摘 要：現(xiàn)代通信交換技術(shù)快速發(fā)展，本文主要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。

關(guān)鍵詞：光交換技術(shù)；動態(tài)寬帶；時(shí)分光交換

隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的要求越來越多，這些網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)要求需要有相應(yīng)的傳輸交換技術(shù)與之相適應(yīng)，因此電路交換技術(shù)不能滿足各種新業(yè)務(wù)的要求，基于這種狀況，各種交換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這些交換技術(shù)可以滿足不同的業(yè)務(wù)要求，光交換技術(shù)是各種交換技術(shù)中較為突出的一項(xiàng)新型交換技術(shù)。本文從光交換的分類、技術(shù)特點(diǎn)以及光交換方式等三方面淺談下其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用。

光交換技術(shù)是全光通信網(wǎng)中的核心技術(shù)，對于現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。我們在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，技術(shù)發(fā)展需要在通信網(wǎng)中建立一個(gè)高質(zhì)量的寬帶通信網(wǎng)，用以實(shí)現(xiàn)高度透明、高活性的全光通信網(wǎng)是我們的最高建設(shè)目標(biāo)。

一、光交換的分類

1.光路光交換

光路光交換實(shí)質(zhì)是一種光的電路交換方式?；诠夥植鍙?fù)用器OADM（OpticalAddDropMultiplexer）和光復(fù)交叉連接OXC（0PticalCrossConnect）的作用，波長路由方式比較靈活，是通過控制平面的雙向信令建立傳輸鏈路，建立傳輸信道后分配相應(yīng)波長信號。

在DWDM網(wǎng)絡(luò)中，以波長交換的形式實(shí)現(xiàn)。在相鄰節(jié)點(diǎn)的每條鏈路，一個(gè)交換的光通道對應(yīng)一個(gè)波長。其優(yōu)點(diǎn)是速度快、數(shù)據(jù)傳輸效率高，而且透明性高，非常適合SDH網(wǎng)絡(luò)的建立使用。OCS網(wǎng)絡(luò)資源的處理粒度采用波長作為區(qū)分，如果波長數(shù)有限制時(shí)，必須把一部分進(jìn)行光/電/光轉(zhuǎn)換，這樣能避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞，在普通的處理方式是采用動態(tài)分配方式，這種方式的缺點(diǎn)非常明顯，響應(yīng)建立時(shí)間非常長。OCS與多協(xié)議標(biāo)簽交換結(jié)合，形成的多協(xié)議波長交換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能化動態(tài)波長鏈路路由和保護(hù)的功能。下面我們談?wù)劥私粨Q方式的缺點(diǎn)，它本質(zhì)是電路交換，電路交換的固有缺點(diǎn)就是在數(shù)據(jù)傳輸鏈接中，所有節(jié)點(diǎn)必須維持信道資源，而且這種狀況必須維持到傳輸結(jié)束，這時(shí)候信道方能拆除，問題在于即使信道資源沒有被占用，這時(shí)其他數(shù)據(jù)也無法使用該信道，這樣的低使用效率，就導(dǎo)致信道的利用率大大降低，對應(yīng)的寬帶使用率也大大的降低。

2.分組光交換

分組光交換是以時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)，用時(shí)隙互換原理實(shí)現(xiàn)交換功能的。時(shí)分復(fù)用：把時(shí)間劃分成幀，每幀化成N個(gè)時(shí)隙，并分配給N路信號，再把N路信號復(fù)接到一條光纖上。在接收端用分接器恢復(fù)各路原始信號。時(shí)隙互換：把時(shí)分復(fù)用幀中各個(gè)時(shí)隙的信號互換位置。首先使復(fù)用信號經(jīng)過分接器，在同一時(shí)間內(nèi)，分接器每條出線上依次傳輸每一個(gè)時(shí)隙的信號；然后使這些信號分別經(jīng)過不同的光延遲器件，獲得不同的延遲時(shí)間；最后用復(fù)接器把這些信號重新組合起來。

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。輸入接口的功能是：①輸入數(shù)據(jù)信號形成一個(gè)完善的質(zhì)量信號；②檢測信號漂移和抖動；③使每個(gè)分組的開始和結(jié)束都安排適當(dāng)有效載荷；④對齊數(shù)據(jù)包采集同步和切換時(shí)間插槽；⑤傳送信頭給控制器；⑥外部傳輸波長轉(zhuǎn)換為內(nèi)部開關(guān)。輸出接口必須完成的功能：輸出信號形成克服了開關(guān)板造成的串?dāng)_和破壞，恢復(fù)的信號質(zhì)量；對信息的有效載荷，根據(jù)需要內(nèi)部波長轉(zhuǎn)換為外部使用波長；由于信號的開關(guān)板的距離不同，插入損失是不同的，因此信號功率不同，需要有一個(gè)平衡的輸出功率。

二、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，提供靈活的信號路由平臺。采用波長變換器，在發(fā)生競爭時(shí)可以將突發(fā)包在與指定輸出線不同的波長上發(fā)送出去。這種解決方案在競爭分組的延遲方面是最佳的，適合電路交換，也適合光分組/突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)，但需要快速可調(diào)諧變換器。最近研究結(jié)果表明，在分組交換光網(wǎng)絡(luò)中波長交換是一種最有潛力的可選方案之一，它能最有效地降低光分組/突發(fā)的丟包率，特別是應(yīng)用于多波長DWDM系統(tǒng)，因此快速可調(diào)波長變換器是目前研究的熱點(diǎn)。

三、光交換的方式及應(yīng)用

1.空分光交換器

空分交換基本原理是光學(xué)開關(guān)元件陣列開關(guān)，并適當(dāng)控制陣列開關(guān)。本質(zhì)上它是光信號交換空間域上完成的過程?？梢砸匀魏畏绞皆谳斎牒洼敵龉饫w之間形成通路。對于空分交換開關(guān)元件一般可分為機(jī)械式，光電轉(zhuǎn)換型，復(fù)合波導(dǎo)型，全反射式激光二極管門開關(guān)。平行波導(dǎo)的長度和兩波導(dǎo)之間的相位差存在著變化，因此要求選取適當(dāng)參數(shù)，波導(dǎo)上的光束完全交錯(cuò)，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。

2.時(shí)分光交換器

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)流信號進(jìn)行傳輸。

完成時(shí)間分光交換，必須有一個(gè)時(shí)隙交換實(shí)現(xiàn)輸入信號的時(shí)隙切換插槽輸出功能。完成時(shí)隙交換必須將時(shí)分多路復(fù)用信號按順序?qū)懭氲酱鎯ζ鳎缓蟀错樞蜃x出，從而完成時(shí)隙交換。利用光纖延遲線在分時(shí)開關(guān)工作原理：第一時(shí)間分復(fù)用光信號通過光分路器，使其每一個(gè)出口在同一時(shí)間只有某個(gè)時(shí)隙光信號；然后讓這些信號分別通過不同的光學(xué)延遲器，得到不同的延遲時(shí)間；最后，提出這些信號通過一個(gè)光學(xué)合成器復(fù)接，完成了一個(gè)時(shí)分開關(guān)。

3.波分光交換器

一般來說，在光波復(fù)用系統(tǒng)中源端和目的端，都可以采用相同的波長來傳遞信號，如多路復(fù)用中不采用相同波長，這就勢必導(dǎo)致每個(gè)終端都將越來越復(fù)雜。波分光交換所需波長交換器是先用分解復(fù)用器將光波分信道空間分割開，對每個(gè)波長信道分別進(jìn)行波長交換（w/c），交換后復(fù)用，經(jīng)由一條光纖輸出。未來光交換技術(shù)的必將推動通信網(wǎng)絡(luò)的大發(fā)展，大容量、高速率時(shí)代必將到來。相信在不久的將來，我國光交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一定成為帶動通信技術(shù)大發(fā)展的有效動力，通信技術(shù)必將進(jìn)入高效、高質(zhì)的發(fā)展階段。

四、結(jié)束語

綜上所述，光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺，在未來信息社會中將起到重要作用。從現(xiàn)代通信的發(fā)展趨勢來看，光纖通信也將成為未來通信發(fā)展的主流。人們期望的真正的全光網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代也會在不遠(yuǎn)的將來到來。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉迎春.淺談未來光交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及其應(yīng)用[D].吉林大學(xué)，2011.

（作者單位：中國鐵通呼和浩特分公司）