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1、通信系2013届毕业设计论文 题 目：光交换技术应用与发展 专 业： 移动通信技术 班 级：移动通信技术1032 学生姓名： 李倩 (0202103239) 导师姓名： 王 琦 起止时间：2012年12月15日 至2013年5月15日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：2013年4月1日；论文终稿纸质版上交指导教师本人，时间截止：2013年5月15日。要求：1、光交换概述；2、光交换系统；3、光交换系统中的技术热点；4、光交换技术应用。*论文字数不少于8000字！参考资料
2、：通信系2010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2013届毕业设计论文成绩评定表学生姓名李倩性别 女系别 通 信 系专业移动通信技术课题名称 光交换技术应用与发展班级移动通信技术1032起止时间 2012 年 12 月 2013 年 5 月 指导教师 王琦课题任务完成情况论文 14300(千字)； 图纸 22 (张)；其它(含附件)：表 2 (张)，流程图 0 (张)
3、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 录目 录III摘 要11 光交换概述21.1 光交换21.1.1 光交换基本概念21.1.2 光交换的特点21.2 光交换基本器件31.2.1 光开关31.2.2 波长转换器31.2.3 光存储器41.2.4光调制器41.2.5光滤波器42 光交换系统52.1 光电路交换的分类52.1.1 时分光交换 (TDPS）52.1.2 时分光交换原理52.1.3 空分光交换 （SDPS)62.1.4 空分光交换原理62.1.5 波分光交换 (
4、WDPS)72.1.6 波分光交换原理72.1.7 复合光交换72.2 光分组交换系统82.2.1 光分组交换概念82.2.2光分组交换技术特点：82.2.3 光分组交换机组成82.2.3 光分组交换原理92.2.4 光分组交换优点103 光交换系统中的技术热点113.1 光交换的特点113.2 ATM光交换技术113.2.1 ATM光交换技术的机构113.2.2 ATM光交换技术特点123.3 光突发交换技术123.3.1 光突发交换优点123.3.2 OBS的关键技术133.3.3 OBS与OCS和OPS技术的比较144 光交换技术应用154.1 光交换技术的交换方式及其应用154.1.1
5、空分光交换方式154.1.2波分光交换方式154.1.3时分光交换方式164.1.4自由空间光交换方式164.1.5混合型光交换方式164.2 光交换技术发展趋势174.2.1 智能自动化174.2.2全光交换174.2.3 光交换机多样化18致 谢19参考文献20 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
6、的应用和发展前景进行了描述。关键字：光交换、通信技术、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 光交换光交换是指不经过任何光/电转换，在光域内为输入光信号选择不同输出信道的交换方式。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
7、，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
8、证网络的稳定性，提供灵活的信息路由手段。 1.2 光交换基本器件1.2.1 光开关光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口。其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的光学器件。光开关和光放大、光信号储存等都是光学装置材料。光开关可以在皮秒（10-12秒）内进行操作。目前它以铌酸锂和镓铝砷化合物为基础，从电子工业中脱胎形成。有一些新的材料，如液晶、聚乙炔等都比铌酸锂有更好的光学效用。1.2.2 波长转换器波长转换是增加光交换网络灵活性，降低阻塞的必要手段，对光网络波长转换节点的设计方案也有很多。最简单的当然是专注式的转换节点设计，也就是在复用前，给每个通道都各配置一个波长转
9、换器，显然这样作是元件利用率最低的。一些波长转换器的共享方案，也被陆续提出，常见的有节点共享式（SPN）和链路共享式（SPL）两种。对前一种共享方案，通常需要较大的光开关以便在单节点可以共享同一个波长转换器。本期香港城市大学的研究者对此做了改进研究，旨在使用更小更便宜的光开关，替换用在同样的系统里，却能获得和原来一样的性能。主要思路是预设一定数量的小尺寸光开关，来支持同样通道数的波长转换。当任意一波长的输入信号要进行波长转换时，它先被切换到一个共享的波长转换通道，以这种方式节点仅需要几个小的光开关，且能共享昂贵的波长转换器。 波长转换器有直接波长转换和外调制器波长转换两种。直接波长转换是光/电
10、/光转换，如图1.1所示，将波长为i的输入光信号，由光电探测器转变成电信号，然后再去驱动一个波长为i的激光器，使得输出光信号的输出波长为i图1-1 直接波长转换全光波长转换器是波分复用光网络及全光交换网络的关键部件。 波长转换器有多种结构和机制，目前研究较为成熟的是以半导体光放大器为基础的波长转换器 ,包括交叉增益饱和调制型 、交叉相位调制型 以及四波混频型波长转换器 等。1.2.3 光存储器光存储器是由光盘驱动器和光盘片组成的光盘驱动系统,光存储技术是一种通过光学的方法读写数据的一种技术,它的工作原理是改变存储单元的某种性质的反射率,反射光极化方向,利用这种性质的改变来写入存储二进制数据.在
11、读取数据时,光检测器检测出光强和极化方向等的变化,从而读出存储在光盘上的数据.由于高能量激光束可以聚焦成约0.8m的光束,并且激光的对准精度高,因此它比硬盘等其他存储技术具有较高的存储容量。1.2.4光调制器 光调制器也称电光调制器, 是高速、长距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一。它是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。它所依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Franz-KEldYsh效应、量子阱Stark效应、载流子色散效应等。在整体光通信的光发射、传输、接收过程中,光调制器被用于控制光的强度,其作用是非常重要的。1.
12、2.5光滤波器光滤波器是用来进行波长选择的仪器，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的光将会被拒绝通过。它可以用于波长选择、光放大器的噪声滤除、增益均衡、光复用/解复用。光耦合器或者光复用器是把不同波长的光复用到一根光纤中的，不同的波长传载着不同的信息。那么在接收端，要从光纤中分离出所需的波长，就要用到光滤波器。光滤波器类型有：基于干涉原理的滤波器（熔锥光纤滤波器、法布里-伯罗滤波器、多层介质膜滤波器、马赫-曾德尔干涉滤波器）；基于光栅原理的滤波器（体光栅滤波器、阵列波导光栅滤波器、光纤光栅滤波器、声光可调谐滤波器）。 2 光交换系统光交换技术可分成光路交换（OS）系统、分组光
13、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
14、）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
