光交换技术及其应用

文/张相国李飞刘佳辉

光交换技术及其应用

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随着时代的发展与科技的进步，通信传输网络中交换技术的发展也十分迅速，尤其是光交换技术，展现出了巨大的发展前景。可以说，光交换技术代表了光通信领域最先进、最新型的交换技术。本文主要对空分光交换、时分光交换、波分光交换以及混合型光交换这几种光交换方式进行了介绍，并详细介绍了光交换技术的应用与市场前景。

光交换通信网络 全光网络

1 引言

随着科技的发展与社会的进步，人们对通信网络提出了越来越高的要求，光纤传输技术也随之得到了迅速的发展。这便使得传输网可以从电传输、电交换发展成光传输、电交换。但要想实现全光通信网络，把通信网建设成一个高质量的宽带通信网，则需要对光交换技术进行深入的研究与利用。与其他类型的通信信号传输手段相比较，光交换技术具有不可比拟的优势。随着光交换技术的推广，人们对它有着越来越深入的认识和研究，在不久的将来，光交换技术将成为光纤传输网络发展不可或缺的核心技术。

2 光交换技术

所谓的光交换技术，指的是让信息转换的过程发生在光域里的一种技术。在目前已投入使用的光交换技术主要有空分光交换、时分光交换、波分光交换以及复合型光交换方式等。下面将对这些光交换方式进行详细的介绍。

2.1 空分光交换

所谓空分光交换，指的就是在空间域上对光信号进行交换。在这种光交换技术中，所有的处理都是围绕空间光开关进行的。其基本原理就是把若干个光交换节点组成可控的门阵列开关，通过控制交换节点的状态便可控制输入端的其中任意一个信道与输出端的任意一个信道的连通或断开，从而完成光信号的交换过程。

常见的空间光开关可以将其分为光纤型光开关和自由空间型光开关。而基本的光纤型光开关的输入端以及输出端均具有两根光纤，实现两种不同的连接方式，分别是平行连接和交叉连接。这样一来，光开关的设计便有四种方法：波导型光开关、门型光开关、机械型光开关以及热光开关。

2.2 时分光交换

时分光交换则是在时分复用技术的基础上实现的光交换方式，它利用时隙互换原理在光域完成了交换。也正因如此，时分光交换方式能够很好地和时分多路复用的光传输通信网兼容。其中，时隙互换原理指的是把时分复用帧当中不同时隙信号的位置进行互换，重点在于能否按顺序把时分复用信号正确地存储到存储器中去，且能够将处理后形成的另一个时隙阵列按正确的顺序输出。另一方面，时分光交换具有的一个很大的优点便是它可以时分复用不同的光器件，从而可以降低硬件设备的使用数量，在与光通信网络进行很好地兼容后，便可构成全光通信网络。

2.3 波分光交换

波分光交换是在波分复用技术的基础上实现的光交换方式，它是以光波长的相互转换来实现光的交换。其中，我们可以从光波分复用信号中检索出我们需要的光信号的波长，并将其调制到另一不同的光波长上完成传输，从而实现光波长的互换。波分光交换的优势在于它可以将光路的宽带特性最大化地利用，实现电交换完不成的波分型交换网。由于当若干根光纤中相同波长的信号进入到同一根光纤时，我们可以利用波长转换器来将其中一路光信号波长转换到其他波长上去，提供N2M2个连接数，这样一来便可以很大程度地降低阻塞率。

2.4 混合型光交换

所谓混合型光交换，指的是在一个交换网络中同时采用上述两种及以上的交换方式。

从以上的介绍我们可知，不同的光交换方式具有不同的优点和适用环境，倘若能够将若干种光交换技术复合起来应用将可以把各自的优势最大化地体现出来，以更好地满足实际化的应用。常见的复用方式包括空分/时分光交换方式、波分/空分光交换方式、频分/时分光交换方式以及时分/波分光交换方式。例如，若要设计大规模交换网，则需要利用波分/空分复合型光交换系统进行多级链路连接。这种技术需要将多路信号分路接入链路，在链路上利用波分复用技术来完成多路化链路的链接。另外，我们也可以利用时分/波分光交换方式设计一种很有应用前景的复合型光交换系统，它的复用度是时分多路复用度与波分复用度的乘积。

3 光交换技术的特点

随着我国科技的进步与光交换技术的发展，通信传输网络正逐步向着全光的方向发展，在光通信领域中，通信网络的优化、路由、保护和自愈功能所起到的作用越来越大。光交换技术在光传输网络中的应用能够使网络的可靠性与灵活性有较大的提升。其中，波长转换器的应用可以保证在竞争发生时，将突发包在与指定输出线不同的波长上发送出去。这样做不仅适用于电路交换，同样也很适合光分组/突发交换网络，但这同样也需要快速可调谐变换器在其中发挥作用。

另外，光交换技术还可以传输波形的信号，当光纤传输网络中有波形信号在传输时，光纤能够有效地避免波形信号幅度或周期的失真，使通信信号能够高效地进行传输。不仅如此，光交换技术还可以灵活地对线路进行转换，即通过控制光纤传输网络中的光路变换器来控制传播光路的转换，既保证了通信信号的安全性，又能够对光纤传输网络进行高效地转换。

4 结语

光纤通信网络自投入应用以来，在各个方面都体现出了不可比拟的优势，具有传输容量大、损耗小、中继距离长等特点，因此，已逐渐取代传统通信网络，成为现代传输网络的主要技术。而随着光纤传输网络的应用越来越广泛，通信业务呈现爆炸式增长，这也对交换方式提出了更高的要求。就目前形势来看，通信技术正在由电交换的方式向着光交换的方式发展。我们有理由相信，随着技术的不断完善，光交换技术将取代其他交换技术。随着光交换技术的应用越来越多，光交换技术也将日益趋向成熟，定会在光纤通信领域起到越来越重要的作用。

[1]邹自立.光交换技术谈[J].光通信技术,2001(04)：246-249.

[2]马楠,靳慧英.浅谈光交换技术在传输通信中的应用[J].中国新技术新产品,2012(16)：19.

作者单位
1.重庆邮电大学光电工程学院 重庆市400065
2.河南工业大学信息科学与工程学院 河南省郑州市 450001

张相国（1996-），男，安徽省亳州市人。大学本科在读。目前就读于重庆邮电大学光电工程学院。主要研究方向为光纤通信。