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6.4 光交換技術

6.4.1 光交換的概念

21世紀的通信網應該是能提供各種通信業務的、具有巨大通信能力的B-ISDN.網路業務將以寬帶視頻和髙速數據及普通話音業務為主。為提供這些業務，需要高速、寬帶、大容量的傳輸系統和寬帶交換系統。

多年來，光纖已成為通信網的重要傳輸媒介。在一些發達，每秒數百兆比特的視頻通信業務可能會像現在的電話通信一樣普及，網絡交換節點所需容量是現有電話網的1000?10000倍，其交換節點容量至少是太比特（Tbit/s）級的。

以電子技術為基礎的交換方式，無論是數字程控，還是適合B-ISDN的ATM方式，它們的交換容量都要受到電子器件工作速度的限制。在這種情況下，人們對光交換的關心日益增加，因為光交換技術在交換高速寬帶信號上優于電交換，研究和開發具有髙速寬帶大容量交換潛力的光交換技術勢在必行。

光交換被認為是為未來寬帶通信網服務的新一代交換技術，其優點主要集中在以下幾方面。

①極寬的帶寬。光交換技術最大的優點就是它的比特速率透明性，即相同的光器件能應用于比特速率不同的系統。一個光開關就可能有每秒數百吉比特（Gbit/s）的業務吞吐量，可以滿足大容量交換節點的需要。

②運行速度快。由于電子器件受到電子電路的電阻電容延時和載流子渡越時間的限制，其運行速度較高只有20Gbit/s左右。電驅動的光開關也要受到電子電路工作速度的限制。而光控光開關速度可達nr12秒級，利用光控器件就能實現超高速的全光交換網。

③光交換與光傳輸匹配可進一步實現全光通信網。從通信發展演變的歷史可以看出交換遵循傳輸形式的發展規律：模擬傳輸導致機電制交換，數字傳輸導致引入數字交換。那么，傳輸系統普遍采用光纖，很自然導致光交換。通信全過程由光完成，從而構成完全光化的通信網，有利于高速大容量的信息通信。

④降低網絡成本，提髙可靠性。光交換無須進行光電轉換，以光的形式直接實現用戶閭的信息交換，省去了進入交換系統前后的光/電、電/光變換這一環節，這對提高通信質量和可靠性，降低網絡成本都大有好處。

⑤模擬傳輸與數字傳輸均可進行光交換，避免了寬帶電交換系統功耗大、串擾嚴重等問題。

⑥具有空間并行傳輸信息的特性。光交換不受電磁波影響，可在空間并行進行信號處理和單元連接，可做二維或三維連接而互不干擾，是增加交換容量的新途徑。

⑦光器件體積小，便于集成。從理論上說，光器件可趨向最小極限K（λ指光的波長）。在實際應用中，光器件與電子器件相比，體積更小，集成度更高，并可提高整體處理能力。