光交换技术

光　通　信　技　术V o l.25 O PT I CAL　COMM U N I CA T I ON　T ECHNOLO GY N o.4

中国无线电电子学、电信技术类核心期刊

光交换技术谈α

邹自立

(信息产业部电子第三十四研究所　桂林　541004)

摘要　论述了在全光通信网络技术中将发挥重要作用的光交换技术,比较详细地介绍空分光交换、时分光交换、波分光交换、A TM光交换、码分光交换、自由空间光交换和复合型光交换等7种光交换技术,并对光交换技术的市场和技术发展前景进行了描述。

关键词　光通信　光交换　全光网络

中图分类号　TN915.2 文献标识码　A

1　引言

光纤通信技术的发展方向,是实现最大可能地利用光纤给人们提供巨大带宽资源将信息进行无阻塞地传输和交换。为实现这一目标,许多人付出了极大的努力,基于光域范围内的复用解复用技术的应用就是一例。多年以前,人们就提出了构建全光网络的设想,那是一个完全建立在光域上进行信息采集、处理、放大、存储、传输、交换、恢复全过程光学化的理想光子网络。然而,过于理想的东西,其实现的技术难度也是极其巨大的。尽管现在全光网的概念不仅依然存在并正在迅速发展,但现在人们心目中的全光网已不是原来理想化的那个狭义全光网了,而是被广义化了的全光网。目前的全光网是指在网络中光信息流的传输和交换过程是以光的形式存在和完成,而电子技术在其中仍然发挥着极其重要作用,例如用电子电路实现控制等的网络。广义化的全光网络实际上是一个由光学技术与电子学技术相结合的网络,但必须指出的是,在广义化的全光网络里,光学技术是主体,电子学技术只是辅助,这是有别于传统的由O E、E O变换所构成的光电结合网络的。

全光网络具有如下优点:(1)提供巨大的带宽。

(2)与无线或铜线比,处理速度高且误码率低。(3)采用光路交换的全光网络具有协议透明性,即对信号形式无限制。允许采用不同的速率和协议,有利于网络应用的灵活性。(4)全光网中采用了较多无源光器件,省去了庞大的光电光转换工作量及设备,提高网络整体的交换速度,降低了成本并有利于提高可靠性。

全光网络主要由核心网、城域网和接入网三层组成,三者的基本结构相类似。其网络结构主要有星形网、总线网和树形网3种基本类型。全光网络的相关技术主要包括光交换光路由(全光交换)、光交叉连接、全光中继、光分插复用、光波分复用等技术。本文想要探讨的重点是光交换技术问题。

光交换技术是全光网络的核心技术之一,它的出现较好地解决了高速光通信网络受限于电子交换技术速率不高的问题,这是因为目前商用光通信系统的速率已经高达几十Gb s(采用W DM技术),实验室的速率已突破T b s大关。但由于电子交换机的端口速率一般仅为几M b s至几十M b s。为了充分利用光通信系统巨大带宽资源,人们只好将许多端口的低速信号复用起来,这就要求在网络的众多节点中进行频繁的复用解复用、光电和电光转换,增加了设备的成本和复杂性。另外,如此低的端口速率也无法满足宽带业务的需求。采用A TM技术可以缓解这一矛盾,它可以提供155M b s的端口速率或更高。但电子线路的极限速率只有20Gb s左右,仅采用电子系统进行交换就不可能突破这一极限速率所形成的“瓶颈”。举例来讲,在一个有150个节点的网络中,若每

α邹自立　男,1961年生,高级工程师2001206217收稿

个节点有40万条接入线,而每条接入线信息量达622M b s ,则节点中交换网络的容量必须达到24818T b s ,即使负载信息量仅为40%,交换网络的

容量也需达到99.52T b s 。这么大的业务量,靠电子交换机显然不能胜任,只能靠光交换节点来解决。

2　光交换技术

所谓光交换技术就是在光域内实现信息(或信号通道)交换的技术。就光交换究竟有几种方式而言,不同的文章有不同的说法。目前,已见报道的光交换技术的交换方式主要可以分为空分光交换方式、时分光交换方式、波分光交换方式、A TM 光交换方式、码分光交换方式、自由空间光交换方式和复合型光交换方式等。下面就这几种光交换方式逐一进行介绍。2.1　空分光交换方式

空分光交换的基本原理是将光交换节点组成可控的门阵列开关,通过控制交换节点的状态可实现使输入端的任一信道与输出端的任一信道连接或断开,完成光信号的交换。简言之,光空分交换是使按空间顺序排列的各路信息进入空分交换阵列后,交换阵列节点根据信令对信号的空间位置进行重新排列,然后输出,完成交换。空分光交换的交换过程是在光波导中完成的,有时也称为光波导交换。空分光交换的交换节点可由机械、电、光、声、磁、热等方式进行控制。就目前情况而言,机械式控制光节点技术是比较成熟和可靠的空分光交换节点技术。图1是一个由4个1×2光交换器件组成的2×2光交换节点原理图。2.2　时分光交换方式

时分光交换方式的原理与现行电子学的时分交换原理基本相同,只不过它是在光域里实现时隙互换而完成交换的,因此,它能够和时分多路复用的光传输系统匹配。时分光交换系统采用光器件或光电器件作为时隙交换器,通过光读写门对光存储器的受控有序读写操作完成交换动作。由于时分光交换可以时分复用各个光器件,所以能够减少硬件设备,构成大容量的光交换机。时分光交换系统能与光传输系统很好配合构成全光网,所以时分光交换技术研究开发进展很快,其交换速率几乎每年提高1倍,

目前已研制出

图1　2×2光交换节点原理图

几种时分光交换系统。1985年,日本N EC 成功地实

现了256M b s (4路64M b s )彩色图像编码信号的光时分交换系统。它采用1×4铌酸锂定向耦合器矩阵开关作选通器,双稳态激光二极管作存储器(开关速度1Gb s ),组成单级交换模块。90年代初又推出了512M b s 试验系统。

时分交换可以按比特交换,也可以按字交换,每字由若干比特组成。在时分光交换系统中,各信道的数据速率相互有关,且与网络的开关速度有关。特别是按比特交换时,开关速率等于数据速率。由于时分交换的系统必须知道各信道比特率,所以需要有光控制电路的高速存储器、光比特同步器和复接器分接器。发展光时分交换的关键在于实现高速光逻辑器件。

2.3　波分光交换方式

在光时分复用系统中,可采用光信号时隙互换的方法实现交换。在光波分复用系统中,则可采用光波长互换(或光波长转换)的方法来实现交换。光波长互换的实现是通过从光波分复用信号中检出所需的光信号波长,并将它调制到另一光波长上去进行传输。在波分光交换系统中,精确的波长互换技术是关键。波分光交换方式能充分利用光路的宽带特性,获得电子线路所不能实现的波分型交换网。可调波长滤波器和波长变换器是实现波分光交换的基本元件,前者的作用是从输入的多路波分复用光信号中选出所需波长的光信号;后者则将可变波长滤波器选出的光信号变换为所需要的波长后输出。用分布反馈型和分布布喇格反射型的半导体激光器可以实现这两类元件的功能。

目前,能用的波长转换方式主要还是有源的方式,图2是一种波长转换装置的原理图。笔者利用某些光学晶体在特定条件下能够改变光波频率的现象在此不妨大胆设想一下:也许不久的将来,一种无源的光波长变换实用化装置就会诞生,它能够在光域内实现宽频带的光波长变换。如果这一设想能够成为现实,将会给波长光交换带来广阔的应用空间

。

图2　光波长转换装置原理图

422001年第4期邹自立:　光交换技术谈

2.4　光A TM交换方式

光A TM交换是以A TM信元为交换对象的技术,它引入了分组交换的概念,即每个交换周期处理的不是单个比特的信号,而是一组信息。光A TM交换技术已用在时分交换系统中,是最有希望成为吞吐量达T b s量级的光交换系统。

目前,光A TM交换系统主要运用了光宽带的特性,有两种结构:一是采用广播选择方式的超短脉冲星形网络;二是采用光矩阵开关的超立方体网络。采用广播和选择方式的超短光脉冲星形网络为基础的光A TM交换系统具有结构简单、可靠性高和成本较低等特点,它有多个输入和受输出缓存器控制的输出通道,并由调制器、信元编码器、星形耦合器、信元选择器、信元缓存器以及信元检测器等部分组成。

由光矩阵开关组成的超立方体网络是A TM信元光交换系统的另一种结构。所谓超立方体网络实际上是一个计算机多处理机系统,这种结构在信元交换中有许多优点,例如采用了模块化的结构、有可扩展性、路由算法简单、有高可靠的路由选择性等等。采用超立方体网络的光A TM交换机,端子数可以取得很大,其目标指向10T b s的容量。

光A TM核心技术是光路的自选路由。每个信元有目标地址信息,交换控制系统能自动地识别出这个目标地址并通过对路径的分析将其输送到相应的路径上去。采用空间光调制器的光自选路由,可以实现优先级控制,防止光信息元在输出端口冲突。

2.5　码分光交换

码分光交换,是指对进行了直接光编码和光解码的码分复用光信号在光域内进行交换的方法。所谓码分复用,就是靠不同的编码来区分各路原始信号,而码分光交换则是由具有光编解码功能的光交换器将输入的某一种编码的光信号变成另一种编码的光信号进行输出,由此来达到交换目的。随着光码分复用(OCDM A)技术的发展,码分光交换技术必将得到迅速的发展和应用。

2.6　自由空间光交换方式

自由空间光交换可以看作是一种空分光交换,它是通过在空间无干涉地控制光的路径来实现的。由于自由空间光交换方式的构成比较简单,有时只需移动棱镜或透镜即可实现交换,因此它是较早出现的光交换技术。它与空分光交换的不同在于:在自由空间光交换网络中,光是通过在自由空间或均匀材料中传播而到达目标的;而空分光交换中光的传播则完全在波导进行。与空分光交换相比,因为它利用的是光束互连,适合做三维高密度组合,即使光束相互交叉,也不会相互影响,因此比较容易构成大规模的交换系统。

典型的自由空间光交换是由二维光偏振控制的交换阵列或开关门器件组成。另外,使用全息光交换技术可以构成大规模的自由空间光交换系统,且无需多级连接。图3是自由空间光交换网络的原理图。最近,基于Si2I C技术的微电子机械系统(M E M S)技术的引入,使得微机械光开关技术迅速走向实用化,为自由空间光交换技术的可靠实现又提供了新的技术基础。

2.7　复合型光交换方式

由于各种光交换技术都有其独特的优点和不同的适应性,将几种光交换技术合适地复合起来进行应用能够更好地发挥各自的优势,以满足实际应用的需要。已见介绍的复合型光交换主要有:(1)空分时分光交换系统;(2)波分空分光交换系统;(3)频分时分光交换系统;(4)时分波分空分光交换系统等。例如,将时分和波分技术合起来可以得到一种极有前途的大容量复合型光交换模块,其复用度是时分多路复用度与波分复用度的乘积。如果他们的复用度分别为8,则可实现64路的时分2波分复合型交换。将此种交换模块用于4级链路连接的网络,可以构成最大终端数为4096的大容量交换网络。

3　光交换技术的市场前景

据预测,光交换系统在全球远程通信市场中将具有长期需求。在光纤网络得到广泛应用的北美和欧洲地区,光交换系统的市场需求在未来几年中,将为设备提供商创造总共数十亿美元甚至可能更多的市场机会。北美地区的光交换系统市场,在2000年达到了近5亿美元,到2004年,预计会超过100亿美元。欧洲的光交换系统市场也可能从2000年的1.16亿美元增长至2004年的40亿美元。

从国内情况来看,尽管光通信行业被称作是与国际水平差距最小的高科技行业,但不可否认的是,

我

图3　自由空问光交换原理

842 光　通　信　技　术 2001年第4期

们的发展仅仅是起步阶段,也正因为是起步阶段,中国光通信市场给世人带来了极其巨大的想象空间。从通信发展的市场规律来看,在交换设备上的投入往往比在传输设备上的投入要大得多,所以中国的光交换技术的市场前景无疑将是十分美好的。

4　结束语

光纤通信具有传输容量大、中继距离长、传输损耗小等特点。自问世30多年来,光纤通信已逐渐成为现代传输网的主体。现在,世界上大约有60%的通信业务经光纤传输,不久将达到85%。1999年底累计的全世界光纤用量已经达到3×108km 。在信息社会,骨干传输网的容量几乎每9个月就要翻一番。大容量、宽带化以及全光网络技术的应用是未来光通信技术的发展方向。

目前,全球数据业务量几乎半年左右就翻一番,通信业务特别是IP 业务激剧增长,全球通信业正在发生前所未有的重大变革。这场变革几乎遍及通信的每个领域,对光通信的影响更为重大。通信业务膨胀的直接后果就是对通信速率和带宽需求的膨胀,而且通信变革的总体趋势是向着“多业务、多速率接入、一体化”的方向发展,这也对带宽和透明性直接提出了更高的要求,从而亟需新的技术以支持新的需求。就交换方式而言,现在,通信技术正在从电路交换向包交换的方向转移。随着时间的推移,包变换也将受到处理器打包速率等瓶颈的限制,光交换技术将逐步上场。近两年,光交换技术发展非常快,未来通信网络的核心层将会首先采用光交换,而接入层仍将采用以A TM 或IP 路由器为主的包交换方式。

随着光通信技术的发展和光交换技术的日趋成熟,我们没有理由不相信,光交换技术及其产品将在未来的宽带通信中发挥越来越重要的积极作用。

参考文献

1　原荣.光纤通信网络.北京:电子工业出版社,1999

2　L C 卡佐夫斯基等.光纤通信系统.张肇仪等译,北京:人民邮电出版社,19993　尉文.全球光交换系统快速发展.通信机世界,2000211203(B 1)

4　刘土土土

.光复用新技术比较.人民邮电,2001204213(6)

Talk on the technology of photon ic sw itch i ng

Z ou Z ili

(Gu ilin In stitu te of Op tical Comm un icati on s ,Gu ilin ,541004)

Abstract T he techno logy of pho ton ic s w itch ing w h ich is very i m po rtan t techn ique in all 2op tical comm un icati on netw o rk s is discu ssed ,and the pho ton ic s w itch ing including SD ,TD ,W D and o ther fou r s w itch ing techn iques w ere in troduced in th is p ap er .

Keywords op tical comm un icati on s ;pho ton ic s w itch ing ;all 2op tical netw o rk

预　告

中科院资深院士张煦教授在本期发表了“有线电视广播网结构的发展”的重要文章,另有一篇题为“电缆调制2解调器的技术进展”将在本刊明年第一期推出,这两篇文章堪称姐妹篇,届时敬请广大读者留意。特此预告。

本期责任编辑

422001年第4期邹自立:　光交换技术谈

光交换技术及其应用

光交换技术及其应用摘要：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。光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它在全光通信系统中发挥着重要的作用。本文主要阐述了光交换的类型，光交换技术的优点，以及光交换技术发展的趋势。关键词：光交换类型趋势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，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。一、光交换与光交换技术光交换(photonic switching)技术是一种光纤通信技术，它是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。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。光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路光交换可利用ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等设备来实现，而分组光交换对光部件的性能要求更高，由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国

光交换方式与光交换网络

光交换方式与光交换网络光交换方式由于光通信传输技术的传输速率达到了Tb/s 的数量级，大大提高了通信传输的质量和可靠性，但是在第一代光网络中，节点具有的电子速率的极限使得不断增长的传输速率受到限制。此时，为了实现光信号的直接交换，摆脱光电转换所受的限制，光子技术被引入到节点的交换系统，以期实现全光网络。因此，光交换的实现成为第二代光网络的基础。光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换的实现可以简单归结为如何实现交换回路和控制部件的光子化，目前由于实用的光逻辑器件还相当缺乏，光交换系统的交换路径是全光的，控制部件则由电子电路完成，也称电控光交换。光交换方式、器件以及网络的组建是光交换的研究重点。和普通的电交换技术相似，光交换分为光路（通道）交换和光分组交换两种方式。光路交换是通过在主叫和被叫两个终端之间建立一个光连接通道。该通道可能是一根光纤，也可能是采用复用技术构建的存在于光复用线路中的一个信道。这条通道在一个呼叫的通信期间将一直保持到通信结束。光分组交换是一种信息包的交换。通过某种光调制方式将用户信息形成光信号序列，然后分割成一个个分组，并被附加上各自的光分组头（描述其源地址、目的地址和分组序号等）。它们独立经过光分组网的节点，节点解读分组头获得路由信息然后进行选路，然后将它们发送到目的地。以下是原理图：光路交换中一个通信业务独占一条通路或信道，而分组交换允许多个通信业务动态地、分时段共享某一通道，因此它对网络的利用比光路交换更充分和灵活。通常实时性要求高、业务量平稳的通信会使用光路交换，突发性明显的通信使用分组交换。光交换按照光信号信道复用方式可划分为空分光交换、时分光交换、波/频 A B 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 7 5 4 7 5 4 6 3 1 8 2 8 2 8 2 A B Figure 光路交换 Figure 光分组交换

第七章ATM交换技术

第七章ATM交换技术本章教学基本要求： 1．了解ATM的定义及信元结构； 2．理解虚信道和虚通路； 3．理解ATM协议分层结构； 4．理解ATM交换的基本原理； 5．理解ATM连接的建立和清除； 6．掌握ATM交换机的组成； 7．掌握ATM交换结构。本章教学主要内容：一、ATM的基本概念二、B-ISDN/ATM协议三、ATM交换的基本原理四、ATM交换机的组成五、ATM交换结构六、ATM连接建立和清除

一、ATM的基本概念 1．ATM的定义 ATM（Asynchronous Transfer Mode），即异步转移模式，被ITU-T定义为宽带综合业务数据网B-ISDN的信息传输模式。术语“转移”包括了传输和交换两个方面，所以转移模式是指信息在网络中传输和交换的方式。“异步”是指在接续和用户中带宽的分配方式。因此，ATM就是在用户接入、传输和交换级综合处理各种通信量的技术。 2．ATM的信元结构 ATM信元的长度是固定的，而且信元的长度较小，只有53字节，分为信头和净荷两部分，信头为5个字节，净荷为48个字节。ATM信元的信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别，如图7.1所示。(1)GFC：一般流量控制，4比特。仅用于UNI接口，用于控制ATM接续的业务流量，减少用户边出现的短期过载。只控制产生于用户终端方向的信息流量，而不控制网络方向的业务流量。 (2)VPI：虚通道标识，其中NNI为12比特，UNI为8比特。 (3)VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI的组合来标识一个虚连接。 (4)PTI：净荷类型指示，3比特，用来指示信元类型。 (5)CLP：信元丢失优先级，1比特。用于信元丢失级别的区别，CLP为1，表示该信元为低优先级，为0则为高优先级，当传输超限时，首先丢弃的是低优先级信元。 (6)HEC：信头差错控制，8比特，监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特的错误。HEC还被用于信元定界。

现代交换技术的发展与趋势

现代网络交换技术的发展与趋势系部：计算机工程系班级：通信13-1 班学号： 2013232020 姓名：邝鑫鑫日期：2015年11月15日

摘要近年来，由于通信技术的不断发展，人们对新业务需求的增加，给通信事业的发展带来了新的挑战，当前迫切需要一个能够将语音、数据和图像融合在一起的网络。通信网络正在从电路交换向以软交换为核心的下一代网络演进。下一代网络NGN(Next Generation Network) 是一个综合性的开放网络，它以分组交换技术为基础，以软交换技术为核心。NGN 需要得到许多新技术的支持，关键技术是软交换技术、高速路由/ 交换技术、大容量光传送技术和宽带接入技术。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，2013 年12 月4 日下午，工业和信息化部向中国联通、中国电信、中国移动正式发放了第四代移动通信业务牌照TD-LTE)，此举标志着中国电信产业正式进入了4G 时代，这将大大有利于下一代网络的发展，下一代网络的建设成为越来越重要的话题之一。本文探讨的是下一代网络的关键交换技术：软交换技术和光交换技术，及其所支持的下一代网络技术。关键词】软交换光交换光纤通信下一代网络NGN

目录一、下一代网络的关键交换技术 (1) 二、软交换 (4) 三、光交换 (8) 四、NPN 关键交换技术的发展前景...................................................................................... 1..3.. 五、参考文献 ................................................................................................................................... 1..4

光交换与传输技术探讨

光交换技术探讨

网络新技术带来带宽冲击 4K 高清固网宽带接入速率 VR/AR 技术视频业务码率 ?理论：12~40 Mbps （H.265）?各国实际： 17.5~35 Mbps （H.265）?Netflix 4K: ≥20 Mbps （H.265）?Youtube 4K: ≥25 Mbps （VP9）?LG 4K: 15.6 Mbps （H.265）技术演进新技术演进倒逼承载带宽需从100G迈向超100G VR对基础网络的要求? 带宽：需要175M起步? 时延：低于20ms ?每秒处理5.2Gbit数据量网络新技术带来带宽冲击 2005～2008 2012~20152017~20202~8M 20~100M 200M~1G 2.1亿0.8亿4亿

5G对承载的需求与挑战n 4G 初期空口频谱：>20MHz n 演进空口频谱：>100MHz 频谱n 5G 新空口频谱：>200MHz 频谱提升频谱带宽频谱带宽频谱利用率提升频谱利用率基站数量数倍增加2G 3G LTE/LTE-A ×1×2×4n Massive MIMO n CoMP n 高阶QAM 等技术基站密度增加站点规模 n 低频段宏站作为基本覆盖层n 高频段微站满足高容量热点 p 目前达成共识的是单位面积的接入速率比4G 提升1000倍；一般认为“千倍速率提升=10 倍基站密度x10倍频谱带宽x10倍频谱利用率”p 实际应用中，基站密度提升2~3倍，则单基站带宽提升约30~50倍5G ×10

业务发展对光传输网的需求固网宽带 §速率更高，距离够远 §频谱效率更高 §容量更大5G承载§大带宽§低时延高清视频、VR §大带宽 §低时延大带宽，高容量低时延智能可靠

光网络的主要技术、发展及其应用讲课教案

光网络技术课程综述 ——你所了解光网络的主要技术、发展及其应用（10级电子与通信工程丁彦学号：1039227010）光纤通信是以光波为载波，以光纤为传输介质的一种通信方式。随着通信网传输容量的不断增加，光纤通信也发展到了一定的高度。但是目前的光纤通信技术存在不少弊端，急需对其进行改进。为了解决这些弊端，人们提出了光网络。光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，已成为下一代高速宽带网络的首选。这里的光网络，是指全光网络（All Optical Network，AON）。 1全光网络的概念全光网络是指光信息流从源节点到目的节点之间进行传输与交换中均采用光的形式，即端到端的完全的光路，中间没有电信号的介入，在各网络节点的交换，则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OXC）。它是建立在光时分复用（OTDM）或者密集波分复用（DWDM）基础上的高速宽带信息网。 2全光网络的特点全光网络的发明与运用，可以不用在源节点与目的节点之间的各

节点进行光电交换、电光交换，弥补了传统光纤通信中存在的带宽限制、严重串话、时钟偏移、高功耗等一些不足，拥有更强的可管理性、透明性、灵活性。全光网络与传统通信系统相比，具有以下一些特点： 1)节约成本。由于全光网络中不需要进行光电转换，这就避免使用传统通信系统中需要的光电转换器材，节省这些昂贵的器材费用，也克服了传输途中由于电子器件处理信号速率难以提高的困难，大大提高了传输速率。此外，在全光网络中，大多会采用无源光学器件，这也带来了成本和功耗的降低。 2)组网灵活。全光网络可以根据通信容量的需求，在任何节点都能抽出或加入某个波长，动态地改变网络结构，组网极具灵活性。当出现突发业务时，全光网络可以提供临时连接，达到充分利用网络资源的目的。 3)透明性好。全光网络采用波分复用技术，以波长选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式等具有透明性。可方便地提供多种协议的业务。 4)可靠性高。在全光网络中不需要光电转换，在传输过程中没有存储和变换，采用的许多光器件都是无源的，极大地提高了传输的可靠性。

光交换技术发展概述

光交换技术发展概述摘要：光交换是光通信的关键技术。本文分类阐述了光交换的不同类型。比较了纯光交换和电交换的差异。最后展示了光交换发展的几大趋势。关键词：光交换类型电交换趋势现代通信网中，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。一、什么是光交换光交换(photonic switching)技术也是一种光纤通信技术，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。光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路光交换可利用ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等设备来实现，而分组光交换对光部件的性能要求更高，由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国际上现有的分组光交换单元还要由电信号来控制，即所谓的电控光交换。随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换。随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重霎。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，这样具有以下几个优点：（A）可以克服纯电子交换的容量瓶颈问题；（B）可以大量节省建网和网络升级成本。如果采用全光网技术，将使网络的运行费用节省70%，设备费用节省90%；（C）可以大大提高网络的重构灵活性和生存性，以及加快网络恢复的时间。二、光交换技术的分类光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。（一）光路交换技术光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。 1、时分光交换技术（TDPS）

光交换技术发展概述(20201017223022)

光交换技术发展概述光交换技术发展概述摘要：光交换是光通信的关键技术。本文分类阐述了光交换的不同类型。比较了纯光交换和电交换的差异。最后展示了光交换发展的几大趋势。关键词：光交换类型电交换趋势现代通信网中，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。一、什么是光交换光交换（photonic switching）技术也是一种光纤通信技术，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。光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路光交换可利用OADM、OXC等设备来实现，而分组光交换对光部件的性能要求更高，由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国际上现有的分组光交换单元还要由电信号来控制，即所谓的电控光交换。随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换。随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重霎。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，这样具有以下几个优点：（A）可以克服纯电子交换的容量瓶颈问题；（B）可以大量节省建网和网络升级成本。如果采用全

现代交换技术的现状及其发展趋势

现代交换技术的现状及其发展趋势摘要：随着国家信息基础网络建设及电信经营的逐步开放，通信网络正经历着一次又一次的重大变革。而交换设备是通信网的重要组成，交换技术的发展与通信网的发展是分不开的，即交换技术与终端业务、传输技术必须相适应。分组交换是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还比较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。近年来，随着光纤技术获得巨大成就，信道的传输速率明显增强，光交换技术得到很大发展，宽带综合业务数字网（B-ISDN）中的用户线必须要用光纤。光技术已经在信息传输中得到广泛的应用。关键字：通信交换技术光交换技术

1.现代交换技术概述随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图像通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（ATM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。一些常见的交换技术，比如电话通信中使用的电路交换技术、数据通信网中使用的分组交换技术和帧中继技术、宽带交换中使用的ATM技术、计算机网络中使用的二层交换、IP交换和MPLS技术、光交换技术等等。随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们要求网络能提供多种业务，而传统的电路交换技术已经满足不了用户对于新业务的要求，因此新兴的交换技术应用范围越加广泛。其中，我以光交换技术为例，来体现现代交换技术的发展趋势。

交换技术的发展

交换技术的发展 1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。一、几种交换技术 1.端口交换端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：·模块交换：将整个模块进行网段迁移。 ·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。 ·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。 2.帧交换帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种： ·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。 ·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。 3.信元交换 ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。但随着万兆以太网的出现，曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术，开始逐渐失去存在的意义。二、网络交换技术的发展

光交换技术

光　通　信　技　术V o l.25 O PT I CAL　COMM U N I CA T I ON　T ECHNOLO GY N o.4 中国无线电电子学、电信技术类核心期刊光交换技术谈α 邹自立 (信息产业部电子第三十四研究所　桂林　541004) 摘要　论述了在全光通信网络技术中将发挥重要作用的光交换技术,比较详细地介绍空分光交换、时分光交换、波分光交换、A TM光交换、码分光交换、自由空间光交换和复合型光交换等7种光交换技术,并对光交换技术的市场和技术发展前景进行了描述。关键词　光通信　光交换　全光网络中图分类号　TN915.2 文献标识码　A 1　引言光纤通信技术的发展方向,是实现最大可能地利用光纤给人们提供巨大带宽资源将信息进行无阻塞地传输和交换。为实现这一目标,许多人付出了极大的努力,基于光域范围内的复用解复用技术的应用就是一例。多年以前,人们就提出了构建全光网络的设想,那是一个完全建立在光域上进行信息采集、处理、放大、存储、传输、交换、恢复全过程光学化的理想光子网络。然而,过于理想的东西,其实现的技术难度也是极其巨大的。尽管现在全光网的概念不仅依然存在并正在迅速发展,但现在人们心目中的全光网已不是原来理想化的那个狭义全光网了,而是被广义化了的全光网。目前的全光网是指在网络中光信息流的传输和交换过程是以光的形式存在和完成,而电子技术在其中仍然发挥着极其重要作用,例如用电子电路实现控制等的网络。广义化的全光网络实际上是一个由光学技术与电子学技术相结合的网络,但必须指出的是,在广义化的全光网络里,光学技术是主体,电子学技术只是辅助,这是有别于传统的由O E、E O变换所构成的光电结合网络的。全光网络具有如下优点:(1)提供巨大的带宽。 (2)与无线或铜线比,处理速度高且误码率低。(3)采用光路交换的全光网络具有协议透明性,即对信号形式无限制。允许采用不同的速率和协议,有利于网络应用的灵活性。(4)全光网中采用了较多无源光器件,省去了庞大的光电光转换工作量及设备,提高网络整体的交换速度,降低了成本并有利于提高可靠性。全光网络主要由核心网、城域网和接入网三层组成,三者的基本结构相类似。其网络结构主要有星形网、总线网和树形网3种基本类型。全光网络的相关技术主要包括光交换光路由(全光交换)、光交叉连接、全光中继、光分插复用、光波分复用等技术。本文想要探讨的重点是光交换技术问题。光交换技术是全光网络的核心技术之一,它的出现较好地解决了高速光通信网络受限于电子交换技术速率不高的问题,这是因为目前商用光通信系统的速率已经高达几十Gb s(采用W DM技术),实验室的速率已突破T b s大关。但由于电子交换机的端口速率一般仅为几M b s至几十M b s。为了充分利用光通信系统巨大带宽资源,人们只好将许多端口的低速信号复用起来,这就要求在网络的众多节点中进行频繁的复用解复用、光电和电光转换,增加了设备的成本和复杂性。另外,如此低的端口速率也无法满足宽带业务的需求。采用A TM技术可以缓解这一矛盾,它可以提供155M b s的端口速率或更高。但电子线路的极限速率只有20Gb s左右,仅采用电子系统进行交换就不可能突破这一极限速率所形成的“瓶颈”。举例来讲,在一个有150个节点的网络中,若每 α邹自立　男,1961年生,高级工程师2001206217收稿

光交换方式与光交换网络

光交换方式与光交换网络光交换方式由于光通信传输技术的传输速率达到了Tb/s 的数量级，大大提高了通信传输的质量和可靠性，但是在第一代光网络中，节点具有的电子速率的极限使得不断增长的传输速率受到限制。此时，为了实现光信号的直接交换，摆脱光电转换所受的限制，光子技术被引入到节点的交换系统，以期实现全光网络。因此，光交换的实现成为第二代光网络的基础。光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换的实现可以简单归结为如何实现交换回路和控制部件的光子化，目前由于实用的光逻辑器件还相当缺乏，光交换系统的交换路径是全光的，控制部件则由电子电路完成，也称电控光交换。光交换方式、器件以及网络的组建是光交换的研究重点。和普通的电交换技术相似，光交换分为光路（通道）交换和光分组交换两种方式。光路交换是通过在主叫和被叫两个终端之间建立一个光连接通道。该通道可能是一根光纤，也可能是采用复用技术构建的存在于光复用线路中的一个信道。这条通道在一个呼叫的通信期间将一直保持到通信结束。光分组交换是一种信息包的交换。通过某种光调制方式将用户信息形成光信号序列，然后分割成一个个分组，并被附加上各自的光分组头（描述其源地址、目的地址和分组序号等）。它们独立经过光分组网的节点，节点解读分组头获得路由信息然后进行选路，然后将它们发送到目的地。以下是原理图：光路交换中一个通信业务独占一条通路或信道，而分组交换允许多个通信业务动态地、分时段共享某一通道，因此它对网络的利用比光路交换更充分和灵活。通常实时性要求高、业务量平稳的通信会使用光路交换，突发性明显的通信使用分组交换。光交换按照光信号信道复用方式可划分为空分光交换、时分光交换、波/频A B 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 7 5 4 7 5 4 6 3 1 8 2 8 2 8 2 A B Figure 光路交换 Figure 光分组交换

现代交换技术发展趋势

现代交换技术的发展趋势随着信息技术的发展，信息交流的日益频繁，移动通信网络和各种通信技术在社会生产和生活中扮演着越来越重要的角色。这种情况下，交换技术作为一种可以实现数据的瞬间储存和转发的重要通信技术，也取得了很大的发展成就，但同时，为了适应这种日益暴增的信息传输，交换技术的未来发展方向又在何方？这是一个值得我们深思的问题。一、交换技术的发展历史电话交换技术发展大致可以分为三个阶段： 1.1）人工交换发展阶段：第一部磁石式人工电话交换机。 1.2）自动交换机发展阶段：机电式交换机。 1.3）电子式自动交换阶段：现如今的数字程控式交换机。二、历史使用的典型交换技术每段历史的发展，都伴随着不断的探索和研究，一次次的改进，一次次的失败，才换来了如今先进的科学技术。所以，我认为，当前的交换技术，也需要经历我们艰苦不懈的探究，才能得到发展。 2.1）电路交换技术电路交换技术是电信网络交换技术发展的最初形式和第一阶段。该阶段的典型移动网络代表为GSM和CDMA，其原理是通过一条具备一定宽度的线路保证双方的通信。通信的过程中，该线路的资源将无法再做他用，直到此次通信完成才能释放。这种电路交换技术的最主要的应用特点是在稳定的有一定宽度的线路的基础上能够有效的保证双方的通信质量，并且操作简单，支撑成本低。但同时也存在一定的缺陷，即每一次通信线路只能为当时的信双方提供服务，不利于网络资源的有效利用。 2.2）分组交换技术随着科学技术的发展，人们通信需求量的增加，原有的电路交换技术已经不能满足人们的通信需求了。同时，传统电路交换技术所提供的单一语音业务也无法适应移动数据业务的变化，于是分组交换技术应运而生。分组交换技术的主要原理是，在数据传输前，先根据情况对其进行分割，并在新的分段的始端添加不同的字段。在这个过程中，不仅能完成数据的校验工作，还能实现有效的数据分组。同以往的电路交换技术相比较，新的分组交换技术的应用优势是通过识别数据开头的字段完成发送任务，不仅免去了连接环节，还在发送中实现了对带宽的合理分配。所以，分组交换技术，可以比电路交换技术更加合理高效的利用带宽资源，但是其仍然存在一定的技术局限，即整个的技术操作要经过一个数据和信息的储存环节，导致了不必要的延时。 2.3）报文技术在分组交换技术发展的同时，另一种与分组交换技术的工作原理相类似的报文交换技术也被人们开发出来。报文交换技术也是一种先储存再转发的交换形式，二者的最主要区别是报文交换技术在信息和数据的传输中以报文为基本单位。通常情况下，每个报文的单位长度是不固定的，有的甚至存在很大差异，这给信息传输过程中的缓冲区的分配带来了很大的困难，尤其是对于特别长的报文，分配不当极易导致数据发送延迟。所以，该技术的最重要的操作关键点就是

光纤通信之光交换技术

光纤通信之光交换技术作者单位：南华大学电气工程学院姓名：陈亚潮专业：通信工程学号：20124400117 摘要：由于宽带视频、多媒体等各种高带宽资源业务需求的增加，对通信网的带宽和容量提出了更高的要求，高速高带宽网络已经成为现阶段通信网络发展的趋势。但是由于大量的新业务的出现和国际互联网的发展，今后通信网络还可能变得拥挤。原因是在现有通信网络中，高速光纤通信系统仅仅充当点对点的传输手段，网络中重要的交换功能还是采用电子交换技术。光交换技术是实现全光网络的关键技术之一，它可以满足人们对宽带视频、多媒体业务的需求，是发展高速宽带业务的一种有效手段。人们对光交换的探索始于20世纪70年代，80年代中期发展比较迅速，经过30余年的研究，在光器件研究技术的推动下，对光交换系统技术的研究有了很大发展。关键词：光交换技术；空分光交换；时分光交换；波分光交换。 1引言最近几年，光纤逐渐成为通信网传输的重要媒介，现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输，光纤传输已广泛用于长途干线网和本地中继网。在一些欧美发达国家, 随着光纤传输从中继网向用户网推进, 每秒数百兆比视频通信业务可能会像现在的电话通信一样普及, 网络交换节点所需容量是现有电话网的1000~10000倍, 其交换节点容量至少是太比(Tbit/s)级的。以电子技术为基础的交换方式, 无论是B-ISDN的ATM 方式,还是适合数字程控交换，它们的交换容量都要受到电子器件工作速度的限制, 即使最新开发的电子ATM 交换系统最大容量也被限制在1600Gbit/t 左右, 最终难以实现高速宽带信号的交换。因此，先进的光交换技术以其高速，高宽带的特点而备受瞩目。 2光交换技术的基本概念光交换技术是实现全光网络的关键即是之一，是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。它是指不经过任何光电转换将输入光信号直接交换到任意的输出端, 完成光节点处任意光纤端口之间的光信号交换及选路。 2.1 光交换技术的特点在电信网中，光纤是目前的主要传输介质，越来越被广泛的应用在长途及干线传输中。光交换在交换过程中信号始终以光的形式存在，在进出交换机时不需要进行光信号的光/电转换

现代交换技术答案

第一章 1.1为什么说交换设备是通信网的重要组成部分？转接交换设备是通信网络的核心，它的基本功能是对连接到交换节点的传输链路上的信号进行汇集、转接和分配，实现多点到多点之间的信息转移交互。 1.2电话交换网中两个用户终端进行通信时，交换机主要完成哪些操作？在电话交换网中，开始呼叫时交换机完成接续（寻址、定位、振铃等）工作，被叫摘机后交换机分配给本次呼叫一个通路，在通信中交换机主要完成通信传送的工作。 1.5 如何理解ATM交换综合了电路交换和分组交换的优点. 1）采用固定长度的ATM信元异步转移复用方式。 2）A TM采用面向连接并预约传输资源的方式工作。 3）在A TM网络内部取消差错控制和流量控制，而将这些工作推到网络的边缘设备上进行。4）A TM信元头部功能降低。 1.7 光交换技术的特点是什么？ 1）提高节点吞吐量。 2）降低交换成本。 3）透明性。 2.2电路交换系统有哪些特点？ 1）电路交换是面向连接的交换技术。 2）电路交换采用静态复用、预分配带宽并独占通信资源的方式。 3）电路交换是一种实时交换，适用于对实时性要求高的通信业务。 2.4电路交换机由哪些基本功能模块组成，并说明各模块作用？由终端接口功能、连接功能信令功能和控制功能等模块组成，终端接口功能主要作用是适配外部线路传输信号的特性要求，将外部信号传送格式与适合交换机内部连接功能所要求的格式进行相互转换，并协同信令功能模块收发信息。信令功能模块的作用是通过终端接口电路监视外部终端的工作状态和接收呼叫信令，并将接收的状态和信令消息转换成适合控制功能进行处理的消息格式。连接功能的作用是在控制功能模块的管理下，为连接在交换机上的所有终端提供可任选的相互连接通路。控制功能的作用是依照用户需求结合交换设备性能指标要求，快捷可靠的实施电路接续操作，并有效地管理交换设备正常运行。 2.6简述模拟用户接口电路的7项基本功能。馈电B，保证通话时有馈电电流，过压保护O，为防止雷电等高压损坏交换机，振铃R，通知被叫用户有来话呼叫监视S，监视用户线环路的通断状态，用来识别用户话机的摘机挂机状态编译码器C，混合电路H，完成二四线转换测试T，检测故障 2.10在电路交换系统中，处理机间通信方式有哪些？各有什么特点？

光交换技术

光交换技术密集波分复用技术的进步使得一根光纤上能够承载上百个波长信道，传输带宽最高记录已经达到了Ｔ比特级。同时，现有的大部分情况是光纤在传输部分带宽几乎无限——200Tb/s，窗口200nm。相反，在交换部分，仅仅只有几个Gb/s，这是因为电子的本征特性制约了它在交换部分的处理能力和交换速度。所以，许多研究机构致力于研究和开发光交换／光路由技术，试图在光子层面上完成网络交换工作，消除电子瓶颈的影响。当全光交换系统成为现实，就足够可以满足飞速增长的带宽和处理速度需求，同时能减少多达７５％的网络成本，具有诱人的市场前景。光信号处理可以是线路级的、分组级的或比特级的。WDM光传输网属于线路级的光信号处理，类似于现存的电路交换网，是粗粒度的信道分割；光时分复用OTDM 是比特级的光信号处理，由于对光器件的工作速度要求很高，尽管国内外的研究人员做了很大努力，但离实用还有相当的距离；光分组交换网属于分组级的光信号处理，和OTDM相比对光器件工作速度的要求大大降低，与WDM相比能更加灵活、有效地提高带宽利用率。随着交换和路由技术在处理速度和容量方面的巨大进步，OPS技术已经在一些领域取得了重大进展。全光分组交换网可分成两大类：时隙和非时隙。在时隙网络中，分组长度是固定的，并在时隙中传输。时隙的长度应大于分组的时限，以便在分组的前后设置保护间隔。在非时隙网络中，分组的大小是可变的，而且在交换之前，不需要排列，异步的，自由地交换每一个分组。这种网络竞争性较大，分组丢失率较高。但是结构简单，不需要同步，分组的分割和重组不需要在输入输出节点进行，更适合于原始ＩＰ业务，而且缓存容量较大的非时隙型网络性能良好。光交换技术在光网络设计中，对网络设计者来说，非常重要的是减少当前网络中协议层的数目，保留已有功能，并尽量利用现有的光技术。而光分组交换技术独秀之处在于：大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特点，支持未来不同类型数据能提供端到端的光通道或者无连接的传输带宽利用效率高，能提供各种服务，满足客户的需求把大量的交换业务转移到光域，交换容量与ＷＤＭ传输容量匹配，同时光分组技术与OXC、MPLS等新技术的结合，实现网络的优化与资源的合理利用因而，光分组交换技术势必成为下一代全光网网络规划的“宠儿”。光分组交换的关键技术有光分组的产生、同步、缓存、再生，光分组头重写及分组之间的光功率的均衡等。光分组交换技术与电分组技术相比，光分组交换技术经历了近１０年的研究，却还没有达到实用化，主要有两大原因：第一是缺乏深度和快速光记忆器件，在光域

现代通信中交换技术的发展

现代通信中交换技术的发展通信是指人与人之间通过某种媒介进行信息交流与传递。从古代的烽火台、驿站、信鸽、旗语等到现代的电通信，通信技术发生了翻天覆地的变化。我们今天通常所说的通信，是指电通信。一个简单的现代通信系统至少要由终端、传输、交换三个要素组成，通信技术的发展，不仅受限于终端设备技术和传输技术的发展，也要依赖于现代交换技术的发展。交换技术是通信网络中的关键技术，它决定了网络的性能以及能够向用户提供何种服务。随着通信技术和计算机技术的不断发展，人们要求网络能够提供更多种类的业务，而传统的交换技术已经满足不了用户对于各种新业务的要求，因此各种交换技术应运而生，以满足人们对不同的业务的要求。 1电路交换电路交换是最早出现的一种交换方式，电话网中就是采用电路交换方式。电路交换是一种实时交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，就是当用户需要进行通信时，由交换机在收发方建立一条临时的电路连接，该连接在整个通信期间在、始终保持连通，直到通信结束才被释放。电路交换是一种面向连接的实时交换技术，适用于对实时性要求高的通信业务，信息的传输时延小，电路交换时对用户的信息不进行存储、分析和处理，信息在终端之间进行“透明”传输，在处理方面的开销比较小，信息的传输效率比较高。但是电路交换技术也存在着显而易见的缺点，那就是资源独占，电路利用率低。电路交换时，两个终端之间的通路一旦建立，即使他们之间没有信息传送，线路资源也不允许别的用户使用。由于讲话双方总是一个在说，一个在听，因此电路空闲时间占大约50%。其次，电路交换中也存在着一定的呼损率，因为通信双方在通信前需要建立起专用的连接通路，如果没有空闲的连接通路，通信就不能进行，也就是存在呼损。为了克服电路交换资源独占，通信线路利用率低，存在呼损，各种不同终端之间不能互通等问题，人们提出了报文交换。 2报文交换报文交换的基本原理是“存储—转发”，这种方式不要求在两个通信结点之间建立专用通路。报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。和电路交换相比，这种交换方式的主要优点就是通信线路利用率高，报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文，而且可以多个用户同在一条链路上传送数据。由于采用了“存储—转发”方式，可以将用户信息存储在交换机的存储器中，等到线路空闲时将其传送到下一个交换机，因此报文交换几乎无呼损。不同速率、类型的终端之间也可以互通，不要求通信双方同时

常见光交换方式

常见光交换方式关键词：光通信光交换系统结构引言由于光通信传输技术的传输速率达到了Tb/s 的数量级，大大提高了通信传输的质量和可靠性，但是在第一代光网络中，节点具有的电子速率的极限使得不断增长的传输速率受到限制。此时，为了实现光信号的直接交换，摆脱光电转换所受的限制，光子技术被引入到节点的交换系统，以期实现全光网络。因此，光交换的实现成为第二代光网络的基础。基本概念光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换的实现可以简单归结为如何实现交换回路和控制部件的光子化，目前由于实用的光逻辑器件还相当缺乏，光交换系统的交换路径是全光的，控制部件则由电子电路完成，也称电控光交换。光交换方式、器件以及网络的组建是光交换的研究重点。和普通的电交换技术相似，光交换分为光路（通道）交换和光分组交换两种方式。光路交换是通过在主叫和被叫两个终端之间建立一个光连接通道。该通道可能是一根光纤，也可能是采用复用技术构建的存在于光复用线路中的一个信道。这条通道在一个呼叫的通信期间将一直保持到通信结束。光分组交换是一种信息包的交换。通过某种光调制方式将用户信息形成光信号序列，然后分割成一个个分组，并被附加上各自的光分组头（描述其源地址、目的地址和分组序号等）。它们独立经过光分组网的节点，节点解读分组头获得路由信息然后进行选路，然后将它们发送到目的地。以下是原理图：光路交换中一个通信业务独占一条通路或信道，而分组交换允许多个通信业务动态地、分时段共享某一通道，因此它对网络的利用比光路交换更充分和灵活。8 2 Figure 光分组交换

通常实时性要求高、业务量平稳的通信会使用光路交换，突发性明显的通信使用分组交换。光交换按照光信号信道复用方式可划分为空分光交换、时分光交换、波/频分光交换和码分光交换等。下图为光交换方式的分类： Figure光交换方式光交换的特点：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。交换方式 1.空分光交换空分光交换（Space Division Optical Switching）就是在空间域上对光信号进行交换。其基本原理是将光交换元件组成门阵列开关，并适当控制门阵列开关，即可在任一路输入光纤和任一输出光纤之间构成通路。空分光交换可以在媒质空间和自由空间中完成，因此又被细分为波导空分光交换和自由空间光交换。自由空间光交换在电交换中没有对应的结束，它基于自由空间的光波传播规律，在2维或者3维空间实现光互连和光交换，具有更大的容量，建立没有物理接触的光互连，子信道间不存在串扰，系统性能优于波导空分交换。空分光交换的基本结构图如下所示：自由空间光交换波导空分光交换码分光交换波/频分光交换输出 Figure 空分光交换基本结构图