光路交换技术应用与介绍摘要近年来，随着通信行业的不断发展，光交换技术是全光通信网中核心技术，光交换作为全光通网中一个重要支撑技术，在全光通信网中发挥着重要的作用。

文章论述了在光通信网络技术中对将发挥重要作用的光交换技术，并还详细介绍了光交换技术的概念，空分光交换、时分光交换、波分光交换、ATM光交换技术、分组光交换技术，突发光交换技术，以及光交换技术的应用和发展前景进行了描述。

关键字：光交换、光交换技术应用1.光交换概述现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。

实现透明的、具有高度生存性的。

全光通信网是带宽网未来发展目标。

从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上分为光监控技术、光交换技术、光处理技术、光放大技术几大类。

而光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它在全光通信技术中发挥着重要的作用。

1.1.1 光交换基本概念光交换(photonic switching)技术也是一种光纤通信技术，它是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。

与电子数字程控交换相比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电O/E和电/光E/O交换，而且在交换过程中，还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。

光纤传输技术与光交换技术融合在一起，可以起到相得益彰的作用，从而使光交换技术成为通信网交换技术的一个发展方向。

1.1.2 光交换的特点a.由于光交换不涉及到电信号，所以不会受到电子器件处理速度的制约，与高速的光纤传输速率匹配，可以实现网络的高速率。

b.光交换根据波长来对信号进行路由和选路，与通信采用的协议、数据格式和传输速率无关，可以实现透明的数据传输。

c.光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。

2.光交换系统光交换技术可分成光路交换（OS）系统、分组光交换(OPS)系统。

光路交换系统可分为空分交换、时分交换、波分交换、混合交换等等。

空分又分为：波导空分和自由空间，分组光交换系统可分为：光分组交换、光突发交换、光标记分组交换和光子时隙路由。

2.1 光电路交换的分类光电路交换系统所涉及的技术有空分交换技术SD、时分交换技术TD、波分/频分交换技术WD/FD、码分交换技术和复合型交换技术，其中空分交换技术包括波导空分和自由空分光交换技术。

其中空分交换按光矩阵开关所使用的技术又分成两类，一是基于波导技术的波导空分，另一个是使用自由空间光传播技术的自由空分光交换。

光分组交换中，异步传送模式是近年来广泛研究的一种方式。

2.1.1 时分光交换 (TDPS）时分光交换是以时分复用为基础，把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。

其基本原理与现行的电子程控交换中的时分交换系统完全相同，因此它能与采用全光时分多路复用方法的光传输系统配。

在这种技术下，可以时分复用各个光器件，能够减少硬件设备，构成大容量的光交换机。

该技术组成的通信技术网由时分型交换模块和空分型交换模块构成。

它所采用的空分交换模块与上述的空分光交换功能块完全相同，而在时分型光交换模块中则需要有光存储器（如光纤延迟存储器、双稳态激光二极管存储器）、光选通器（如定向复合型阵列开关）以进行相应的交换。

2.1.2 时分光交换原理TDPS的基本原理与现行的电子程控交换中的时分交换系统完全相同，因此它能与采用全光时分多路复用方法的光传输系统匹配。

在这种技术下，可以时分复用各个光器件，能够减少硬件设备，构成大容量的光交换机。

该技术组成的通信技术网由时分型交换模块和空分型交换模块构成。

它所采用的空分交换模块与上述的空分光交换功能块完全相同，而在时分型光交换模块中则需要有光存储器如光纤延迟存储器、双稳态激光二极管存储器、光选通器，如定向复合型阵列开关，以进行相应的交换。

2.1.3 空分光交换（SDPS)这是指在交换过程中的入线是通过在空间的位置来选择出线，并建立接续。

通信结束后，随即拆除。

比如，人工交换机上塞绳的一端连着入线塞孔，由话务员按主叫要求把塞绳的另一端连接被叫的出线塞孔，这就是最形象的空分交换方式。

此外，机电式（电磁机械或继电器式）、步进制、纵横制、半电子、程控模拟用户交换机、以至宽带交换机都可以利用空分交换原理实现交换的要求。

2.1.4 空分光交换原理SDPS的基本原理是将光交换组成门(Gate)阵列开关,并适当控制门阵列开关,即可在任一路输入光纤和任一输出光纤之间构成通路。

因其交换元件的不同可分为机械型、光电转换型、复合波导型、全反射型和激光二极管门开关等,如耦合波导型交换元件钥酸钾,它是一种电光材料,具有折射率随外界电场的变化而发生变化的光学特性。

以铌酸钾为基片,在基片上进行钛扩散,以形成折射率逐渐增加的光波导,即光通路,再焊上电极后即可将它作为光交换元件使用。

当将两条很接近的波导进行适当的复合,通过这两条波导的光束将发生能量交换。

能量交换的强弱随复合系数。

平行波导的长度和两波导之间的相位差变化,只要所选取的参数适当,光束就在波导上完全交错,如果在电极上施加一定的电压,可改变折射率及相位差。

由此可见,通过控制电极上的电压,可以得到平行和交叉两种交换状态。

波分光交换以光波分复用原理为基础，根据光信号的波长进行通路选择。

其基本原理是通过改变输入光信号的波长，把某个波长的光信号变换成另一个波长的光信号输出。

2.1.5 波分光交换 (WDPS)WDPS充分利用光路的宽带特性,获得电子线路所不能实现的波分型交换网。

可调波长滤波器和波长变换器是实现波分(WD)光交换的基本元件。

前者的作用是从输入的多路波分光信号中选出的光信号,后者则将可变波长滤波器选出的光信号变换为适当的波长后输出。

WDPS 系统基本结构等效于一个NAN阵列型交换系统。

它将每个输入的光波变换成波长(1-(N中的一个波,用星型耦合器将这N条光波混合,再通过输出端的可调波长滤波器,分别选出所需波长的光波，这样就完成了N条光波的交换。

也可在两个输出端口上选取波长相同的光波，以实现广播分配型的通信。

2.1.6 波分光交换原理波分光交换以波分复用原理为基础，根据光信号的波长进行通路选择。

其基本原理是通过改变输入光信号的波长，把某个波长的光信号变换成另一个波长的光信号输出。

波分交换模板由波长复用器（合波器）/解复用器(分波器）、波长转换器组成。

2.1.7 复合光交换该技术是指在一个交换网络中同时应用两种以上的光交换方式。

例如，在波分技术的基础上设计大规模交换网络的一种方法是进行多级链路连接，链路连接在各级内均采用波分交换技术。

因这种方法需要把多路信号分路接入链路，故抵消了波分复用的优点。

解决这个问题的措施是在链路上利用波分复用方法,实现多路化链路的连接,空分——波分复合型光交换系统就是复合型光交换技术的一个应用。

空分——波分复合型光交换系统的突出优点是，链路级数和交换元件数量少，结构简单,可提供广播型的多路连接。

3.光交换技术应用3.1 光交换技术的交换方式及其应用随着现代科学技术的不断发展，在现在通信网中，实现透明的、具有高度生存性的全光通信网未来的发展目标。

让更多的光交换技术发展起来。

3.1.1空分光交换方式空分光交换的基本原理是将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可实现使输入端的任一信道与输出端的任一信道连接或断开,完成光信号的交换。

简言之, 光空分交换是使按空间顺序排列的各路信息进入空分交换阵列后, 交换阵列节点根据信令对信号的空间位置进行重新排列, 然后输出, 完成交换。

空分光交换的交换过程是在光波导中完成的, 有时也称为光波导交换。

空分光交换的交换节点可由机械、电、光、声、磁、热等方式进行控制。

就目前情况而言, 机械式控制光节点技术是比较成熟和可靠的空分光交换节点技术。

3.1.2波分光交换方式在光时分复用系统中, 可采用光信号时隙互换的方法实现交换。

在光波分复用系统中, 则可采用光波长互换(或光波长转换)的方法来实现交换。

光波长互换的实现是通过从光波分复用信号中检出所需的光信号波长, 并将它调制到另一光波长上去进行传输。

在波分光交换系统中, 精确的波长互换技术是关键。

波分光交换方式能充分利用光路的宽带特性, 获得电子线路所不能实现的波分型交换网。

可调波长滤波器和波长变换器是实现波分光交换的基本元件, 前者的作用是从输入的多路波分复用光信号中选出所需波长的光信号; 后者则将可变波长滤波器选出的光信号变换为所需要的波长后输出。

用分布反馈型和分布布喇格反射型的半导体激光器可以实现这两类元件的功能。

目前, 能用的波长转换方式主要还是有源的方式,利用某些光学晶体在特定条件下能够改变光波频率的现象在此不妨大胆设想一下：也许不久的将来，一种无源的光波长变换实用化装置就会诞生, 它能够在光域内实现宽频带的光波长变换。

如果这一设想能够成为现实, 将会给波长光交换带来广阔的应用空间。

3.1.3时分光交换方式时分光交换方式的原理与现行电子学的时分交换原理基本相同, 只不过它是在光域里实现时隙互换而完成交换的, 因此, 它能够和时分多路复用的光传输系统匹配。

时分光交换系统采用光器件或光电器件作为时隙交换器, 通过光读写门对光存储器的受控有序读写操作完成交换动作。

由于时分光交换可以时分复用各个光器件, 所以能够减少硬件设备, 构成大容量的光交换机。

时分光交换系统能与光传输系统很好配合构成全光网, 所以时分光交换技术研究开发进展很快, 其交换速率几乎每年提高1倍, 目前已研制出几种时分光交换系统。

3.1.5混合型光交换方式由于各种光交换技术都有其独特的优点和不同的适应性, 将几种光交换技术合适地复合起来进行应用能够更好地发挥各自的优势, 以满足实际应用的需要。

已见介绍的复合型光交换主要有:(1)空分/时分光交换系统;（2）波分/空分光交换系统;(3)频分/时分光交换系统;(4)时分/波分/空分光交换系统等。

结束语本文主要介绍了光交换的概念，以及特点，分别对光交换系统的各个种类进行了介绍以及光交换技术应用的种种方式。

参考文献[1] 金惠文陈建亚纪红冯春燕编著现代交换原理第三版电子工业出版社[2] 李仲令. 现代无线与移动通信技术北京科学出版社。