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6.4.2 光交換的基本方法

與利用電子技術的交換系統一樣，光交換系統按其功能結構可分為光交換網絡和控制回路兩大部分。把光交換引入交換系統的主要研究課題是如何實現交換網絡和控制回路的光化。采用光技術的交換網絡與光傳輸系統有良好的親和性，因此完全有可能實用。然而，要將光技術應用于處理控制設備，就應解決如同在光計算機中遇到的許多問題，包括光邏輯操作和數據處理算法。但至今還沒有成熟的光計算機。所以，現在研制的光交換系統還是一個光交換網絡與電子控制回路相結合的混合系統，并主要圍繞交換網絡進行研究。

從基本原理和結構上看，光交換網絡除了有與數字程控交換機中采用的空分交換、時分交換以外，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。它通過機械、電或光三種不同方式對開關陣列進行控制，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。空分光交換陣列與空分電交換相同，這里不贅述。

2.時分交換

時分光交換即按照交換要求改變信道時隙的排列順序，通過輸入輸出時隙的位置改變，達到信道交換的目的。

時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：雙穩態激光二極管和光延遲線。這兩種器件各有優缺點，下面作一簡單介紹。

（1）雙穩態半導體激光器

雙穩態半導體激光器具有類似電子存儲器的功能，即它可以存儲數字光信號。光信號輸入到雙穩態瀲光器中，當光強超過閾值時，由于激光器被事先有適當偏置，可產生受激輻射，對輸入光進行放大。其響應時間小于KT9秒，以后即使去掉輸入光，其發光狀態也可以保持，直到有復位信號（可以是電脈沖復位或光脈沖復位）到來，才停止發光。由于以上所述兩種狀態都可保持，所以它具有雙穩特性。

雙穩激光二極管作光存儲器件時，由于其光增益很高，可大大提高系統信噪比，并可進行脈沖整形。其缺點是由于有源器件剩余載流子的影響，其反應時間較長，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存在延時，這樣，在長度不相同的光纖中傳播可得到時域上不同的信號，這就是光信號在光纖中得到了存儲。況路信號形成的光時分復用信號被送入到W條光纖延遲線。這些光纖長度依次相差AL,這個長度正好是系統時鐘周期內光信號在光纖中傳輸的時間。W路時分復用的信號，要有W條延遲線，這樣，在任何時間諸光纖輸出端包括一幀內所有W路信號。即間接地把信號存儲了一幀時間，這對光交換應用是足夠。

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。而且它具有連續存儲的特性，不受各比特之間的界限影響，在現代分組交換系統中應用較廣。它可以在每個交換周期內處理一組信息，這個優點是雙穩態半導體瀲光器無法比擬的。延遲線存儲的缺點是，它的長度固定，延時時間也就不可變，故其靈活性和適應性受到限制。現在有人提出“可重入式光纖延遲線”方案，以實現存儲時間可變。

3.波分交換

波分交換網絡中，采用不同的波長來區分各路信號，從而可以用波分交換的方法實現交換功能。其交換原理如圖6-26所示。

波分交換的基本操作，是從波分復用信號中檢出某一波長的信號，并把它調制到另一個波長上去。信號檢出是由相干檢測器完成，信號調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成的交換系統能夠根據具體要求，在不同時刻實現不同的連接，各個相干檢測器的檢測波長應由外加控制信號來改變。

4.碼分交換

碼分復用信號是靠不同的碼來區分各路信號，因此，可用把一種碼變為另一種碼的辦法來實現交換功能。在碼分交換中，選擇合適的碼字并把它們分配給各路信息，這是最基礎的工作。選出的碼應該是“正交”的，否則就不能由它來區分出各路信號。

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