù)，而傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)已經(jīng)滿足不了用戶對(duì)于各種新業(yè)務(wù)的要求，因此各種交換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，以滿足人們不同的業(yè)務(wù)要求。經(jīng)過幾個(gè)月來的不斷學(xué)習(xí)，查閱資料，下面從光交換的分類、技術(shù)特點(diǎn)以及光交換方式三方面淺談一下光交換技術(shù)與其應(yīng)用。光交換技術(shù)是全光通信網(wǎng)中的核心技術(shù),在全光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,在現(xiàn)代通信網(wǎng)中,實(shí)現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光通信網(wǎng)是寬帶通信網(wǎng)未來的發(fā)展目標(biāo)。光交換技術(shù)作為全光通信網(wǎng)中的一個(gè)重要支撐技術(shù),在全光通信網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用。光交換的分類光交換是指不經(jīng)過任何光/電轉(zhuǎn)換,將輸入端光信號(hào)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(shí)質(zhì)是一種光的電路交換方式。在DWDM網(wǎng)絡(luò)中,光路交換以波長交換的形式實(shí)現(xiàn),即在相鄰節(jié)點(diǎn)間的每一條鏈路上,一個(gè)波長對(duì)應(yīng)一個(gè)用于交換的光通道。波長交換的優(yōu)點(diǎn)是速度快、對(duì)數(shù)據(jù)速率及格透明,適合SDH網(wǎng)絡(luò)。另外,OCS與多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS(MultiProtocol LabelSwitching)結(jié)合的多協(xié)議波長交換MPLS(MuItiprotocol Lambda Switching)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能、動(dòng)態(tài)的波長連接路由和保護(hù)。但是。OCS采用波長作為網(wǎng)絡(luò)資源的處理粒度,當(dāng)波長數(shù)有限時(shí)。為避免擁塞不得不將一部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行光/電/光轉(zhuǎn)換,若采用動(dòng)態(tài)帶寬分配機(jī)制,則鏈路的建立時(shí)間較長。另外。由于OCS的本質(zhì)是電路交換,有著電路交換的固有缺點(diǎn);在連接建立到數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中,所有的中間節(jié)點(diǎn)必須維持信道資源直到信道拆除為止,在此過程中。縱使資源沒有被占用,其余數(shù)據(jù)也無法利用它們,大大降低了帶寬利用率。（2）時(shí)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(yù)約機(jī)制,在進(jìn)行數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(qiáng)的適應(yīng)突發(fā)數(shù)據(jù)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(diǎn)的結(jié)構(gòu)包括復(fù)用/解復(fù)用器、輸入和輸出接口以及內(nèi)部的緩沖器和控制器。輸入接口完成的功能有:(1)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)整形定時(shí)和再生,藉以形成完善質(zhì)量的信號(hào)以便進(jìn)行后續(xù)的處理和交換;(2)檢測(cè)信號(hào)的漂移和抖動(dòng);(3)使每一分組的開頭和末尾、信頭和有效負(fù)載都安排適當(dāng);(4)使分組獲取同步并與交換的時(shí)隙對(duì)準(zhǔn);(5)將信頭分出,并傳送給控制器,由它進(jìn)行處理;(6)將外部WDM傳輸波長轉(zhuǎn)換為內(nèi)部交換機(jī)盤使用的波長。輸出接口必須完成的功能有:對(duì)輸出信號(hào)整形、定時(shí)和再生,以克服由交換機(jī)盤引起的串?dāng)_和損傷,恢復(fù)信號(hào)的質(zhì)量;給信息有效負(fù)載加上新的信頭;分組的描繪和再同步;按需要將內(nèi)部波長轉(zhuǎn)換為外部用的波長;由于信號(hào)在交換機(jī)盤內(nèi)路程不同、插損不同,因而信號(hào)功率也不同,需要均衡輸出功率。光交換技術(shù)的特點(diǎn)隨著通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向全光平臺(tái)發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化、路由、保護(hù)和自愈功能在光通信領(lǐng)域中越來越重要。光交換技術(shù)能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和提供靈活的信號(hào)路由平臺(tái),盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)部采用電路交換技術(shù),但發(fā)展中的全光網(wǎng)絡(luò)卻需要由純光交換技術(shù)來完成信號(hào)路由功能以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高速率和協(xié)議透明性。光交換技術(shù)為進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的高速信息流提供動(dòng)態(tài)光域處理。僅將屬于該節(jié)點(diǎn)及其子網(wǎng)的信息上下路并交由電交換設(shè)備繼續(xù)處理,其優(yōu)勢(shì)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(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)升級(jí)成本。如果采用全光網(wǎng)技術(shù),將使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省70%,設(shè)備費(fèi)用節(jié)省90%;可以大大提高網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)靈活性和生存性,以及加快網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的時(shí)間。光交換的方式及應(yīng)用光信號(hào)的分割復(fù)用方式有3種:空分、時(shí)分和波分。相應(yīng)也有空分、時(shí)分和波分3種光交換。分別完成空分信道、時(shí)分信道和波分信道的交換。這3種變換方式的特點(diǎn)和其實(shí)現(xiàn)方案各不相同。若光信號(hào)同時(shí)采用2種及以上交換方式則稱復(fù)合光交換。（1）空分光交換空分光交換是空間域上將光信號(hào)進(jìn)行交換?；驹硎菍⒐饨粨Q元件組成門陣列開關(guān),并適當(dāng)控制門陣列開關(guān)。即可在任一路輸入光纖和任一路輸出光纖之間構(gòu)成通路。因其交換元件的不同可分為機(jī)械型、光電轉(zhuǎn)換型、復(fù)合波導(dǎo)型、全反射型和激光二極管門開關(guān)等,如耦合波導(dǎo)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(chǎng)的變化而發(fā)生變化的光學(xué)特性。以鈮酸鉀為基片,在基片上進(jìn)行鈦擴(kuò)散,以形成折射率逐漸增加的光波導(dǎo),即光通路,再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當(dāng)將兩條很接近的波導(dǎo)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹?fù)合。通過這兩條波導(dǎo)的光束將發(fā)生能量交換。能量交換的強(qiáng)弱隨復(fù)合系數(shù)。平行波導(dǎo)的長度和兩波導(dǎo)之間的相位差變化,只要所選取的參數(shù)適當(dāng),光束就在波導(dǎo)上完全交錯(cuò),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(shí)分光交換時(shí)分復(fù)用是通信網(wǎng)中普遍采用的一種復(fù)用方式。光時(shí)分復(fù)用和電時(shí)分復(fù)用類似,也是把一條復(fù)用信道劃分成若干個(gè)時(shí)隙,每個(gè)基帶數(shù)據(jù)光脈沖流分配占用一個(gè)時(shí)隙,N個(gè)基帶信道復(fù)用成高速光數(shù)據(jù)流信號(hào)進(jìn)行傳輸。要完成時(shí)分光交換,必須有時(shí)隙交換器實(shí)現(xiàn)將輸入信號(hào)一幀任一時(shí)隙交換到另一時(shí)隙輸出的功能。完成時(shí)隙交換必須有光緩存器,把時(shí)分復(fù)用信號(hào)按一定順序?qū)懭雰?chǔ)存器,然后按一種順序讀出米,這樣便完成了時(shí)隙交換。利用光纖延時(shí)線的光時(shí)分交換的工作原理:首先把時(shí)分復(fù)用的光信號(hào)經(jīng)過光分路器,使它的每條出線上同時(shí)都只有某一時(shí)隙的光信號(hào);然后讓這些信號(hào)分別經(jīng)過不同的光延時(shí)器件,使其獲得不同的時(shí)間延遲;最后,再把這些信號(hào)經(jīng)過一個(gè)光合路器重新復(fù)合起來,就完成了時(shí)分交換。（3）波分光交換一般來說,在光波復(fù)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(hào),否則將在多路復(fù)用中,每個(gè)終端都將增加終端