光交换技术文献综述.doc

光交换技术摘要：全光网能在光域上实现高速信息流的传输、交换、路由和故障恢复等功能。实现全光网络的关键技术之一是用光交换代替电交换。光交换技术是真正实现全光网关键性功能的必要前提。本文就光交换技术的研究的意义、现状、关键技术、存在的问题、发展趋势做一个阐述。关键词：全光网络 光交换技术 一、意义：【1】随着通信网传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了一个新的高度。发展迅速的各种新业务对通信网的带宽和容量提出了更高的要求。光纤的巨大频带资源和优异的传输性能，使它成为高速大容量传输地理想媒质。随着WDM技术地成熟，单根光纤的传输容量甚至可以达到TB/s的速度。由此也对交换系统的发展提供了压力和动力，尤其是在全光网中，交换系统所需处理的信息甚至可达到几百至上千TB/s。运用光子技术实现光交换已成为迫切需要解决的问题。光交换技术也是一种光纤通信技术，它是指不经过任何光电转换，直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换的优点在于光信号通过光交换单元时，无需经过光电/电光转换，因此不受监测器和调制器等光电器件响应速度的限制，可以大大提高交换单元的吞吐量。二、关键技术：【2】2.1微电子机械系统（MEMS）：MEMS是使用一个微小反射镜的阵列在光纤之间-对不同波长的光重新定向的一种技术.这些反射镜由半导体材料(如硅)制成-结构类似于集成电路.一个256*256的MEMS阵列使用直径为1.5MM的反射镜.这些反射镜每隔1MM被放置一个.并且完整的阵列被放置在一个硅的晶片上。每一面的直径都是2.5cm.作为比较-这个阵列大约比电子交换矩阵密32倍，而且因为光不需要把256个波长的光转换为电信号，所以该交换机大约消耗了传统光交叉连接功率的百分之一.2.2液晶光交换技术：液晶光开关是利用其偏振特性来完成交换的.液晶是一个细长的、几乎是一维形状的分子链.当电场加到液晶上时-它们排列成行并且变得不透明-仅仅允许光在一定的方向上通过.液晶交换系统有一个默认的设置-在没有施加电压时-光波被自动引导通过这个默认路径；当加入电压时-一条新的路径被创建出来。因为液晶不仅能改变光的方向，而且也能抑制光的通过量，所以十分适合应用于光交换机中，并且更适用于小型的波长选择的交换机.2.3气泡光开关技术一种使用在打印机上的非常流行的技术现在也成了光交换技术的核心-这就是气泡技术.该技术是在Si材料中做出偏振光束分支波导(PBS),再在每个分支波导交叉点处刻蚀出某种角度的槽,并将沟槽内装上与折射率匹配的液晶-液晶槽下面是电热器.不加电时光束直通,当加热硅片相应点上的电热器时,其上面的液晶体内产生出一种气泡-经过全反射-使来自输入波导的光改变方向-反射到要求输出的光波导.PBS起路由器作用-把信号引向要求的出口.2.4.热光波导技术:波导是集成电路上的通路可以使用与制造集成电路一样的工艺过程来制造.波导与普通光纤一样;仍然包括芯部和涂覆层。热光波导使用温度上的变化来改变光波通过波导的相位;作为相位变化的结果;光波可以采用不同的路径通过波导。热光交换器件有一个输入波导;两个输出波导。光通过两个路径被发送;一个是正常路径;而另一个是通过上面加有电压的小电阻来加热的路径.温度的变化加热了一个波导;引起了这个波导在物理上的增长。这个增长改变了光波的相位;当光波一起返回时;相位差就把光波推进了第二个输出波导中。如果没有对分离波长加热;那么当它们重新合并的时候;它们都将通过默认的路径前进。三、现状：【3】经过十余年的研究，实现Ops（光分组交换）所需的关键技术还没有在实际产品中得到广泛应用，引起这种情况的原因主要有两点：一是缺乏快速有效的光存储机制，这使我们在光域上难以实现与电路由器相同的体系结构；二是由于内在的限制难以象硅半导体那样高度集成。尽管有如上困难但光技术走向市场的时间也并非是遥不可及。例如，基于半导体光放大器的光交换技术很快就会产品化，已有实验表明在一个4英寸的部件上可以集成几十个光门每一个至少每秒可以通过几十G，这些基本部件可以和分路器、波长多路复用器相结合实现简单的波长加减功能。国内也涌现了批有自主知识产权的产品，并逐步在国际市场上同国外产品一争高下。武汉邮电科学院与华中科技大学合作，研制开发了在光网络中的关键器件一半导体光放大器并很快实现了产品化，成为继Alcatel公司之后能够批量供应国际市场用于光开关的半导体光放大器的供货商。这标志着我国自行研制的应变量子阱器件迈出了商品化产业化的关键一步。四、发展趋势：【1】新一代网络的发展趋势主要基于如下几种方法：(1)：基于太比特级路由器的方法：这种路由器需要高度的并行性和复杂的内部互联，但价格并没有大的下降可靠性也有待于验证。该方法的一个显著优点是它完垒是IP驱动的，因此IP网络的流量控制和分布式管理技术是完全兼容的。(2)基于光波长交叉连接的方法：该方法引人光波长交叉连接设备，并与边缘IP路由器紧密结台，具有台理的价格和可伸缩性，成为近期实琨的主要目标。目前，太多数全光交叉连接设备采用微电子机械系统(MEMs)技术，光路可在毫秒量级内重新配置，新的光交叉连接设备基于半导体光放大器(s0A)技术，可使时间缩短至纳秒量级。采用密集渡分复用DWDM和光交叉连接设备OXC的光网络可以支持更快更好的IP服务。(3)基于全光分组交换的方法：光分组交换(oPS)把IP分组交换的概念引入光域，它能充分利用光信道的巨大带宽资源，支持各种服务而且使数据传输不受交换节点的影响，因此被认为是新一代通信网的关键技术之一。由于当前光技术发展水平所限主要采取光电混台的电控光交换结构以上所述的光波长交换和分组光交换是光交换技术的两种类型，前者可利用()ADM、0XC等设备来实现，而后者对