通信工程師考試培訓(xùn)交換技術(shù)光交換的基本方法

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6.4.2 光交換的基本方法

與利用電子技術(shù)的交換系統(tǒng)一樣，光交換系統(tǒng)按其功能結(jié)構(gòu)可分為光交換網(wǎng)絡(luò)和控制回路兩大部分。把光交換引入交換系統(tǒng)的主要研究課題是如何實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)和控制回路的光化。采用光技術(shù)的交換網(wǎng)絡(luò)與光傳輸系統(tǒng)有良好的親和性，因此完全有可能實(shí)用。然而，要將光技術(shù)應(yīng)用于處理控制設(shè)備，就應(yīng)解決如同在光計(jì)算機(jī)中遇到的許多問題，包括光邏輯操作和數(shù)據(jù)處理算法。但至今還沒有成熟的光計(jì)算機(jī)。所以，現(xiàn)在研制的光交換系統(tǒng)還是一個(gè)光交換網(wǎng)絡(luò)與電子控制回路相結(jié)合的混合系統(tǒng)，并主要圍繞交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。

從基本原理和結(jié)構(gòu)上看，光交換網(wǎng)絡(luò)除了有與數(shù)字程控交換機(jī)中采用的空分交換、時(shí)分交換以外，還有波分交換、碼分交換等方法。

1.空分交換

與空分電交換一樣，空分光交換是幾種光交換方式中最簡單的一種。它通過機(jī)械、電或光三種不同方式對開關(guān)陣列進(jìn)行控制，為光交換提供物理通道，使輸入端的任一信道與輸出端的任一信道相連?？辗止饨粨Q陣列與空分電交換相同，這里不贅述。

2.時(shí)分交換

時(shí)分光交換即按照交換要求改變信道時(shí)隙的排列順序，通過輸入輸出時(shí)隙的位置改變，達(dá)到信道交換的目的。

時(shí)分光交換的原理與第3章所述的T接線器的工作原理相同，所不同的是要配置光存儲器。常見的光存儲器有兩種：雙穩(wěn)態(tài)激光二極管和光延遲線。這兩種器件各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面作一簡單介紹。

（1）雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體激光器

雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體激光器具有類似電子存儲器的功能，即它可以存儲數(shù)字光信號。光信號輸入到雙穩(wěn)態(tài)瀲光器中，當(dāng)光強(qiáng)超過閾值時(shí)，由于激光器被事先有適當(dāng)偏置，可產(chǎn)生受激輻射，對輸入光進(jìn)行放大。其響應(yīng)時(shí)間小于KT9秒，以后即使去掉輸入光，其發(fā)光狀態(tài)也可以保持，直到有復(fù)位信號（可以是電脈沖復(fù)位或光脈沖復(fù)位）到來，才停止發(fā)光。由于以上所述兩種狀態(tài)都可保持，所以它具有雙穩(wěn)特性。

雙穩(wěn)激光二極管作光存儲器件時(shí)，由于其光增益很高，可大大提高系統(tǒng)信噪比，并可進(jìn)行脈沖整形。其缺點(diǎn)是由于有源器件剩余載流子的影響，其反應(yīng)時(shí)間較長，使速率受到一定的限制。

（2）光纖延遲線式光存儲器

光纖延遲線作為光存儲器使用的原理較為簡單。它利用光信號在光纖中傳播時(shí)存在延時(shí)，這樣，在長度不相同的光纖中傳播可得到時(shí)域上不同的信號，這就是光信號在光纖中得到了存儲。況路信號形成的光時(shí)分復(fù)用信號被送入到W條光纖延遲線。這些光纖長度依次相差A(yù)L,這個(gè)長度正好是系統(tǒng)時(shí)鐘周期內(nèi)光信號在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)間。W路時(shí)分復(fù)用的信號，要有W條延遲線，這樣，在任何時(shí)間諸光纖輸出端包括一幀內(nèi)所有W路信號。即間接地把信號存儲了一幀時(shí)間，這對光交換應(yīng)用是足夠。

光纖延遲線式光存儲法的概念較簡單，成本低，具有無源連接器件的所有特性，對速率幾乎無限制。而且它具有連續(xù)存儲的特性，不受各比特之間的界限影響，在現(xiàn)代分組交換系統(tǒng)中應(yīng)用較廣。它可以在每個(gè)交換周期內(nèi)處理一組信息，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體瀲光器無法比擬的。延遲線存儲的缺點(diǎn)是，它的長度固定，延時(shí)時(shí)間也就不可變，故其靈活性和適應(yīng)性受到限制?，F(xiàn)在有人提出“可重入式光纖延遲線”方案，以實(shí)現(xiàn)存儲時(shí)間可變。

3.波分交換

波分交換網(wǎng)絡(luò)中，采用不同的波長來區(qū)分各路信號，從而可以用波分交換的方法實(shí)現(xiàn)交換功能。其交換原理如圖6-26所示。

波分交換的基本操作，是從波分復(fù)用信號中檢出某一波長的信號，并把它調(diào)制到另一個(gè)波長上去。信號檢出是由相干檢測器完成，信號調(diào)制則由不同的激光器來完成。為了使得采用由波長交換原理構(gòu)成的交換系統(tǒng)能夠根據(jù)具體要求，在不同時(shí)刻實(shí)現(xiàn)不同的連接，各個(gè)相干檢測器的檢測波長應(yīng)由外加控制信號來改變。

4.碼分交換

碼分復(fù)用信號是靠不同的碼來區(qū)分各路信號，因此，可用把一種碼變?yōu)榱硪环N碼的辦法來實(shí)現(xiàn)交換功能。在碼分交換中，選擇合適的碼字并把它們分配給各路信息，這是最基礎(chǔ)的工作。選出的碼應(yīng)該是“正交”的，否則就不能由它來區(qū)分出各路信號。

在上述幾種基本交換技術(shù)的基礎(chǔ)上，還可以把兩種或三種方式組合在一起，各取其長，從而達(dá)到提高交換速率、帶寬和容量的目的。