光交換技術發(fā)展概述

光交換技術發(fā)展概述

摘要：光交換是光通信的關鍵技術。本文分類闡述了光交換的不同類型。比較了純光交換和電交換的差異。最后展示了光交換發(fā)展的幾大趨勢。

關鍵詞：光交換類型電交換趨勢

現(xiàn)代通信網中，先進的光纖通信技術以其高速、帶寬的明顯特征而為世人矚目。實現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光通信網是寬帶通信網未來發(fā)展目標。從系統(tǒng)角度來看，支撐全光網絡的關鍵技術又基本上可分為光監(jiān)控技術、光交換技術、光放大技術和光處理技術幾大類。而光交換技術作為全光網絡系統(tǒng)中的一個重要支撐技術，它的全光通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，可以這樣說光交換技術的發(fā)展在某種程度上也決定了全光通信的發(fā)展。

一、什么是光交換

光交換(photonicswitching)技術也是一種光纖通信技術，它是在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。與電子數(shù)字程控交換相比，光交換無須在光纖傳輸線路和交換機之間設置光端機進行光/電（O/E）和電/光（E/O）交換，而且在交換過程中，還能充分發(fā)揮光信號的高速、寬帶和無電磁感應的優(yōu)點。光纖傳輸技術與光交換技術融合在一起，可以起到相得益彰的作用，從而使光交換技術成為通信網交換技術的一個發(fā)展方向。

光交換技術可以分成光路交換技術和分組交換技術。光路光交換可利用ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等設備來實現(xiàn)，而分組光交換對光部件的性能要求更高，由于目前光邏輯器件的功能還較簡單，不能完成控制部分復雜的邏輯處理功能，因此國際上現(xiàn)有的分組光交換單元還要由電信號來控制，即所謂的電控光交換。隨著光器件技術的發(fā)展，光交換技術的最終發(fā)展趨勢將是光控光交換。

隨著通信網絡逐漸向全光平臺發(fā)展，網絡的優(yōu)化、路由、保護和自愈功能在光通信領域中越來越重霎。光交換技術能夠保證網絡的可靠性和提供靈活的信號路由平臺，盡管現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都采用電路交換技術，但發(fā)展中的全光網絡卻需要由純光交換技術來完成信號路由功能以實現(xiàn)網絡的高速率和協(xié)議透明性。光交換技術為進入節(jié)點的高速信息流提供動態(tài)光域處理，僅將屬于該節(jié)點及其子網的信息上下路并交由電交換設備繼續(xù)處理，這樣具有以下幾個優(yōu)點：（A）可以克服純電子交換的容量瓶頸問題；（B）可以大量節(jié)省建網和網絡升級成本。如果采用全光網技術，將使網絡的運行費用節(jié)省70%，設備費用節(jié)省90%；（C）可以大大提高網絡的重構靈活性和生存性，以及加快網絡恢復的時間。

二、光交換技術的分類

光交換技術可以分成光路交換技術和分組交換技術。

（一）光路交換技術

光路交換系統(tǒng)所涉及的技術有空分交換技術（SD）、時分交換技術（TD）、波分/頻分交換技術（WD/FD）、碼分交換技術和復合型交換技術，其中空分交換技術包括波導空分和自由空分光交換技術。其中空分交換按光矩陣開關所使用的技術又分成兩類，一是基于波導技術的波導空分，另一個是使用自由空間光傳播技術的自由空分光交換。光分組交換中，異步傳送模式是近年來廣泛研究的一種方式。

1、時分光交換技術（TDPS）TDPS的基本原理與現(xiàn)行的電子程控交換中的時分交換系統(tǒng)完全相同，因此它能與采用全光時分多路復用方法的光傳輸系統(tǒng)匹配。在這種技術下，可以時分復用各個光器件，能夠減少硬件設備，構成大容量的光交換機。該技術組成的通信技術網由時分型交換模塊和空分型交換模塊構成。它所采用的空分交換模塊與上述的空分光交換功能塊完全相同，而在時分型光交換模塊中則需要有光存儲器（如光纖延遲存儲器、雙穩(wěn)態(tài)激光二極管存儲器）、光選通器（如定向復合型陣列開關）以進行相應的交換。

2、空分光交換技術（SDPS）

SDPS的基本原理是將光交換組成門（Gate）陣列開關，并適當控制門陣列開關，即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間構成通路。因其交換元件的不同可分為機械型、光電轉換型、復合波導型、全反射型和激光二極管門開關等，如耦合波導型交換元件鑰酸鉀，它是一種電光材料，具有折射率隨外界電場的變化而發(fā)生變化的光學特性。以鈮酸鉀為基片，在基片上進行鈦擴散，以形成折射率逐漸增加的光波導，即光通路，再焊上電極后即可將它作為光交換元件使用。當將兩條很接近的波導進行適當?shù)膹秃希�通過這兩條波導的光束將發(fā)生能量交換。能量交換的強弱隨復合系數(shù)。平行波導的長度和兩波導之間的相位差變化，只要所選取的參數(shù)適當，光束就在波導上完全交錯，如果在電極上施加一定的電壓，可改變折射率及相位差。由此可見，通過控制電極上的電壓，可以得到平行和交叉兩種交換狀態(tài)。

3、波分光交換（WDPS）

WDPS充分利用光路的寬帶特性，獲得電子線路所不能實現(xiàn)的波分型交換網�？烧{波長濾波器和波長變換器是實現(xiàn)波分（WD）光交換的基本元件。前者的作用是從輸入的多路波分光信號中選出的光信號；后者則將可變波長濾波器選出的光信號變換為適當?shù)牟ㄩL后輸出。WDPS系統(tǒng)基本結構等效于一個NxN陣列型交換系統(tǒng)。它將每個輸入的光波變換成波長(1-(N中的一個波，用星型耦合器將這N條光波混合，再通過輸出端的可調波長濾波器，分別選出所需波長的光波，這樣就完成了N條光波的交換。也可在兩個輸出端口上選取波長相同的光波，以實現(xiàn)廣播分配型的通信。4、復合光交換技術

該技術是指在一個交換網絡中同時應用兩種以上的光交換方式。例如，在波分技術的基礎上設計大規(guī)模交換網絡的一種方法是進行多級鏈路連接，鏈路連接在各級內均采用波分交換技術。因這種方法需要把多路信號分路接入鏈路，故抵消了波分復用的優(yōu)點。解決這個問題的措施是在鏈路上利用波分復用方法，實現(xiàn)多路化鏈路的連接，空分波分復合型光交換系統(tǒng)就是復合型光交換技術的一個應用。空分波分復合型光交換系統(tǒng)的突出優(yōu)點是，鏈路級數(shù)和交換元件數(shù)量少，結構簡單，可提供廣播型的多路連接。另一種極有前途的大容量復合型光交換系統(tǒng)就是時分波分復合型交換模塊。其復用度是時分多路復用度與波分復用度的乘積，即二者復用度分別為8時，可實現(xiàn)64路復合型交換。若將這種交換模塊用于4級鏈路連接的網絡，則可構成最大終端數(shù)為4096的大容量交換網絡。

（二）分組交換技術

光分組交換系統(tǒng)所涉及的關鍵技術主要包括：光分組交換（ＯＰＳ）技術；光突發(fā)交換（ＯＢＳ）技術；光標記分組交換（ＯＭＰＬＳ）技術；光子時隙路由（ＰＳＲ）技術等。這些技術能確保用戶與用戶之間的信號傳輸與交換全部采用光波技術，即數(shù)據(jù)從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程都在光域內進行。

光突發(fā)交換為IP骨干網的光子化提供了一個非常有競爭力的方案。一方面，通過光突發(fā)交換可以使現(xiàn)有的IP骨干網的協(xié)議層次扁平化，更加充分的利用DWDM技術的帶寬潛力；另外一方面，由于光突發(fā)交換網對突發(fā)包的數(shù)據(jù)是完全透明的，不經過任何的光電轉化，從而使光突發(fā)交換機能夠真正的實現(xiàn)所謂的T比特級光路由器，徹底消除由于現(xiàn)在的電子瓶頸而導致的帶寬擴展困難。此外，光突發(fā)交換的QoS支持特征也符合下一代Internet的要求。因此，光突發(fā)交換網絡很有希望取代當前基于ATM/SDH架構和電子路由器的IP骨干網，成為下一代光子化的Internet骨干網。作為一項具有廣泛前景和技術優(yōu)勢的交換方式，光突發(fā)交換技術已引起了國內外眾多研究機構的關注，我國的863計劃已將光突發(fā)交換技術列為重點資助項目。

從應用的角度，光突發(fā)交換還有一些重要的課題需要研究。突發(fā)封裝，突發(fā)偏置時延的管理，數(shù)據(jù)和控制信道的分配，QoS的支持，交換節(jié)點光緩存的配置(如果需要的話)等問題還需要作深入研究。對于光突發(fā)交換網來說，在邊緣路由器光接收機上的突發(fā)快速同步也是對系統(tǒng)效率有重要影響的問題。光緩存中光纖延遲線的配置與突發(fā)長度的統(tǒng)計分布相關，而突發(fā)長度又取決于突發(fā)封裝過程；突發(fā)封裝、光路由器的規(guī)模、數(shù)據(jù)和控制信道組的大小又會影響突發(fā)偏置時延的管理；交換節(jié)點的分配器和控制器運行快慢以及網絡規(guī)模又會反過來影響突發(fā)封裝。在網絡設計當中，所有的這些問題都必須仔細考慮和規(guī)劃。由于光纖延遲線的限制，為了降低丟包率，光突發(fā)交換網絡必須通過波分復用網絡信道成組來實現(xiàn)統(tǒng)計復用。如何在光突發(fā)交換網絡中實現(xiàn)組播功能也是一項非常重要的課題，為了實現(xiàn)組播，光開關矩陣和交換控制單元都必須具備組播能力，且二者之間必須能有效地協(xié)調。此外，將光突發(fā)交換與現(xiàn)有的動態(tài)波長路由技術有機的結合，可以使網絡具有更有效的調配能力，但也需要進一步的細致研究。

光分組交換技術獨秀之處在于：一是大容量、數(shù)據(jù)率和格式的透明性、可配置性等特點，支持未來不同類型數(shù)據(jù)；二是能提供端到端的光通道或者無連接的傳輸；三是帶寬利用效率高，能提供各種服務，滿足客戶的需求；四是把大量的交換業(yè)務轉移到光域，交換容量與WDM傳輸容量匹配，同時光分組技術與OXC、MPLS等新技術的結合，實現(xiàn)網絡的優(yōu)化與資源的合理利用因而，光分組交換技術勢必成為下一代全光網網絡規(guī)劃的“寵兒”。

光分組技術的制約因素：光分組交換的關鍵技術有光分組的產生、同步、緩存、再生，光分組頭重寫及分組之間的光功率的均衡等。光分組交換技術與電分組技術相比，光分組交換技術經歷了近10年的研究，卻還沒有達到實用化，主要有兩大原因：第一是缺乏深度和快速光記憶器件，在光域難以實現(xiàn)與電路由器相同的光路由器；第二是相對于成熟的硅工業(yè)而言，光分組交換的集成度很低，這是由于光分組本身固有的限制以及這方面工作的不足造成的。通過近期的技術突破與智能的光網絡設計，可充分地利用光與電的優(yōu)勢來克服這些不利因素。

三、純光交換和電交換比較

隨著新技術的不斷涌現(xiàn)，很多人預言純光交換將會很快取代電交換在核心電信網絡中的地位。但是仔細地研究電交換和純光交換技術就會發(fā)現(xiàn)它們有著非常不同的特征，因此，不存在后者完全取代前者的可能性。這兩種技術將很可能共存于電信網絡中。

1、光與電的比較

目前有兩種技術能夠滿足光交換的廣泛需求。這里的光交換是指用光纖傳輸信號的交換。舉例來說，假設有一個OC-48或OC-192業(yè)務流要從舊金山通過光纖傳送到紐約。從端局到端局之間的長途傳輸可采用DWDM。但在每個端局中也需要信號指向下一條路徑，包括指定到紐約使用的鏈路、光纖和波長。光交換可以通過純光技術或電技術實現(xiàn)。純光交換機可使用反射或折射效應來重定向光束。電交換機則是對從光信號中提取的電信號比特流進行處理。電交換可利用現(xiàn)有的多種交換機體系結構和技術。

純光交換有顯而易見的優(yōu)點。光纖中承載的是光信號，當它們通過交換機時不必進行光電轉換。純光交換機的另一個優(yōu)點是：它的運行與光信號的比特速率無關。不管光纖中的信號速率是OC-48、OC-192還是OC-768(40Gb/s)都一樣。對于光信號，交換機的作用只是把它加以反射而不考慮它的速率。正是根據(jù)這一特點，純光交換機廠商宣稱他們的設備能隨傳輸速率而擴展。由于以上兩個優(yōu)點，人們對于純光交換結構進行了大量的研究和商業(yè)投資。然而，純光交換結構并不能完全滿足光交換的需求。純光交換在某種程度上說也有其局限性。如，純光交換機對于數(shù)據(jù)來說是透明的，這將會給業(yè)務量的管理和整形帶來困難。2、電交換結構

當光纖從街道進入端局時，通常要先對光信號進行處理，包括信號放大、光性能監(jiān)測以及將波長解復用到獨立的物理光纖上。所有這些操作對于光交換方案來說都是通用的。下一步是將每一個長距DWDM信號送到轉發(fā)器中，后者從長途側接收光信號，產生一個電信號流，然后將其轉換為一個短距（1310nm）光信號。轉發(fā)器的主要功能是接收長距信號并將其轉換為短距信號。這一短距信號在端局內被傳送到光交換機。光交換機將短距信號轉換為電信號后交換到另一端口，然后將其再轉換為短距信號。實現(xiàn)了這種轉換的交換機被稱為光-電-光（OEO）交換機。處理過程的最后一步是通過另一個轉發(fā)器將短距信號再轉換為長距信號并將其復用到光纖中。

在這種模型中，光交換機的主要功能是將一根光纖上的每一個輸入波長連接到另一根光纖的一個不同的波長。一般說來，任何輸入流都可通過交換被轉移到任何光纖上的任何可用波長上。這是一種非常靈活的結構，它還能方便地執(zhí)行信號的再生并允許對數(shù)據(jù)流進行SONET水平上的性能監(jiān)測。這種體系結構的成本完全取決于光電（OE）轉換。

3、純光交換結構

長途網中所使用的純光交換機有兩種模型。在這一例子中，與電模型類似，第一步也是光信號處理。分離的波長被識別后便直接通過純光結構被交換到輸出端，然后，這些波長在輸出端經光信號處理被送到下一條鏈路進行傳輸。這種模型很顯然幾乎沒有OE轉換，但它失去了一些關鍵功能。

全光模型主要有三個局限性，其中最重要的是輸入波長和輸出波長必須相同。在一個大型網絡中，這很快就會產生問題。例如，在兩個不同的輸入光纖上的第35號通道都要求輸出到同一根光纖時，由于在輸出光纖中只能有一個第35號通道而無法實現(xiàn)。因此只有一個信號將會被允許通過，而另一個信號則不能使用相同的路由。這種現(xiàn)象稱為波長阻塞。

這種簡單模型的第二個問題是它不能在SONET層上完成性能監(jiān)測。這一功能在光層不能被簡單地復制。全光模型存在的第三個嚴重問題是它只能對整個波長進行交換。大多數(shù)運營商都希望能在他們的核心網中交換OC-48信號。如果光纖傳輸速率為OC-48，那么交換是不成問題的。但是在現(xiàn)有的核心網中更常見的傳輸速率是OC-192，這不是運營商所希望的傳輸粒度。當傳輸速率超過OC-192時情況會變得更困難。注意：我們忽略了在單一鏡面上交換多個波長的例子。這屬于不同的應用范籌。

四、光交換技術的發(fā)展趨勢

1、智能自動化

智能自動交換光網絡即網絡的管理和控制具有智能化特點，能夠動態(tài)、自動地完成端到端光通道的建立、拆除和修改。當網絡出現(xiàn)故障時，應該能夠根據(jù)網絡拓撲信息、可用的資源信息、配置信息等動態(tài)指配最佳恢復路由。對這種技術的需求源自互聯(lián)網容量的增長。容量的增長要求光交換層的交換能力不斷增強，使之向更易于管理、更加靈活和更具有健壯性，同時業(yè)務指配和故障恢復也能夠更快地自動完成并具有智能性的方向發(fā)展。近期，在組網技術方面的兩項技術進展使得對光網絡帶寬的動態(tài)指配成為可能。首先是可重構型的光聯(lián)網節(jié)點的開發(fā)成功，如光交叉連接器和光分插復用器，使得由運營商動態(tài)支配帶寬成為現(xiàn)實。另外，由于在IP路由器、ATM交換機等設備中強化了新的流量技術和路由技術，使這些設備具有了動態(tài)決定增減帶寬的能力。這兩種技術的使用，為傳統(tǒng)的光網絡引入了智能控制和管理信令，從而使光網絡具有了智能性和自動性，為發(fā)展按需分配帶寬和買賣帶寬的新型商業(yè)模式提供了條件。2、全光交換

所謂全光交換是指從波長到波長的轉換，基于這種技術的光交換或波長路由器能使網絡配置更靈活，使運營商可以在光骨干網中方便地提供OC-1到光波長的業(yè)務，把選路定位在波長上而不是光纖上，遇到故障可以自動恢復工作。由于無須ATM交換機、SONETADM和數(shù)字交叉連接器等設備，網絡的結構將得到大大簡化。近期在光網絡的建設熱潮中，運營商和制造商都顯示出了對全光交換設備的濃厚興趣，預計成熟的產品很快就能面世。

現(xiàn)代波分復用（WDM）、空分復用、時分復用和碼分復用等復用技術的出現(xiàn)，豐富了光信號交換和控制的方式，使得全光網絡的發(fā)展呈現(xiàn)出全新的面貌。專家認為，未來全光網絡的主要構架可能就是以WDM技術為主導，結合光時分復用（OTDM）和光碼分復用（OCDMA）技術。OTDM技術可以使一個固定波長的光波攜帶信息量十幾倍、幾十倍地增長，OCDMA則提供一種全光的接入方式。

3、光交換機多樣化

目前市場上出現(xiàn)的光交換機大多數(shù)是基于光電和光機械的，隨著光交換技術的不斷發(fā)展和成熟，基于熱學、液晶、聲學、微機電技術的光交換機將會逐步被研究和開發(fā)出來。

由光電交換技術實現(xiàn)的交換機通常在輸入輸出端各有兩個有光電晶體材料的波導，而最新的光電交換機則采用了鋇鈦材料，這種交換機使用了一種分子束取相附生的技術，與波導交換機相比，該交換機消耗的能量比較小。基于光機械技術的光交換機是目前比較常見的交換設備，該交換機通過移動光纖終端或棱鏡來來將線引導或反射到輸出光纖，實現(xiàn)輸入光信號的機械交換。光機械交換機交換速度為毫秒級，但它成本較低，設計簡單和光性能較好，而得到廣泛應用。使用熱光交換技術的交換機由受熱量影響較大的聚合體波導組成，它在交換數(shù)據(jù)信息時，由分布于聚合體堆中的薄膜加熱元素控制。當電流通過加熱器時，它改變波導分支區(qū)域內的熱量分布，從而改變折射率，將光從主波導引導自目的分支波導。熱光交換機體積非常小，能實現(xiàn)微秒級的交換速度。

隨著液晶技術的成熟，液晶光交換機將會成為光網絡系統(tǒng)中的一個重要設備，該交換設備主要由液晶片、極化光束分離器、成光束調相器組成，而液晶在交換機中的主要作用是旋轉入射光的極化角。當電極上沒有電壓時，經過液晶片的光線極化角為90°，當有電壓加在液晶片的電極上時，入射光束將維持它的極化狀態(tài)不變。而由聲光技術實現(xiàn)的光交換設備，因其中加入了橫向聲波，從而可以將光線從一根光纖準確地引導到另一根光纖，該類型的交換機可以實現(xiàn)微秒級的交換速度，可方便地構成端口較少的交換機。但它不適合用于矩陣交換機。另外，市場上目前又開發(fā)了基于不同類型的特殊微光器件的光交換機，這種類型的交換機可以由小型化的機械系統(tǒng)激活，而且它的體積小，集成度高，可大規(guī)模生產，我們相信這種類型的交換機在生產工藝水平不斷提高的將來，一定能成為市場的主流。

1]計育青.日新月異的光通信技術.中國電子報,201*年03月14日.

[2]IanWright,MarcSchwager,RobNewman.Electricalorphotonic:yingandyangofswitching.Lightwave,201*.6.

[3]光交換網絡技術熱點跟蹤.通信產業(yè)報,201*.11.27.

擴展閱讀：光交換技術的應用與發(fā)展

光交換技術的應用與發(fā)展

光交換技術是用光纖來進行網絡數(shù)據(jù)、信號傳輸?shù)木W絡交換傳輸技術。光纖通信的發(fā)展方向，是實現(xiàn)最大可能地利用光纖給人們提供巨大帶寬資源將信息進行無阻礙的傳輸和交換。多年以前，人們就提出了構建全光網絡的設想，那是一個完全建立在光域上進行信息采集、處理、放大、存儲、傳輸、交換、恢復全過程光學化的理想光子網絡。然而，如此美好的設想在技術方面的實施卻是極其艱難的。目前人們心中的全光網已經被廣義化了，現(xiàn)在的全光網是指在網絡中光信息流的傳輸和交換過程是以光的形式存在和完成，而電子技術在其中仍然發(fā)揮著極其重要的作用，例如用電子電路實現(xiàn)控制等得網絡。

隨著信息化的發(fā)展，各種新型業(yè)務對通信網的寬帶和容量提出了更高的要求。但是，在目前的光纖通信系統(tǒng)中，網絡的各個節(jié)點要經過多次的光-電、電-光變換，而其中的電子器件在適應高速、大容量的需求上存在諸多缺點，如帶寬限制、時鐘偏移、嚴重串話、高功耗等，由此產生通信網中的“電子瓶頸”現(xiàn)象。而且目前的電子交換機和信息處理網絡的發(fā)展已經接近了電子速率的極限。為了解決這一問題，充分發(fā)揮光纖通信的極寬頻帶、抗電磁干擾、保密性強、傳輸損耗低等優(yōu)點，研究人員開始在交換系統(tǒng)中引入光交換技術。

廣義化的全光網絡實際上是一個由光學技術與電子學技術相結合的網絡，但必須指出的是，在廣義化的全光網絡中，光學技術是主體，電子學技術只是輔助，這是有別于傳統(tǒng)的由O/E、E/O變換所構成的光電結合網絡的。

光電網絡具有如下優(yōu)點：（1）提供巨大的帶寬。使人們上網的速度大大提高，節(jié)約了大量時間與精力，上網更加流暢，尤其是對企業(yè)用戶而言，能夠實現(xiàn)效益最大化；（2）與如今所用的銅線相比，處理速度高且誤碼率低，且維護費用低了很多；（3）采用光路交換的全光網絡具有協(xié)議透明性，即對信號形式不限制。允許采用不同的速率和協(xié)議，有利于網絡應用的靈活性；（4）全光網中采用了較多無源光器件，省去了龐大的光電光轉換工作量及設備，提高網絡整體的交換速度，降低了成本并有利于提高可靠性。

有如下幾種光交換模式：

碼分光交換,是指對進行了直接光編碼和光解碼的碼分復用光信號在光域內進行交換的方法。所謂碼分復用,就是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號,而碼分光交換則是由具有光編解碼功能的光交換器將輸入的某一種編碼的光信號變成另一種編碼的光信號進行輸出,由此來達到交換目的。隨著光碼分復用(OCDMA)技術的發(fā)展,碼分光交換技術必將得到迅速的發(fā)展和應用。

復合型交換技術,由于各種光交換技術都有其獨特的優(yōu)點和不同的適應性，將幾種光交換技術合適地復合起來進行應用能夠更好地發(fā)揮各自的優(yōu)勢,以滿足實際應用的需要。已見介紹的復合型光交換主要有:(1)空分/時分光交換系統(tǒng);(2)波分/空分光交換系統(tǒng);(3)頻分/時分光交換系統(tǒng);(4)時分/波分/空分光交換系統(tǒng)等。例如,將時分和波分技術合起來可以得到一種極有前途的大容量復合型光交換模塊,其復用度是時分多路復用度與波分復用度的乘積。如果他們的復用度分別為8,則可實現(xiàn)64路的時分2波分復合型交換。將此種交換模塊用于4級鏈路連接的網絡,可以構成最大終端數(shù)為4096的大容量交換網絡。分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長度，每個部分叫做一個分組。在每個分組的前面加上一個分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機根據(jù)每個分組的地址標志，將他們轉發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。進行分組交換的通信網稱為分組交換網。從交換技術的發(fā)展歷史看，數(shù)據(jù)交換經歷了電路交換、報文交換、分組交換和綜合業(yè)務數(shù)字交換的發(fā)展過程。分組交換實質上是在“存儲轉發(fā)”基礎上發(fā)展起來的。它

兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點。分組交換在線路上采用動態(tài)復用技術傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復用的技術，同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機的存儲器內，接著在網內轉發(fā)。到達接收端，再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。

光突發(fā)交換技術，它的特點是數(shù)據(jù)分組和控制分組獨立傳送，在時間上和信道上都是分離的，它采用單向資源預留機制，以光突發(fā)作為最小的交換單元。obs克服了ops的缺點，對光開關和光緩存的要求降低，并能夠很好的支持突發(fā)性的分組業(yè)務，同時與ocs相比，它又大大提高了資源分配的靈活性和資源的利用率。被認為很有可能在未來互聯(lián)網中扮演關鍵角色。OBS結合了光電路交換和光分組交換的優(yōu)勢，同時避免了它們的缺點。通過控制與數(shù)據(jù)在時間和空間上的分離，控制分組提前發(fā)送，并在中間節(jié)點經過電信息處理，從而為數(shù)據(jù)分組預留相應的資源。而數(shù)據(jù)分組隨控制分組之后傳送，在中間節(jié)點通過預留好的資源直通，無需光/電/光處理。同時它具有延時小(單向預留)，帶寬利用率(統(tǒng)計復用)，效率高，交換靈活、數(shù)據(jù)透明、交換容量大(電控光交換)等特點，可以達到Tb/s級的交換容量，甚

至Pb/s量級。因此，OBS網絡主要應用于不斷發(fā)展的大型城域網和廣域網。

光標記分組交換技術，也稱為gmpls或多協(xié)議波長交換.它是mpls技術與光網絡技術的結合。mpls是多層交換技術的最新進展，將mpls控制平面貼到光的波長路由交換設備的頂部就具有mpls能力的光節(jié)點。由mpls控制平面運行標簽分發(fā)機制，向下游各節(jié)點發(fā)送標簽，標簽對應相應的波長，由各節(jié)點的控制平面進行光開關的倒換控制，建立光通道。201*年5月ntt開發(fā)出了世界首臺全光交換mpls路由器，結合wdm技術和mpls技術，實現(xiàn)全光狀態(tài)下的ip數(shù)據(jù)包的轉發(fā)。為了能適應未來智能光網絡動態(tài)地提供網絡資源和傳送信令的要求，我們需要對傳統(tǒng)的MPLS進行擴展和更新。OMPLS正是MPLS向光網絡擴展的產物，它在支持傳統(tǒng)的分組交換、時分交換、波長交換和光纖交換的同時，還對原有的路由協(xié)議、信令協(xié)議作了修改和擴展。

對光交換的探索始于20世紀70年代，80年代中期發(fā)展比較迅速。目前對光交換所需器件的研究已具有相當水平。在光器件技術推動下，光交換系統(tǒng)技術的研究也有了很大進展。第一步進行電控光交換，即信號交換是全光的，而光器件的控制仍由電子電路完成。目前實用系統(tǒng)大都處于這一水平，相關成果報道得也比較多。第二步為全光交換技術，即系統(tǒng)的邏輯、控制和交換均由光子完成。

我國在“七五”期間就開展了光交換技術的研究，并將光交換技術列為“八五”、“九五”期間的高科技基礎研究課題。1990年，清華大學實現(xiàn)了我國第一個時分光交換演示系統(tǒng)。1993年，北京郵電大學光通信技術研究所研制出光時分交換網絡實驗模型。目前，光交換技術市場日益成熟，價格也在迅速下降。許多運營商，比如GlobalCrossing、法國電信和日本電信等都已經計劃在他們的網絡中廣泛采用光交換技術。目前北京聯(lián)通已實現(xiàn)8M寬帶入戶，隨著帶寬的提升，北京三網融合項目之一的互聯(lián)網高清電視項目已經啟動，今年年底，聯(lián)通將推出此業(yè)務。

此前，北京市政府要求，到201*年底，互聯(lián)網家庭入戶帶寬要超過20M。推進光纖到樓入戶，逐步替代傳統(tǒng)銅纜。在此基礎上，北京聯(lián)通早在201*年便開始實施“全光寬帶網絡建設工程”，預計在三年內基本完成光纖到戶的覆蓋。據(jù)聯(lián)通公司的統(tǒng)計，截至201*年上半年，光纖到戶在全市覆蓋率為42%；預計到201*年底，光纖到戶在全市覆蓋率將達到55%。這對公司和個人無疑都是極好的消息，光交換技術的前景會越來越好。

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