光交換技術(shù)的研究本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì).docx

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1、本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)( 2016 屆 )題 目： 光交換技術(shù)的研究_ 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院_專 業(yè)： 光信息科學(xué)與技術(shù)_ 學(xué)生姓名： 汪浩 學(xué)號(hào)： 21206081052_ 指導(dǎo)教師： 劉旭安 職稱（學(xué)位）： 助教_ 合作導(dǎo)師： 職稱（學(xué)位）：_ 完成時(shí)間： 2016 年 5 月 15 日_ 黃山學(xué)院教務(wù)處制學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明茲呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫(xiě)作中參考的其他個(gè)人或集體的研究成果，均在文中以明確方式標(biāo)明。本人依法享有和承擔(dān)由此論文而產(chǎn)生的權(quán)利和責(zé)任。聲明人（簽名）：年 月 日目 錄摘要：1英文摘要:.21 引言32 光交換32.1 光交換的基本

2、概念32.2 光交換的特點(diǎn)32.3 光交換元件32.3.1 光開(kāi)關(guān)32.3.2 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器42.3.3 光存儲(chǔ)器42.3.4 光調(diào)制器62.3.5 光濾波器6 3 光交換系統(tǒng)73.1 光電路交換73.1.1 時(shí)分光交換（TDPS）73.1.2 空分光交換（SDPS）73.1.3 波分光交換（WDPS）83.1.4 碼分光交換（CDPS）93.2 光分組交換系統(tǒng)93.2.1 光分組交換（OPS）技術(shù)103.2.3 光標(biāo)簽交換（OLS）技術(shù)133.3幾種交換技術(shù)比較144 光交換技術(shù)的應(yīng)用144.1 波分光交換技術(shù)的應(yīng)用154.2 空分光交換技術(shù)的應(yīng)用154.3時(shí)分光交換技術(shù)的應(yīng)用155 光交換技

3、術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)15參考文獻(xiàn)16光交換技術(shù)的研究信息工程學(xué)院 光信息科學(xué)與技術(shù) 汪浩（21206081052）指導(dǎo)老師：劉旭安（助教）摘要：通信行業(yè)的不斷發(fā)展，使得在互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通訊量高速增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)在正在發(fā)展的光纖傳輸速度，光交換技術(shù)在現(xiàn)在的全光網(wǎng)絡(luò)中地位越來(lái)越突出，本文較為具體地介紹了光交換技術(shù)概念及空分光交換、時(shí)分光交換、波分光交換等常見(jiàn)的光電路交換技術(shù)和分組交換技術(shù)，以及對(duì)光交換技術(shù)的使用和對(duì)其未來(lái)狀況進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。關(guān)鍵詞：光交換；全光通信網(wǎng)；光電路交換技術(shù)；光分組交換技術(shù)16Research On Optical Switching Technology

4、 Wang Hao(21206081052) Director:Liu Xu an(School Of Information Engineering，Huang Shan University)Abstract: The development of communication industry, the high-speed growth of data traffic on the Internet, and the traditional data processing speed has lagged far behind in the ongoing development of

5、optical fiber transmission speed, optical switching technology is becoming more and more prominent in current all-optical networks, this paper detailed introduced optical switching technology concept and empty points in optical switching and time optical switching, wavelength division optical switch

6、ing common optical circuit switching and packet switching technology, and the light exchange technology and brief introduction about its future status.Key words: Optical switching;optical communication network;optical circuit switching technology;optical packet switching technology1 引言光纖技術(shù)的蓬勃發(fā)展,已使通信

7、手段從電傳輸、電交換過(guò)渡到光傳輸、電交換,其突出的優(yōu)點(diǎn)可以有效地解決高速光通信網(wǎng)絡(luò)由于電子交換技術(shù)所造成的速率不高問(wèn)題（傳統(tǒng)的電子交換機(jī)端口速率為數(shù)十Mb/s以下，無(wú)法滿足目前的寬帶業(yè)務(wù)，而目前的商用光通信系統(tǒng)速率以Gb/s甚至Tb/s計(jì)算）?，F(xiàn)在的光纖通訊技術(shù)因其高速等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，未來(lái)所需要的帶寬網(wǎng)是具有高度非隱藏和有效性等優(yōu)點(diǎn)的全光通信網(wǎng)。光放大技術(shù)、光交換技術(shù)、光監(jiān)控技術(shù)和光處理技術(shù)共同支起了目前的光網(wǎng)絡(luò)，而光交換技術(shù)作用尤為突出1。2 光交換2.1 光交換的基本概念 光交換（photonic switching）可以不進(jìn)行光與電之間的相互轉(zhuǎn)換，這種技術(shù)可以使得光信號(hào)通過(guò)輸

8、入端進(jìn)入光域后，再挑選不同的輸出線路進(jìn)行輸出。也就是說(shuō)，能夠?qū)⒐庑盘?hào)在相異的端口處輸出，和電子數(shù)字程控交換不同的地方是，光交換在信號(hào)輸入通道和交換機(jī)中沒(méi)有光與電之間的轉(zhuǎn)換，并且有著高速、無(wú)電磁感應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，光交換技術(shù)與光纖傳輸技術(shù)兩者結(jié)合，相互促進(jìn)，使得光交換技術(shù)伴隨著通信的發(fā)展愈發(fā)繁榮。2.2 光交換的特點(diǎn)a. 與電光交換不同的是，光交換不牽涉到電信號(hào)，因此不會(huì)因?yàn)殡娮悠骷幚矶沟盟俾拾l(fā)生變化,沒(méi)有了電子交換容量瓶頸困擾。b. 光交換能夠使網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用大大降低。c. 光交換提升了通訊的穩(wěn)定性和生存性以及加速?gòu)?fù)原的時(shí)間。2.3 光交換元件2.3.1 光開(kāi)關(guān) 作為一種光學(xué)器件，光開(kāi)關(guān)

9、具備著多個(gè)傳輸接口。它的形式是入端口和出端口都有兩光纖，如圖2-1所示圖2-1 光開(kāi)光的平行連接和交叉連接 因?yàn)橄喈惖墓忾_(kāi)關(guān)概念形成多種光開(kāi)關(guān)，主要的光開(kāi)關(guān)有：傳統(tǒng)機(jī)械光開(kāi)關(guān)、熱光開(kāi)關(guān)、電光開(kāi)關(guān)、液晶光開(kāi)關(guān)等2。而從制造工藝上進(jìn)行分類課分為三類：機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、微光機(jī)電MEMS系統(tǒng)方式開(kāi)關(guān)、其他方式開(kāi)關(guān)3。2.3.2 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器全光通訊在骨干網(wǎng)的交織點(diǎn)引進(jìn)了光交織連接（OXC）與波長(zhǎng)變換器4，構(gòu)成了連接端口與端口的“虛擬波長(zhǎng)”線路，如果每段鏈路各自有著沒(méi)占用的余暇波長(zhǎng)，那么就能夠利用波長(zhǎng)變換進(jìn)而構(gòu)造通訊通道，大幅度控制了通訊的阻塞率。關(guān)于光網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的構(gòu)劃思路眾多。最普遍的是在復(fù)用前給每個(gè)

10、通道安裝一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器即（專注式轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)），缺點(diǎn)是對(duì)元件的利用率低。較為普遍的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)有兩種分別是有節(jié)點(diǎn)共享式（SPN）和鏈路共享式(SPL)。原理圖如圖2-2所示，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器按其波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換可分為兩類：外調(diào)制波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換與直接波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。光/電/光變換在通訊網(wǎng)絡(luò)中是最為簡(jiǎn)潔的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。其工作原理如圖所示，光信號(hào)為i的波長(zhǎng)進(jìn)入輸入端，它在光電檢測(cè)器中被調(diào)制為電信號(hào)，再轉(zhuǎn)入至輸出激光器，該激光器所需的波長(zhǎng)也為i。使得輸出信號(hào)為波長(zhǎng)i的光信號(hào)，完成電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)5。圖2-2 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器原理圖該原理的突出長(zhǎng)處是概念簡(jiǎn)易明了，相匹配的輸入光功率規(guī)模較為廣，但也有著電路布局繁瑣，幅度丟失，不可以進(jìn)行透

11、明傳輸。設(shè)計(jì)方案日益完善，穩(wěn)定性較高，是大多數(shù)生產(chǎn)家的最佳選擇。2.3.3 光存儲(chǔ)器光儲(chǔ)存器是一種光盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有光盤驅(qū)動(dòng)器和光盤構(gòu)成，目的是為了實(shí)現(xiàn)光信息的處理。光存儲(chǔ)即使用光學(xué)方法來(lái)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。是通過(guò)變更存儲(chǔ)的一些特殊物理特性，來(lái)寫(xiě)入所需要的信息。在需要該信息時(shí)，光檢測(cè)器可通過(guò)測(cè)得的光強(qiáng)等變量，進(jìn)而讀取在光盤上的信息。時(shí)分光交換系統(tǒng)中，光存儲(chǔ)器占有著十分突出的地位，它可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)入光存儲(chǔ)器件中，從而完成時(shí)隙交換。較為普遍的是雙穩(wěn)態(tài)激光二極管，另一種是光纖延遲線6。圖2-3為雙穩(wěn)態(tài)激光二極管原理圖,表2-1所示為雙穩(wěn)態(tài)-激光二極管及光纖延遲線比較。圖2-3 雙穩(wěn)態(tài)激光二極管表2-1 雙穩(wěn)態(tài)-

12、激光二極管和光纖延遲線原理與性能比較類型原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用雙穩(wěn)態(tài)激光二極管偏離放大穩(wěn)態(tài)響應(yīng)保持光電反饋有源存儲(chǔ)可整形、可放大增益高速度慢時(shí)分、頻分交換光纖延遲線（FDL）光信號(hào)在光纖中傳播存在時(shí)延無(wú)源存儲(chǔ)器件，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單易行，存儲(chǔ)速度無(wú)限制、可連續(xù)存儲(chǔ)存儲(chǔ)時(shí)間不變時(shí)分、頻分ATM光交換2.3.4 光調(diào)制器光調(diào)制器（也稱其為光電調(diào)制器）是較為重要的集成光學(xué)元件，是速度極快、使用距離很廣的重要元件。以電場(chǎng)E或者電壓V的不同來(lái)調(diào)節(jié)光的振幅和吸收率等，涉及到的原理包括電光效應(yīng)、色散效應(yīng)、聲光效應(yīng)等。相對(duì)于其他調(diào)制器，其包含低損耗，功率低、速率快等優(yōu)勢(shì)。光調(diào)制器用于控制光強(qiáng)在光通信的整個(gè)過(guò)程中十分重要，如圖

13、2-4為空間光調(diào)制器原理圖。圖2-4 空間光調(diào)制器2.3.5 光濾波器光濾波器可從眾多波長(zhǎng)中選擇需要的波長(zhǎng)而使其他波長(zhǎng)被阻擋，是一種波長(zhǎng)選擇儀器。其結(jié)構(gòu)圖如圖2-5所示，可用來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)選擇。其優(yōu)點(diǎn)有過(guò)濾光放大器工作產(chǎn)生的噪聲等。圖2-5 光濾波器結(jié)構(gòu)圖3 光交換系統(tǒng)光交換分為四類，分別為光電路交換OCS技術(shù)、光分組交換OPS技術(shù)、光突發(fā)交換OBS技術(shù)和光標(biāo)簽交換OLS技術(shù)7，從交換方式上劃分，有電路交換、分組交換。而OCS技術(shù)因處理目標(biāo)的差異不同能夠分為四類：空分SD光交換、時(shí)分TD光交換、波分WD光交換和碼分光交換8。3.1 光電路交換光交換技術(shù)與現(xiàn)在電路交換技術(shù)有些相仿，有OADM與OXC

14、元件，其優(yōu)點(diǎn)是光緩存不再成為必須條件。3.1.1 時(shí)分光交換（TDPS）時(shí)分復(fù)用在通信網(wǎng)中較為廣泛使用。在時(shí)間軸上將復(fù)用的光信號(hào)的時(shí)間位置t1轉(zhuǎn)換成另一個(gè)時(shí)間位置t2就是時(shí)分光交換TDPS9。光纖延遲線是其基本元件。空間光開(kāi)關(guān)和一組光纖延遲線共同組成時(shí)分光交換器。時(shí)分光交換實(shí)際上就是隙光交換。即交換在時(shí)分復(fù)用幀上時(shí)隙信號(hào)坐標(biāo)。其原理圖如圖3-1所示。時(shí)分復(fù)用信號(hào)數(shù)據(jù)信息通過(guò)分接器后，其同時(shí)使得各個(gè)出線按照順序遞送一時(shí)隙信號(hào)，再各自通過(guò)相異的光延遲元件，獲取彼此各異的延遲時(shí)間，最終，復(fù)接器再組合該類信號(hào)。其原理如圖3-1所示圖3-1 時(shí)分交換原理3.1.2 空分光交換（SDPS）SDPS是兩個(gè)或

15、兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)中間構(gòu)成信息傳遞通路，該通路的類型為波束或光波導(dǎo)，以變更傳輸途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互換。SDPS技術(shù)完成任意兩點(diǎn)之間的通道相連是因?yàn)槔霉忾_(kāi)關(guān)及其陣列/矩陣，如圖所示，該光交換模塊有兩輸入端口和輸出端口，經(jīng)調(diào)節(jié)電壓來(lái)完成平行連接與交叉連接。 圖3-2 2X2光交換單元 圖3-3 平行/交叉連接3.1.3 波分光交換（WDPS）WDPS即使得信息在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中直接使信息從某波長(zhǎng)傳送到另一波長(zhǎng)而無(wú)需經(jīng)過(guò)光與電之間的相互轉(zhuǎn)換。波分光交換原理涉及到波分復(fù)用。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器是主要的器件。WDPS又可以分為波長(zhǎng)互換光交換和波長(zhǎng)選擇光交換。波長(zhǎng)互換光交換如圖3-4所示，利用波長(zhǎng)解復(fù)用器將輸進(jìn)去的信息分開(kāi)選擇

16、不同的通路傳輸，再用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器使得各個(gè)通路進(jìn)行波長(zhǎng)變換獲得所需波長(zhǎng)信號(hào)然后進(jìn)行合路，最后由另一條光纖輸出。波長(zhǎng)選擇光交換原理圖如圖3-5所示，即直接將攜帶信號(hào)轉(zhuǎn)移到另一波長(zhǎng)上4?？煽闯蒒N陣列波長(zhǎng)交換系統(tǒng)，N擼原始信號(hào)再輸入端分別調(diào)制N個(gè)可調(diào)諧激光器，產(chǎn)生N胳膊長(zhǎng)的以調(diào)信號(hào)，經(jīng)星狀耦合器后形成一個(gè)波分復(fù)用信號(hào)，在輸出端采用波長(zhǎng)可調(diào)諧光濾波器選擇所需波長(zhǎng)信號(hào)，進(jìn)而完成光交換。 圖3-4 波長(zhǎng)互換光交換 圖3-5 波長(zhǎng)選擇光交換3.1.4 碼分光交換（CDPS）CDPS技術(shù)主要完成不同碼字之間的交換，其原理圖如圖3-6所示，即將以正交碼上的信息轉(zhuǎn)移到另一正交碼上。涉及到一種擴(kuò)頻通信技術(shù)：光碼分復(fù)用

17、技術(shù)（OCDM），只要使得與發(fā)送時(shí)一樣的碼序列接受，就能恢復(fù)原來(lái)的信息，因?yàn)楸舜讼喈惖氖褂谜咄ㄟ^(guò)互程正交差別碼序列添補(bǔ)信息缺損處。值得一提的是，光碼分復(fù)用只對(duì)數(shù)據(jù)”1“的光信息進(jìn)行編碼和解碼，對(duì)”0“忽略。CDPS與TDPS相比而言，無(wú)須同步。 圖3-6 OCDMA原理圖3.2 光分組交換系統(tǒng)光分組交換技術(shù)OPS、光突發(fā)交換OBS、光標(biāo)簽交換OLS等共同組成光分組交換系統(tǒng)10。使得用戶之前的信息傳遞得以完全為光波傳導(dǎo)，即始終在光域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。3.2.1 光分組交換（OPS）技術(shù) (1)光分組交換概念采用分組交換方式在通信中進(jìn)行信息傳遞接受即為ops（Optical packet switc

18、hing）。OPS的產(chǎn)生可以說(shuō)是光網(wǎng)絡(luò)與IP思想相結(jié)合的成果，光分組交換原理和電路分組交換相仿，光分組頭（包含源地址、壽命、等信息）和光分組凈荷構(gòu)成光分組11，采用逐跳尋址轉(zhuǎn)發(fā)方式。因動(dòng)態(tài)共享等技術(shù)提高了使用效率，OPS在靈活性上有著獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。（2）光分組交換技術(shù)特點(diǎn)：A. 支持未來(lái)不同類型數(shù)據(jù),大容量、數(shù)據(jù)透明、可配置性高。B. 光分組交換屬于分組及的光信號(hào)處理，比光時(shí)分復(fù)用對(duì)元件的效率所需不高，比波分復(fù)用更靈活。C. 在兼容性上，由于比較小的交換粒度，光分組交換能夠使得IP分組穩(wěn)定地運(yùn)行。D. 大部分光分組交換的工作環(huán)境在光域中，交換容量與波分復(fù)用傳輸容量配合，同時(shí)和多協(xié)議標(biāo)簽交換共同運(yùn)

19、行。資源使用效率較高。（3）分組交換技術(shù)的原理 IP分組組裝、傳遞、交換都是在光域中非間接完成。對(duì)波長(zhǎng)通道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，結(jié)構(gòu)圖如圖3-7。 a.光分組交換，在一定的時(shí)間段中放置運(yùn)行信息和分組頭，然而存放與傳送卻采取光波。b.網(wǎng)絡(luò)由眾多光分組節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每節(jié)點(diǎn)信息運(yùn)行到輸入端的時(shí)間不固定.c.節(jié)點(diǎn)內(nèi)再重新排隊(duì)分組，再對(duì)其轉(zhuǎn)發(fā)。圖3-7 OPS交換原理分組交換原理圖如圖3-8所示。實(shí)際為建立以“儲(chǔ)存轉(zhuǎn)送”之上，還包含電路交換的長(zhǎng)處，相比較得出，分組交換對(duì)電路的使用效率更為優(yōu)秀，傳輸延遲更低。光分組在OPS中被視為最小顆粒，光分組頭、凈荷和保護(hù)時(shí)間共同構(gòu)成OPS數(shù)據(jù)包。對(duì)光分組的獲得與協(xié)調(diào)一致都是在輸

20、入接口處進(jìn)行，同一時(shí)刻，光纖分路器將一些光功率傳輸進(jìn)指揮控制中心。光交換矩陣的作用是為光分組擇選傳輸通經(jīng)，同時(shí)處理好端口出的信息進(jìn)入紊亂順序。最終，輸出端以協(xié)調(diào)一致輸出和再生模塊來(lái)盡量維持信號(hào)的頻率固定，實(shí)現(xiàn)重新編寫(xiě)和產(chǎn)生光分組頭。圖3-8 OPS交換網(wǎng)絡(luò)示意圖3.2.2 光突發(fā)交（OBS）換技術(shù)光突發(fā)交換OPS與電路交換CS兩者有相似的地方，交換模式介于兩者之間。（1） 光突發(fā)交換概念 光突發(fā)交換技術(shù)可以看成由電路交換到分組交換過(guò)渡，由數(shù)據(jù)通路的控制分組技術(shù)與承擔(dān)數(shù)據(jù)處理的數(shù)據(jù)分組技術(shù)構(gòu)成。光突發(fā)交換技術(shù)是鑒于當(dāng)下對(duì)光信號(hào)的信息數(shù)據(jù)分析處理還不夠完善。（2） 光突發(fā)交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)A. 對(duì)于光

21、開(kāi)關(guān)與光緩存的工作效率不再要求高，能極大提升對(duì)突發(fā)性分組業(yè)務(wù)的支撐作用。B. 在資源分配上，極高地提升科學(xué)分配性和利用效率。C. 延遲時(shí)間小，對(duì)帶寬的使用效率較高，數(shù)據(jù)透明且交換容量大。D. 粒度適中：與OPS及光電路交換粒度相比，OBS的粒度正好位于兩者之間。E. 無(wú)光緩存：突發(fā)性數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)相應(yīng)BCP預(yù)留進(jìn)行直通傳輸而在中間節(jié)點(diǎn)無(wú)需光存儲(chǔ)，所以也就沒(méi)有了時(shí)延。（3）光突發(fā)交換技術(shù)的原理所謂的“突發(fā)”實(shí)際上是指數(shù)字型數(shù)據(jù)信息或者一系列的突發(fā)性語(yǔ)音流。在管突發(fā)交換技術(shù)的中“突發(fā)”是指交換中的顆粒（較粗）?？烧J(rèn)為是較小、且擁有一樣出口邊緣節(jié)點(diǎn)地址及同類QoS所需的數(shù)據(jù)分組構(gòu)建的超長(zhǎng)數(shù)據(jù)分組12。

22、光突發(fā)的分組為可變長(zhǎng)度，它由控制分組和突發(fā)數(shù)據(jù)BP(凈載荷)共同構(gòu)成。如圖3-9所示。在光突發(fā)交換中，IP包一旦接觸網(wǎng)絡(luò)邊緣，則會(huì)被整理成突發(fā)，在控制波長(zhǎng)上控制分組，在另一波長(zhǎng)上發(fā)送分組，突發(fā)數(shù)據(jù)都是在光域里進(jìn)行源節(jié)點(diǎn)至目的節(jié)點(diǎn)間的信息傳遞，并且各個(gè)節(jié)點(diǎn)處數(shù)據(jù)信號(hào)都要通過(guò)光電之間的相互轉(zhuǎn)換和處理。突發(fā)數(shù)據(jù)信道可以與控制信道的速率相同或不同6。圖3-9突發(fā)組裝示意圖3.2.3 光標(biāo)簽交換（OLS）技術(shù) (1) 光標(biāo)簽交換OLS的概念光標(biāo)簽交換技術(shù)：將光信號(hào)組裝成分組，分組頭和負(fù)荷兩者構(gòu)建成分組數(shù)據(jù)包。通過(guò)多種途徑在分組數(shù)據(jù)包的分組頭進(jìn)行標(biāo)簽，以此在節(jié)點(diǎn)上以光標(biāo)簽完成全光交換。光標(biāo)簽核心技術(shù)包括光

23、標(biāo)簽的交換及如何產(chǎn)生。光標(biāo)簽信號(hào)與光包不同，光包可以達(dá)到每秒傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)按GB計(jì)算，而光標(biāo)簽卻是以MB計(jì)算。可以得出，其信息的傳輸速率比較低。(2) 能夠?qū)崿F(xiàn)光分組交換的光標(biāo)簽交換能夠?qū)崿F(xiàn)光分組交換的光標(biāo)簽交換如圖3-10所示。圖3-10 光標(biāo)交換原理(3) 光標(biāo)簽交換技術(shù)的應(yīng)用 光標(biāo)簽交換技術(shù)主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)包的全光標(biāo)簽交換。源節(jié)點(diǎn)分離后的數(shù)據(jù)包通過(guò)核心光網(wǎng)絡(luò)傳輸及標(biāo)簽交換至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。邊緣路由器在核心光網(wǎng)絡(luò)輸入口增補(bǔ)負(fù)載波復(fù)用標(biāo)記并對(duì)數(shù)據(jù)包再次整理。全光核心路由器在光網(wǎng)絡(luò)域里以負(fù)載波復(fù)用及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換來(lái)對(duì)再次整理的數(shù)據(jù)包挑選錄取和通道傳。在數(shù)據(jù)包離開(kāi)核心光網(wǎng)絡(luò)時(shí)，邊緣路由器移去了SCM標(biāo)記，并進(jìn)

24、行一次波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換13 。從早期的點(diǎn)到點(diǎn)波分復(fù)用發(fā)展至如今光分插復(fù)用/光交叉連接和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)，乃至于即將現(xiàn)世的以密集型光波復(fù)用為原理的智能光網(wǎng)絡(luò)，在通訊網(wǎng)中，光交換技術(shù)將會(huì)越來(lái)越重要。3.3幾種交換技術(shù)比較表3-1 幾種光交換技術(shù)的技術(shù)參數(shù)的比較序號(hào)比較內(nèi)容光電交換(OCS)光分組交換（OPS）光突發(fā)交換（OBS）1交換粒度波長(zhǎng)/波帶/光纖（大粒度）10ns-10s光分組（小粒度）1s-100s突發(fā)包（中粒度）2交換方式直通存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)直通3控制方式帶外控制帶內(nèi)控制帶外控制4信息長(zhǎng)度可變固定可變5建立鏈接時(shí)延高低低6建立鏈接占用信溢占用不占用不占用7帶寬利用率低高較高8復(fù)雜性低高中9靈活性低高較

25、高10光緩存器不需要需要不需要11開(kāi)銷低高低12特點(diǎn)靜態(tài)配置或端到端信令存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換預(yù)留帶寬交換，無(wú)需緩存4 光交換技術(shù)的應(yīng)用 在現(xiàn)實(shí)生活中光信號(hào)類型有三種：波分、時(shí)分、空分。其目的都是為了維持傳輸穩(wěn)定和提高傳輸?shù)倪\(yùn)行速率。4.1 波分光交換技術(shù)的應(yīng)用 一般而言，光波復(fù)用的工作原理即波長(zhǎng)交換器對(duì)需要傳輸?shù)男畔⑻幚恚瑥?fù)用器再對(duì)該數(shù)據(jù)分割和交換，最后按照時(shí)間順序傳輸。而波分光交換技術(shù)是整合處理所需要的輸出波，讓該波形與起始信號(hào)波形一致，以完成有用的信息傳送14。波分光交換技術(shù)有著高效率和大容量的特點(diǎn)，在未來(lái)我國(guó)的通信行業(yè)中必將大放光彩。4.2 空分光交換技術(shù)的應(yīng)用 空分光交換技術(shù)以陣列開(kāi)關(guān)控制陣列

26、排布的光學(xué)開(kāi)關(guān)完成信號(hào)空間域信息的交換15。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是交換像元值?？辗止饨粨Q技術(shù)可以在輸入和輸出之間通過(guò)多種方法構(gòu)造通道，而空分交換開(kāi)關(guān)形式種類多樣。按照實(shí)際的需要來(lái)選擇光開(kāi)關(guān)，從而用來(lái)保證穩(wěn)定的信息傳遞過(guò)程。4.3時(shí)分光交換技術(shù)的應(yīng)用對(duì)周期性時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)信息處理即為時(shí)分光交換，其原理是時(shí)分復(fù)用TDM。是光交換技術(shù)在時(shí)分光交換器中極其普遍，它先通過(guò)數(shù)據(jù)延遲技術(shù)將輸出端口出的數(shù)據(jù)延遲其出來(lái)的時(shí)間，目的是為做到時(shí)隙交換中的延遲處理，再對(duì)輸出的信息整理，進(jìn)而使其與原來(lái)的信息內(nèi)容一致。5 光交換技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)今通信行業(yè)中，光采用的光交換機(jī)有兩類，分別為光電與光機(jī)械?？萍疾粩噙M(jìn)步必然會(huì)使得當(dāng)今光交

27、換機(jī)使用效率更高。如今，光交換機(jī)類型更加多樣，涉及光學(xué)、七學(xué)和機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域。拿液晶技術(shù)來(lái)說(shuō)，該領(lǐng)域的不斷發(fā)展，液晶光交換機(jī)必定會(huì)在未來(lái)光通訊元件中占重要地位。再比如現(xiàn)今市場(chǎng)上的樣式多變的微光器件光交換機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是體積更小，制作工藝相對(duì)容易，集成度更高。只需很小的機(jī)械系統(tǒng)即可激活工作。大可以預(yù)測(cè)在不就的將來(lái)，該類型的光交換機(jī)必將占領(lǐng)更廣闊的市場(chǎng)。參考文獻(xiàn)1 陳廣文，劉慶國(guó).現(xiàn)代電子技術(shù)J.全光通信網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)-光交換技術(shù),2002(5)：84-85.2 羅風(fēng)光，曹明翠等.光學(xué)學(xué)報(bào)J.44自由空間光開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)及其矩陣析, 2004(12):1677-1682.3 陳君.黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào)J.基于M

28、OEMS技術(shù)光開(kāi)關(guān)及控制系統(tǒng)研究, 2009(6):4-6.4 張陽(yáng)安,高崴等.激光雜志J.光網(wǎng)絡(luò)中的波長(zhǎng)變換技術(shù),2001(1):1-3.5 魏堅(jiān)洲，樂(lè)孜純，張明等.光通信技術(shù)J.一種新型的OADM上/下路(Add/Drop)實(shí)現(xiàn)方案,2007(4):37-39.6 姜鳳嬌，高艷萍等.通信市場(chǎng)J.光交換技術(shù)在通信網(wǎng)中的應(yīng)用, 2009(11):192-195.7 李瑞欣，趙尚弘等.光通信技術(shù)J.通信衛(wèi)星光電混合交換技術(shù)研究, 2011(6):51-53.8 葉春霞.中國(guó)西部科技J.全光通信及其關(guān)鍵技術(shù), 2011(7):24-25.9 鄭渭穎,蔣鑫,劉麗麗.中國(guó)科技信息J.智能光網(wǎng)絡(luò)中的光交

29、換技術(shù)應(yīng)用,2013(15):1.10 鄭福生，張勁松.光通信研究J.光分組交換技術(shù)的研究,2002(4):16-21.11 李景聰，殷洪璽，吳德明等.電子技術(shù)J.光分組交換與光IP路由器技術(shù), 2001(5):22-24.12 冷冬梅，孫強(qiáng).中國(guó)數(shù)據(jù)通信J.OBS與LOBS的關(guān)系與實(shí)現(xiàn),2005(6):105-108.13 姜希軍,隋志成，吳志堅(jiān).現(xiàn)代有線傳輸J.WDM全光網(wǎng)中的包交換技術(shù),2001(3):26-32.14 郭陽(yáng).中國(guó)新通信J.通信傳輸中光交換技術(shù)的應(yīng)用, 2014(17):63-63.15 劉永寬.計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用J.淺析光交換技術(shù)在通信傳輸中的應(yīng)用,2013(15):284-285.致謝四年的大學(xué)生涯即將結(jié)束，四年，不多不少，正是從十七八歲過(guò)渡到二十三四的大好時(shí)光，有過(guò)歡聲笑語(yǔ)，有過(guò)酸甜苦辣，個(gè)中滋味感慨萬(wàn)千。感謝母校，讓我在這么優(yōu)美的地方學(xué)習(xí)成長(zhǎng)；感謝朋友同學(xué)，給我留下了美好的回憶；更要感謝家人，這么長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)關(guān)心我，養(yǎng)育我。最后我要特別感謝劉旭安老師，劉旭安老師的認(rèn)真修改給我極大的幫助，并在論文最終定稿期間給出指導(dǎo)性的建議，使得我能夠順利完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，在此表示衷心的感激。二十三四歲，我即將畢業(yè)；二十三四歲，我即將踏入社會(huì)；二十三四歲，成長(zhǎng)的道路，風(fēng)雨無(wú)阻！ 汪浩 2016年5月