光交換／光路由構成全光網(wǎng)的核心器件
全光網(wǎng)絡（全光通信網(wǎng)絡）是指光信息流在網(wǎng)絡中的傳輸及交換時始終以光的形式存在，而不必經(jīng)過光／電、電／光變換。也就是說，信息從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸過程中始終在光域內，波長成為全光網(wǎng)絡的最基本積木單元。由于全光網(wǎng)絡中的信號傳輸全部在光域內進行，因此，全光網(wǎng)絡具有對信號的透明性，它通過波長選擇器件實現(xiàn)路由選擇。全光網(wǎng)絡以其良好的透明性、波長路由特性、兼容性和可擴展性，成為下一代高速（超高速）寬帶網(wǎng)絡的首選。
在理想的全光網(wǎng)中，信號的交換、選路、傳輸和恢復等所有功能都以光的形式進行。目前的全光網(wǎng)絡并非是整個網(wǎng)絡的全部光學化，而是指光信息流在傳輸和交換過程中以光的形式存在，用電路方法實現(xiàn)控制部分。從當前光電子元器件的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢來看，力圖實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的全光化是不現(xiàn)實也是不必要的。全光網(wǎng)絡主要由核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)三層組成，三者的基本結構相類似，由DWDM系統(tǒng)、光放大器、OADM（光分插復用器）和OXC（光交叉連接設備）等設備組成。全光網(wǎng)絡有星形網(wǎng)、總線網(wǎng)和樹形網(wǎng)3種基本類型。全光網(wǎng)絡的相關技術主要包括光交換／光路由（全光交換）、光交叉連接、全光中繼和光分插復用等。
光交換／光路由屬于全光網(wǎng)絡中關鍵光節(jié)點技術，主要完成光節(jié)點處任意光纖端口之間的光信號交換及選路，它所完成的最關鍵工作就是波長變換。由于實質上是對光的波長進行處理，所以更確切地說，光交換／光路由應該稱之為波長交換／波長路由。全光網(wǎng)絡的幾大優(yōu)點如帶寬優(yōu)勢、透明傳送、降低接口成本等都是通過該技術體現(xiàn)的。從功能上劃分，光交換／光路由、OXC、OADM是順序包容的，即OADM是OXC的特例，而OXC是光交換／光路由的特例。由于OXC和光交換／光路由還在發(fā)展之中，目前對光交換／光路由的命名比較混亂，有的公司把現(xiàn)有的OADM、OXC都稱為光交換系列（Optical Switching），有的又稱之為光路由器（Optical Router）。所以目前的光交換／光路由大多以OXC甚至OADM暫時充當。
●發(fā)展光交換／光路由是實現(xiàn)全光網(wǎng)的必由之路
通常OXC有3種實現(xiàn)方式：光纖交叉連接、波長交叉連接和波長變換交叉連接。其中，光纖交叉連接以一根光纖上所有波長的總容量為基礎進行交叉連接，容量大但不靈活；波長交叉連接可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用相同波長的任何光纖上。比如，波長λ1、λ2、λ3和λ4從輸入端1號纖輸入，波長交叉連接可以將這4個波長選路到輸出端口的1、2、3和4號纖上去�，F(xiàn)在也有人將這種波長交叉連接稱為無源光路由器（Passive Router），它的波長可以通過空間分割實現(xiàn)重用。波長的選路路由由內部交叉矩陣決定，一個N×N的交叉矩陣可以同時建立N平方條路由。它的其他幾個別名是拉丁路由器（Latin routers）、波導光柵路由器WGRs（waveguide grating routers）和波長路由器WRs（wavelength routers）；波長變換交叉連接可將任何光纖上的任何波長交叉連接到使用不同波長的任何光纖上，具有最高的靈活性。它和波長交叉連接的區(qū)別是可以進行波長轉換。
今后的高速寬帶網(wǎng)絡一定是全光網(wǎng)絡加IP業(yè)務網(wǎng)的格局。國內外的電信設備供應商TEP和IP設備供應商IEP都在加緊研制開發(fā)系列化的光交換／光路由產(chǎn)品。
自從上個世紀90年代以來，世界各大電信廠商競相研究和試制用于光傳送網(wǎng)絡節(jié)點的OXC，其中部分設備已經(jīng)過現(xiàn)場實驗并取得很大成功。OXC作為全光網(wǎng)絡中的交換節(jié)點，研制開發(fā)OXC設備已成為通信領域的熱點之一。美國、日本以及歐洲的少數(shù)著名公司已經(jīng)完成了OXC傳輸設備的一些現(xiàn)場實驗，在系統(tǒng)與網(wǎng)絡間的兼容性、OXC設備的級聯(lián)特性、系統(tǒng)的保護倒換能力、網(wǎng)絡管理等方面取得了不少成功的經(jīng)驗。法國阿爾卡特研究中心在1000公里的無色散位移光纖上用WDM傳送方式對無代價的OXC級聯(lián)進行了實驗，速率為2．5Gbps，實驗中采用了3個4×4的8信道OXC設備；日前已申請破產(chǎn)保護的美國世界通信公司建成了第一條OXC運行網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡是美國3家公司聯(lián)合進行的現(xiàn)場試驗，此OXC網(wǎng)絡為多模系統(tǒng)，可接收72個收／發(fā)往返信號，提供100ms的交換，插入損耗小于2．5dB。
●光交換／光路由技術應用廣泛
光交換／光路由由于能保持信號的光域特性，突破了電子網(wǎng)絡的速率瓶頸，可以快速為客戶提供端到端的高速寬帶路由及虛擬光纖網(wǎng)絡，可以為網(wǎng)絡提供商節(jié)約25％的費用，與電子交換系統(tǒng)相比，可以提高速率十幾倍。
WDM作為一種非常有效的擴容手段，隨著技術的成熟已越來越顯示出強大的生命力，市場需求急劇增加，但目前商用的WDM系統(tǒng)最大的缺點是缺乏足夠的靈活性和可靠性，不能對業(yè)務進行有效的保護，由此，光聯(lián)網(wǎng)技術應運而生。這種以WDM為基礎，由OXC、OADM構成的光傳送網(wǎng)，可以在光域上實現(xiàn)高速信息的傳輸、交換和故障恢復，具有結構簡單、可靠性高、透明性好等突出優(yōu)點。特別是它能夠提供自愈環(huán)保護、具有軟件配置波長上下能力和一定的波長交叉能力、網(wǎng)管較完善的OADM設備，目前就可在現(xiàn)有網(wǎng)絡中應用。以我國目前已建和在建的WDM／SDH工程為例，若要對業(yè)務進行保護，WDM必須組成環(huán)網(wǎng)結構，在每個節(jié)點采用兩套WDM端機構成背靠背方式，使業(yè)務的保護在SDH層完成。如果用具有自愈功能、配置靈活的OADM設備組網(wǎng)，將會很容易做到。
此外，光交換／光路由還可以用于IP網(wǎng)絡、光層的恢復、傳送網(wǎng)關、帶寬管理、網(wǎng)絡恢復和光通道管理。
●光交換／光路由市場前景廣闊
世界各國都在著手研究開發(fā)全光網(wǎng)絡產(chǎn)品，力求解決現(xiàn)行通信網(wǎng)中由于電子處理速度而形成的瓶頸問題。以光交換技術為基礎的全光網(wǎng)絡將是新世紀的骨干網(wǎng)絡。
我國的通信網(wǎng)規(guī)模已躍居世界前列，已形成相當?shù)墓饫w骨干網(wǎng)格局，隨著通信業(yè)務量的飛速增長和形式日趨多樣化，如何在現(xiàn)有通信網(wǎng)的基礎上進一步擴大通信容量和實現(xiàn)業(yè)務的交叉互連將成為迫切的實際問題，作為未來通信發(fā)展方向的WDM光傳送網(wǎng)，可為這一迫切問題提供很好的解決方案。
據(jù)有關資料統(tǒng)計，通信產(chǎn)業(yè)投入1億元會在10年內使國民生產(chǎn)總值增加13．8億元。社會效益比自身的經(jīng)濟效益大得多。通信網(wǎng)中一般交換設備的投入遠大于傳輸設備，因此，光交換設備的市場潛力很值得挖掘。OXC和OADM是全光網(wǎng)絡中至關重要的設備。它們既具備光互連的功能，又是全光網(wǎng)絡中的交換節(jié)點。波長轉換器也是全光網(wǎng)絡中的關鍵器件。借助它可以廣域地互連不同的光子網(wǎng)。這3種設備不但是未來全光網(wǎng)絡的關鍵組成部分，也是當前DWDM光傳送網(wǎng)的關鍵設備，市場前景十分廣闊。
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