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1、通信系2014届毕业设计论文 题 目：光交换技术应用与发展 专 业： 通信电源 班 级：通信技术1136（电源） 学生姓名： 导师姓名： 王 琦 起止时间：2013年12月20日 至2014年5月15日光交换技术应用与发展论文题目光交换技术应用与发展指导教师王 琦电 话15336113993 Email Wq_办公室通信技术教研室时间要求论文初稿电子版上交指导教师邮箱，时间截止：2014年4月1日；论文终稿纸质版上交指导教师本人，时间截止：2014年5月15日。内容要求：1、光交换及其技术概述；2、光交换系统；3、光交换技术的应用；4、光交换技术的发展趋势。*论文字数不少于8000字！论文撰写
2、计划(学生填写): 2014年1月1日-20日完成对资料的收集；2014年1月21日-30日完成对资料的整理；2014年2月开始撰写；2014年3月10日开始对其进行初次修改；2014年3月底至4月1日交电子版论文；2014年4月10日结合老师的意见进行再次修改。通信系2011级毕业设计（论文）任务书 毕业设计的封面、任务书、成绩评定表以及格式要求等相关资料，须在陕邮职院通信系网站进行下载，格式必须按照要求书写、打印、装订，如不符合要求的将按不合格处理；在毕业设计中严禁出现相互抄袭、雷同的情况，如有发现，将按照零分处理。陕邮职院通信系2014届毕业设计论文成绩评定表学生姓名性别 男男系别 通
3、信 系专业通信电源课题名称 光交换技术应用与发展班级通信技术1136起止时间 2013年 12 月 2014 年 5 月 指导教师 王琦课题任务完成情况论文 10.0千字)； 图纸 24(张)；其它(含附件)：表 2 (张)，流程图 11 (张)指导教师意见评阅成绩： 评阅/指导教师(签字)： 年 月 日学生实得成绩(百分制)评 阅 成 绩 评 定 级 别 （级别为“优秀”、“合格”、“不合格”三档）目 录摘 要11 光交换概述2 1.1光交换基础2 1.1.1 光交换基本概念2 1.1.2 光交换的特点3 1.2光交换技术3 1.2.1光交换关键技术3 1.2.2光交换现状7 1.2.3光交
4、换发展趋势72 光交换系统9 2.1 光交换系统的主要组成9 2.2 光开关器件9 2.3 光波长转变换器10 2.4 光存储器11 2.5 光调制器12 2.6 光滤波器123 光交换技术应用13 3.1 光突发交换技术的应用13 3.2 光分组交换技术的应用144 光交换技术发展趋势16 4.1 光交换技术的发展前景16 4.1 .1智能自动化16 4.1.2光交换机多样化16 4.2全光交换17 4.2.1 全关交换的技术17 4.2.2全光交换的发展趋势18致 谢19参考文献20光交换技术应用与发展摘 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
5、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、光开关、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宽带通信网未来发展目标。从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。而光交换技术作为全光网络系统中的一
6、个重要支撑技术，它的全光通信系统中发挥着重要的作用，可以这样说光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。1.1光交换基础光交换技术是指不经过任何光电转换，在光域上直接将输入光信号交换到不同的输出端。因此它不受检测器、调制器等光电器件响应速度的限制，对比特率和调制方式透明，可以大大提高交换单元的信息吞吐量。由于信息的传输技术的不断完善，光交换技术成为全光通信网的关键。1.1.1 光交换基本概念 光交换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
7、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。光交换技术也可以分为光路交换和分组交换。由于技术上的原因，目前还主要是开发光路交换，但今后发展方向将是分组光交换。目前市场上看到的光交换，多数是基于光电和光机械的。而基于热学、液晶、声学、微光机电技术等光交换机将逐步被研发出来。1.1.2 光交换的特点光交换技术能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台，尽管现有的通信系统都采用电路交换技术，但发展中的全光网络却需要由纯光交换技术来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性。光交换技术为进入节
8、点的高速信息流提供动态光域处理，仅将属于该节点及其子网的信息上下路并交由电交换设备继续处理具有如下特点:(1)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。(2)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。(3)光交换可以保证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。(4)光网可以克服电子交换在容量上的瓶颈限制；可以大量节省建网成本；可以大大提高网络的灵活性和可靠性1.2光交换技术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
9、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。1.2.1关键技（1）光突发交换技术光突发交换如图1-1所示（OBS)是作为OCS向OPS的过渡技术提出的。OBS的交换单位是突发，即为多个分组的集合，其带宽粒度介于OCS和OPS之间。OBS比OCS灵活、带宽利用率高，比OPS更贴近实用。可以说，OBS结合了OCS和OPS的优点克服了两者的部分缺点，且由于对光器件的要求较低，因此成为目前国内外的研究热点。图1-1光突发交换技术液晶光交换技术：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
10、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.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
11、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.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
12、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。如图1-2所示图1-2 热光波导 （5）光分组交换技术介绍光分组交换(如图1-3）是电分组交换在光域的延伸，交换单位是高速光分组。OPS沿用电分组交换的“存储-转发”方式，是无连续的，在进行数据传输前不需要建立路由和分配资源。采用单向预约机制，分组净荷紧跟分组头后，在相同光路中传输，在网络节点需要缓存分组净荷，等待分组头处理，以确定路由。与OCS相比（如表1-1,1-2），OPS有着很高的资源利用率和很强的适应突发数据的能力。光突发交换为IP骨干网的光子化提供了一个非
13、常有竞争力的方案。一方面，通过光突发交换可以使现有的IP骨干网的协议层次扁平化，更加充分的利用DWDM技术的带宽潜力，另外一方面，由于光突发交换网对突发包的数据是完全透明的，不经过任何的光电转化，从而使光突发交换机能够真正的实现所谓的T比特级光路由器，彻底消除由于现在的电子瓶颈而导致的带宽扩展困难。此外，光突发交换的QOS支持特征也符合下一代 Internet 的要求。因此，光突发交换网络很有希望取代当前基于 ATM/SDH 架构和电子路由器的IP骨干网，成为下一代光子化的 Internet 骨干网。作为一项具有广泛前景和技术优势的交换方式，光突发交换技术已引起了国内外众多研究机构的关注，我国的863计划已将光突发交换技术列为重点资助项目。表1-1 三种交换技术区别(1) 序号比较内容光电路交换光分组交换光突发交换1交换粒度波长/波带/光纤10纳米-10微米光分组（小颗粒）1纳米-100微米突发包（大颗粒）2交换方式直通存储-转发直通3控制方式带外控制带内控制带外控制4信息长度固定可变可变5建立链接时延高低低6建立链接占用 信道占用不占用占用表1-2 三种交换技术区别(2) 技术粒度特点光电路交换波长/波带/光纤静态配置或者端到端信令光突发交换1ms-10
