鄭渭穎 蔣鑫 劉麗麗

1江蘇省徐州市華東管道設計研究院 221008

2江蘇省徐州市華東管道工程有限公司 221008

隨著我國智能光網(wǎng)絡的推廣以及應用，越來越受到各領域的廣泛重視，而光交換技術作為智能光網(wǎng)絡系統(tǒng)中最重要的技術支撐，在光通系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，從某種程度上也可以說智能光通信的發(fā)展取決于光交換技術的發(fā)展。

1 智能光交換技術介紹

1.1 發(fā)展歷程

光交換技術的發(fā)展經(jīng)歷了由光路交換技術有光分組技術的轉變歷程。光路交換技術的使用相對簡單，但其信道的利用率相對較差。很難適用在如今互聯(lián)網(wǎng)技術和業(yè)務高速發(fā)展的時代。而未來的光網(wǎng)適絡技術要求能夠應多粒度的業(yè)務，并且，對于一個規(guī)模較大的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其波長的資源較為有限，在大量數(shù)據(jù)傳輸時，可能會造成資源匱乏的情況。而光分組技術采用光分組作為最小的交換單位，其數(shù)據(jù)系統(tǒng)格式包分為凈荷、固定長度的光分組頭以及保護時間，在進行光分組交換過程中，具有產(chǎn)生、緩存、同步和再生功能，使得光分組之間功率的平衡以及光分組頭的重寫。能夠很好的解決上述問題，因此，光分組交換技術正式誕生了。

1.2 技術特點

光交換技術主要是指在不適用任何光和電轉化，可以將在光域的輸出信號直接交換至其他的輸出端。光交換系統(tǒng)一般由四個部分組成，分別是：控制單元、光交換矩陣、輸入和輸出接口。系統(tǒng)的詳細組成如圖1所示。

圖1

因為光邏輯器件的功能還不夠完善和先進，不能自主完成較為復雜的邏輯問題，所以在國際上的光交換控制單元主要依靠電信號來進行功能控制，即電控光交換。其主要的工作原理就是在控制單元的輸入端主要完成光電轉化工作，在輸出端則完成反向的電光轉換工作。

2 智能光交換技術產(chǎn)品

光交換技術的產(chǎn)品主要分為光電路交換和光分組交換兩種類型。光電路交換和現(xiàn)在的電路交換技術大同小異，主要是使用OADM，OXC等光元件設置光通路，其中中間的節(jié)點可以不適用光緩存元件，現(xiàn)在對光電路交換技術的研究已經(jīng)比較成熟，以交換對象的不同，光電路交換技術主要產(chǎn)品有以下類型：

(1)光波分交換技術，該技術可以讓光信號在網(wǎng)絡節(jié)點中傳播時，不經(jīng)過光電轉換而直接從一個波長傳輸?shù)搅硪粋€波長中。光時分交換技術，時分復用是通信網(wǎng)中普遍采用的一種復用方式，時分光交換就是在時間軸上將復用的光信號的時間位置t 轉換成另一個時間位置t2。

（2）光時分交換技術，該技術是廣電網(wǎng)絡中較為廣泛的使用技術，原理就是在時光軸對光信號的時間位置進行改變以達到光交換的目的。

（3）光碼分交換技術，該技術的原理是將不同正交碼上的光信號進行交換，繼而實現(xiàn)不同碼子之間的交換。光碼分交換技術還可以成為廣碼分復用技術，每個用戶將獲得一個唯一的法序列，不用用戶之間的信號交換可以通過雙發(fā)的法序列進行傳出和接受。需要恢復用戶信息時可以直接對法序列初始化即可。

（4）光空分交換技術，該技術使用前需要建立2個或者多個物理通道，可以使用光波導或者是自由空間中的波束作為物理通道，通過物理通道可以完成信息的交換過程。

(5）光標記組交換技術 ，即GMPLS或多協(xié)議波長交換，是 MPLS技術與光網(wǎng)絡技術結合而成的。MPLS技術是現(xiàn)在世界科技最新的研究成果。要使光節(jié)點具有MPLS能力只需將MPLS的控制平面安裝至光的路由交換設備的頂部。使用該技術可以直接在MPLS控制平面上運行光波長的分發(fā)機制，然后向MPLS所控制的分裝置發(fā)送標簽，每個標簽對應相應光的波長，對每一個波長進行開光等倒換功能，以此來建立光通道。

3 光交換技術在智能光網(wǎng)絡中的應用

3.1 光交換網(wǎng)絡系統(tǒng)結構

光交換系統(tǒng)中主要由光交換元件，其中主要的系統(tǒng)構成核心器件有：光邏輯器件、光開關器件、光緩存器件以及波長轉換器。

（1）光邏輯器件

光邏輯器件主要由光信號來控制工作狀態(tài)，并且完成較為簡單的邏輯運算。目前的光邏輯器件普遍功能尚未成熟，只能處理較為簡單的邏輯問題。未來光邏輯器件的發(fā)展方向會朝著復雜和快速的邏輯計算能力發(fā)展。

（2）光開關器件

光開關是光交換系統(tǒng)中必須使用的器件，目前光開關的主要技術有：聲光開關和電光開關、液晶光開關、全息光開關、半導體光開關等等。關開關器件種類較多，在使用光交換技術時要合理選擇最為適合的開關器件。

（3）光緩存器件

光緩存技術在光交換技術中占據(jù)相當重要的地位，目前全光的隨機儲存器尚未研制成功，只能通過有源的光纖環(huán)路來模擬光緩存技術的部分功能。光緩存技術的區(qū)別在于其結構的不同，根據(jù)結構的不同一般可以分為FDL列陣、串聯(lián)FDL列陣等。

3.2 智能光網(wǎng)絡中的相關應用

光交換技術在智能光網(wǎng)中主要是分為硬光技術和軟光技術。硬光技術指物理層的光技術和硬件設備；軟光技術指控制光通道的建立、刪除、查詢等操作和提供服務所需的軟件，即智能化。這兩部分在智能光網(wǎng)中應用的十分廣泛，主要包括以下關鍵技術的應用：

（1）傳送平面的技術

光交換技術在傳送平面中主要應用為軟光技術，傳送平面主要由作為交換實體的傳送網(wǎng)元組成，其主要功能是負責在智能光網(wǎng)中建立或刪除光通道、交換選路和信息傳送等。與此同時，傳送平面在智能光網(wǎng)中還提供端點間的雙向或是單向的信息傳送，以及相關的控制和管理信息，還要傳送一些控制和網(wǎng)絡管理信息。在光交換技術中，傳送平面技術通過網(wǎng)元光節(jié)點，實現(xiàn)了整個智能光網(wǎng)絡的智能化。

（2）管理平面的技術

管理平面在智能光網(wǎng)中的主要功能是管理控制平面以及傳送平面，其主要工作原理是通過對傳送網(wǎng)以及網(wǎng)元設備的綜合管理，來實現(xiàn)網(wǎng)絡操作系統(tǒng)與網(wǎng)元之間更為高效合理的通信。在智能光網(wǎng)中，管理平面是所有工作的管理平臺，對于整個喜用的作用不言而喻。而光交換技術在其中的主要應用既有硬光技術也有軟光技術。通過對光通道的建立、確認和監(jiān)視來達到對整個智能光網(wǎng)的控制，并在需要的時候對其進行維護與故障恢復，以保證智能光網(wǎng)的正常運行。

（3）控制平面的技術

光交換技術在控制平面中的應用主要在兩個部分，即控制平面的基本功能與核心功能。在智能光網(wǎng)中，控制平面的基本功能主要包括路由功能、信令功能、鏈路管理功能和單元接口技術等，這些功能主要依靠光交換技術來實現(xiàn)其正常運轉傳輸。而核心功能則包括網(wǎng)絡連接控制、網(wǎng)絡生存性、新型業(yè)務等。這些功能也需要光交換技術中的軟光技術來提供服務所需的軟件，同時在智能光網(wǎng)中，控制層上分布的關鍵技術眾多，還包括連接的控制以及接口技術等，要實現(xiàn)控制平面的各項功能，離不開光交換技術的支持。

總而言之，目前光電路交換技術已經(jīng)發(fā)展至實用化的階段，光網(wǎng)絡已經(jīng)由過去的點與點之間的WDM鏈路發(fā)展到了如今的自動化交換網(wǎng)絡，智能光網(wǎng)絡交換技術的發(fā)展在新技術的推動下將會迎來網(wǎng)絡化、信息化、功能化和開發(fā)性的更好發(fā)展。

[1]李磊.基于GMPLS技術構建自動交換光網(wǎng)絡[D].大連海事大學,2006年

[2]劉波.光網(wǎng)絡中GMPLS核心轉發(fā)模塊設計與流量工程實現(xiàn)的考慮[D].電子科技大學,2003年

[3]范杰,歐俊強.多協(xié)議標記交換[J].重慶郵電學院學報(自然科學版),2000年03期