第8章全光網絡技術8.1全光網的特性與結構8.2全光網的結構8.3全光網絡交換技術8.4全光網絡節(jié)點 8.1全光網的特性與結構

8.1.1全光網的概念

全光網AON（AllOpticalNetwork）是指信息從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸完全在光域進行，以光節(jié)點取代現有網絡的電節(jié)點，并用光纖將光節(jié)點連成網，即全部采用光波技術完成信息的傳輸和交換的寬帶網絡。它包括光傳輸、光放大、光再生、光選路、光交換、光存儲、光信息處理等先進的全光技術。全光網克服了現有網絡在傳送和變換時的電子瓶頸，減少了信息傳輸的擁塞，大大提高了網絡的吞吐量。光節(jié)點取代了現有網絡的電節(jié)點，信號在通過光節(jié)點時不需要經過光－電、電－光轉換，因此它不受檢測器、調制器等光電器件響應速度的限制，對比特速率和調制方式透明，可以大大提高節(jié)點的吞吐量，克服原有電子交換節(jié)點的時鐘偏移、漂移、串話、響應速度慢、固有的RC參數等缺點。全光網有如下特點：

（1）充分利用了光纖的帶寬資源，有極大的傳輸容量和極好的傳輸質量；

（2）全光網最重要的優(yōu)點是其開放性，即對不同的速率、協(xié)議、調制頻率和制式的信號同時兼容，并允許幾代設備（PDH/SDH/ATM）甚至與IP技術共存，共同使用光纖基礎設施；

（3）全光網不僅擴大了網絡容量，更重要的是易于實現網絡的動態(tài)重構，可為大業(yè)務量的節(jié)點建立直通的光通道；

（4）采用虛波長通道（VWP）技術，解決了網絡的可擴展性，節(jié)約了網絡資源（光纖、節(jié)點規(guī)模、波長數）。8.1.2全光網的性能和類型

1.全光網的性能

全光網主要由光纖鏈路、光節(jié)點和智能網絡管理等組成。它所關注的基本特性有：拓撲結構、光纖鏈路、光網絡節(jié)點和接入點的功能特性，對連接進行分配、選路和復用的控制及算法。

全光網相對于傳統(tǒng)光纖網的突出特點是，具有好的透明性、存活性、可重構性、可擴展性和對現有系統(tǒng)的兼容性。（1）透明性：光傳送網的節(jié)點OADM和OXC不對光信號進行光－電、電－光處理，因此，它的工作與光信號的內容無關，對于信息的調制方式、傳送模式和傳輸速率透明；

（2）存活性：網絡的保護能力、抗毀能力、自愈能力、快速恢復及重構能力是確保網絡安全可靠運行的重要性能；

（3）可擴展性：全光網具有分區(qū)分層的拓撲結構，OADM及OXC節(jié)點采用模塊化設計，在原有網絡結構和OXC結構基礎上，就能方便地增加網絡的光信道復用數、路徑數和節(jié)點數，實現網絡的擴充；

（4）兼容性：全光網和傳統(tǒng)網絡應是完全兼容的。

2.全光網的類型

按照網絡的多址方式、網絡的功能與作用、網絡的工作方式可以對全光網進行不同的分類。

1）按照網絡的多址方式不同進行分類

（1）光波分多址全光網。光波分多址全光網利用不同的光載頻，實現光信道的多路復用和多址組網，利用密集波分復用技術和光放大技術實現網絡鏈路的全光傳輸。

光波分多址全光網的優(yōu)點是：容量大，可成倍地擴展；傳輸速率高，可運作在10Gb/s和更高的速率信道上；兼容性好，適用于ATM、SONET、IP以及其他信息制式；具有對傳輸和交換的速率、波長和協(xié)議的透明性，網絡的抗毀恢復性能好；網絡易于升級，可擴展性好。（2）光時分多址全光網。光時分多址全光網是基于光時分多址技術的全光聯(lián)網方案。它是將光信道在時間上劃分成若干時隙，將時隙作為地址，不同用戶分配給不同的時隙，進行復用和組網。

光時分多址全光網的顯著特點是：可以將低速信道轉換為高速信道，多址性能好，但當信道上傳輸速率高時，對同步、時鐘提取等難度增加。（3）光碼分多址全光網。光碼分多址全光網是通過給不同的用戶分配不同的地址碼來實現多路信道復用和組網的。

光碼分多址全光網基于擴頻通信、碼分多址接入和全光網絡技術，具有抗干擾能力強、保密性好、實現多址連接靈活方便、動態(tài)分配帶寬、網絡易于擴展的特點，并直接進行光編碼和光解碼，網絡中沒有電節(jié)點，可實現全光通信，克服了“電子瓶頸”效應，充分發(fā)揮了光纖信道寬帶寬的潛力。光碼分復用全光網對光源性能的穩(wěn)定性、譜線寬度等要求比光波分多址全光網大大降低，且在全網中不同信道均采用同一波長，頻譜資源利用率高，設備相同，便于制造、維護和管理，成本低，而且有極大的優(yōu)越性和廣闊的應用前景。

2）按照網絡的功能與作用不同進行分類

（1）全光核心網。全光核心網用作長途骨干網，是當前研究的主流，重點解決多媒體全業(yè)務信息的超大容量、超高速的全光傳輸和交換，基于光放大技術、光調制技術、光多路復用技術、光交換技術以及新型光纖和色散補償等技術，可構成多種類型的全光網絡。其大量的場地實驗已獲成功。

（2）全光接入網。全光接入網是最終實現光纖到家（FTTH）的網絡形式，利用全光多址接入和抗多址干擾技術，實現全業(yè)務服務?，F在的無源光網絡（PON），包括支持ATM的無源光網絡（APON）和支持以太網的無源光網絡（EPON），均有其局限性，尚需探索新一代的全光接入網技術，實現All－OpticalPON，以及IPoverOptical。（3）全光互聯(lián)網。全光互聯(lián)網基于各類全光網之間的光互聯(lián)以及IP技術，構成全透明的“AllOpticalInternet”，實現任何人、在任何地方、在任何時候都可以與任何人進行任何方式的實時的、無阻塞的通信，并可以享用全光互聯(lián)網平臺上的信息資源。

3）按照網絡的工作方式不同進行分類

（1）廣播和選擇網絡。廣播和選擇網絡具有廣播和組播功能，所需播送的信息可以到達網上的全部用戶或指定的一組用戶，用戶可以對播送來的信息有選擇地接收和使用。星形和線形網多采用這種工作方式。

（2）路由尋徑網。在路由尋徑網中，單跳網的信息傳送按照所給定的地址直接從信源送到信宿；多跳網的信息傳送要經多個節(jié)點，每個節(jié)點按照所給定的地址選擇路由，逐段傳送和交換，最終將信息從信源送到信宿。網狀網多采用這種方式。 8.2全光網的結構

8.2.1全光網的構成

全光網由光節(jié)點、光鏈路、光網絡管理單元等構成，如圖8－1所示。圖8－1全光網的構成1.光節(jié)點

目前的光節(jié)點主要有接入節(jié)點（光分插復用器）和光交換節(jié)點（光交叉連接）兩種類型。

光分插復用器（OADM）是全光網的節(jié)點設備和重要的網元，它是WDM系統(tǒng)用于選擇和路由不同光信道的關鍵器件。其功能是將本地用戶信息上路（add）到網上，并經過網絡傳輸到目的節(jié)點，同時從網上有選擇地下路（drop）到本地的光信號；可以直接旁路不是以本地為目的節(jié)點的光信號，非到達本地節(jié)點的光信號不需要經過下路到本地和作出處理后再上路。因而，光分插復用器簡化了節(jié)點設備的信息處理，使設備操作方便、維護簡單，從而大大降低了網絡建設成本和運營成本。這也是全光網絡優(yōu)越于SDH等其他光網絡的重要原因。光交叉連接器（OXC）是全光網的主要節(jié)點設備和核心網元。它通過對光信號進行交叉連接，能夠靈活有效地管理網絡，實現可靠的網絡保護、恢復，以及自動路由和監(jiān)控功能。光交叉連接器具有多個標準的光纖接口，可對任一光纖的信號（或各波長信號）與其他光纖的信號進行可控的光連接和再連接，在光層上提供光的“直通”路徑，以及路由選擇和交換功能。它通過設計恢復方案和進行有效選路，可獨立管理波長和信道，以充分利用光網絡結構，降低成本，提高利用率。光交叉連接還具有網絡物理層管理和波長管理功能。前者主要進行故障路由恢復和選路，光復用層不同光纖光信號的自動保護和網絡業(yè)務負荷的平衡控制；后者主要進行選路，包括波長交換、波長變換、波長復用和解復用、波長信號的監(jiān)測。

2.光鏈路

光鏈路一般指光纖鏈路。現已普遍采用的G.652標準單模光纖，也可應用于全光網，必要時作一些色散補償等技術處理后即可作為全光網的光鏈路，具有低廉、可充分利用現有資源的優(yōu)點。G.655非零色散光纖是近幾年來點到點WDM系統(tǒng)擴容主要選擇的光鏈路，它作為全光網的光鏈路也是適宜的，但其價格比G.652的價格高出3倍。大有效面積光纖具有易于連接、減低非線性等優(yōu)點，也獲得了廣泛的應用。全波光纖消除了水峰損耗，可以獲得更寬的帶寬和WDM的信道數，是一種全光網較為理想的光鏈路，具有性能優(yōu)良、易于制造、價格低廉等優(yōu)點。保偏光纖可以有效地防止極化模色散，是很有希望的全光網用光纖。光纖鏈路中可設置光放大器，用以提高鏈路性能；同時，光放大器是光網絡不可缺少的重要組成部分，在一些光節(jié)點中也大量采用了光放大器。

光無線網絡現已得到迅速發(fā)展，其技術難點也得到克服，并獲試驗成功，并開始走向應用。視其應用要求，也可以采用空間光信道作為全光網的光鏈路。

3.光網絡管理單元

光網絡管理單元是全光網絡的頭腦和指揮系統(tǒng)，具有性能管理、設備管理、故障管理等功能，還應包括網絡的安全體系、安全管理，以確保網絡的存活性、可靠性和安全性，以及計費管理等實用化功能。8.2.2全光網的拓撲結構

通俗地說，拓撲就是網絡的形狀。任何通信網絡都存在兩種拓撲結構，那就是物理拓撲和邏輯拓撲。其中，物理拓撲表征網絡節(jié)點的物理結構；邏輯拓撲表征網絡節(jié)點間的業(yè)務分布情況。

1.物理拓撲

網絡的物理拓撲就是網絡節(jié)點的物理連接關系，從組成上講，它是網絡節(jié)點與光纜鏈路的集合。

除簡單的點到點的連接方式外，基本的物理拓撲有以下幾種：線形、星形、樹形、環(huán)形和網狀形，如圖8－2所示。圖8－2基本物理拓撲結構1）線形

當所有的網絡節(jié)點以一種非閉合的鏈路形式連接在一起時，就構成了線形拓撲。通常這種結構的端節(jié)點是波分復用終端，中間節(jié)點是光分插復用設備。這種結構的優(yōu)點是結構簡單，而且可以靈活上下光載波，但其生存性較差。因為節(jié)點或鏈路的失效將把整個系統(tǒng)割裂成獨立的若干個部分，而無法實現有效的網絡通信。

2）星形

當所有網絡節(jié)點中只有一個特殊節(jié)點（中心節(jié)點）與其他所有節(jié)點有物理連接，而其他各節(jié)點之間都沒有物理連接時，就構成了所謂的星形結構（也稱樞紐結構）。

在這種拓撲結構中，除中心節(jié)點外，其他任何節(jié)點之間的通信都要經過中心節(jié)點轉接（光或電的轉接），這為網絡帶寬的綜合管理提供了有利的條件，但一個潛在的危險是中心節(jié)點的失效。

3）樹形

樹形拓撲是星形拓撲與線形拓撲的結合，也可以看做是星形拓撲的拓展?？梢允褂梅指罡拍顚湫瓮負溥M行分析，即把它分割成若干個星形與線形子網絡的有機集合，再在子網絡分析的基礎上進行綜合。

4）環(huán)形

如果在線形拓撲中兩個端節(jié)點也使用光分插復用設備，并用光纜鏈路連接，便形成了環(huán)形拓撲?？梢宰⒁獾剑诃h(huán)形拓撲中，任何兩個網絡節(jié)點之間都有長、短兩條傳輸方向相反的路由，這就為網絡的保護提供了有力的物理基礎。環(huán)形拓撲的優(yōu)點是實現簡單，生存性強，可以應用于各種場合。

5）網狀形

在保持連通的情況下，所有網絡節(jié)點之間至少存在兩條不同物理連接的非環(huán)形拓撲便為網狀形拓撲。如果所有節(jié)點兩兩之間都有直接的物理連接，則成為理想的網孔形。為了實現網絡的強連通要求，構成網狀形網絡的節(jié)點至少應該是OADM，通常使用OXC。顯然，與其他拓撲相比，網狀形拓撲的可靠性最高，但結構復雜，相關的控制和管理也相當復雜。通常僅在要求高可靠性的骨干網絡中使用。

2.邏輯拓撲

邏輯拓撲指的是網絡節(jié)點之間業(yè)務的分布情況。它與物理拓撲緊密聯(lián)系，比較常見的有以下幾種結構：星形拓撲、平衡形拓撲和網狀形拓撲，如圖8－3所示。圖8－3基本邏輯拓撲構型1）星形拓撲

星形邏輯拓撲有單星形和雙星形兩種，分別如圖8－3（a）、（b）所示。在單星形結構中，存在一個中心節(jié)點（M），負責與其他節(jié)點（S）溝通。這樣，除中心節(jié)點外，其他節(jié)點之間的所有通信聯(lián)系都要經過中心節(jié)點中轉，這給網絡節(jié)點之間的通信帶來不便。在單中心節(jié)點的情況下，中心節(jié)點的失效將使整個網絡陷入癱瘓，因此它的可靠性比較差。

為了加強可靠性，可以使用雙中心節(jié)點的配置，如圖8－3(b)所示。M1和M2是兩個中心節(jié)點，S1~S3是從節(jié)點。在這種配置中，所有從節(jié)點都與兩個中心節(jié)點有通信聯(lián)系，同時中心節(jié)點之間也有通信聯(lián)系。這樣，即使一個中心節(jié)點失效，也不會影響從節(jié)點之間的通信，從而提高了網絡的可靠性。

2）平衡形拓撲

平衡形拓撲如圖8－3（c）所示。這種邏輯拓撲構型只存在于線形與環(huán)形物理拓撲的網絡中。在這種結構中，業(yè)務連接關系只存在于有物理連接的節(jié)點之間。這樣，沒有物理連接的節(jié)點之間的通信將要通過所有中間節(jié)點的中轉才能實現。本質上，這是一種點到點通信方式的背靠背組合形式，因而在很大程度上喪失了全光通信網絡的靈活性。它通常只用于相鄰節(jié)點間有業(yè)務的情況。

3）網狀形拓撲

如果任選兩個網絡節(jié)點可構成一個節(jié)點對，則在網狀形邏輯拓撲中，除了可以保證所有網絡節(jié)點都能建立通信連接之外，絕大部分節(jié)點對都存在直接的通信通道，如圖8.3（d）所示。這種邏輯拓撲有很強的生存能力，但相應的控制和管理相當復雜。

3.物理拓撲與邏輯拓撲的比較

由上所述，光網絡的物理拓撲是指由網絡節(jié)點和節(jié)點之間的光纖鏈路構成的網絡物理連接結構，與光纜線路的敷設路由直接相關，通常不可能隨業(yè)務改變而隨時改變。利用光通道概念構成的邏輯拓撲與節(jié)點之間的業(yè)務分布緊密相關，可以由軟件配置而比較容易改變。物理拓撲和邏輯拓撲的主要區(qū)別是：

（1）物理拓撲的基礎是節(jié)點之間的物理連接；邏輯拓撲的設計基礎是節(jié)點之間的邏輯連接關系，而實現基礎是節(jié)點的物理連接關系。

（2）在全光網中，物理拓撲反映了物理媒質層的連接關系，拓撲的復雜度與網絡節(jié)點的端口數量緊密相關；邏輯拓撲反映了光通道層的網絡連接、傳輸和處理功能，拓撲的復雜度與節(jié)點端口數量、復用的波長數量以及網絡的功能結構都有直接的關系。

（3）物理拓撲設計是以滿足網絡業(yè)務需求為目的，對網絡節(jié)點的地理分布和節(jié)點之間的物理連接關系進行優(yōu)化的過程；邏輯拓撲設計是依據已有的物理拓撲，以提高網絡運營指標為目的，優(yōu)化光通道層網絡功能的過程。將光網絡的結構劃分為物理拓撲和邏輯拓撲的思想簡化了網絡的設計過程，使設計者可以依據不同的條件和面向不同的目標設計最佳的網絡結構形式。分組網絡的邏輯拓撲設計問題尤其體現了波分復用網絡結構的靈活性。在用于傳送分組業(yè)務的波分復用網絡中，節(jié)點間的分組通信可以經過一個或多個光通道，稱做分組信息在邏輯拓撲上的選徑。邏輯拓撲的結構設計、光路徑在物理拓撲上的選路、波長分配以及分組選徑過程統(tǒng)稱為網絡的邏輯拓撲設計優(yōu)化問題。確定最佳的網絡邏輯拓撲結構和光路徑選路方案，可以充分利用有限數量的光收發(fā)機和可用的波長資源，最大可能地減小節(jié)點上電的存儲轉發(fā)操作，使網絡的性能指標得到優(yōu)化。 8.3全光網絡交換技術

8.3.1空分光交換

空分光交換是根據需要在兩個或多個節(jié)點之間建立物理通道。這個通道可以是光波導，也可以是自由空間的波束。信息的交換需通過改變傳輸路徑來完成，如圖8－4所示。

空分光交換中的核心器件是光開關。人們根據不同的機理研制出多種2×2光開關，然后再用這些2×2光開關單元構成大規(guī)模交換矩陣。目前主要的光開關類型有：電光型、聲光型、磁光型、熱光型等。其中，電光型開關具有開關速度高、串音小、結構緊湊等特點，有很好的應用前景。

圖8－4空分光交換自由空間光交換是指在自由空間無干涉地控制光波路徑的一種技術。它一般采用陣列器件和自由空間光開關，因此必須對陣列器件進行精確的校準和準直。

自由空間光交換的優(yōu)點是對所需的互連不用物理接觸，沒有信號干擾和串音干擾，具有高的空間帶寬和瞬時帶寬，而且色散很低。自由空間光交換通過平行反射提供很高的信號互連性，能夠提供比波導技術更優(yōu)越的系統(tǒng)性能，被認為是一種新型交換技術，其構成器件可以是二維陣列連接芯片，而不是像連接電線和光纖那樣只有一維接口。對不同空間光交換網絡進行評價的主要性能指標有：

（1）基本光開關數和可集成度；

（2）阻塞特性；

（3）光路損耗；

（4）信噪比。8.3.2時分光交換

時分復用是通信網中普遍采用的一種復用方式。時分光交換就是在時間軸上將復用光信號的時間位置ti，轉換成另一時間位置tj。信號的時分復用可分為比特復用和塊復用兩種。由于光開關需要由電信號控制，在復用的信號間需要有保護帶來完成狀態(tài)轉換，因此采用塊復用比采用比特復用的效率高得多，而且塊復用允許光信號的數據速率比電控制信號的速率高得多。現假定時分復用的光信號每幀復用N個時隙，每個時隙長度相等，代表一個信道。光時分復用與電時分復用有些類似，也是把時間劃分成一個一個的幀，再把每個幀劃分成N個時隙（若有N路信號復用），把這些時隙輪流地分配給各路原始信號，把N路信號復用到一條線路上，在另一端用一個有N條出線的分路器便可恢復出各路原始信號，即實現了時分復用。光時分復用是在光域上進行的，電時分復用是以電的方式處理的。

對于時分復用的光信號，可采用光技術來完成時隙互換，實現時分光交換，如圖8－5所示。首先，將時分復用的光信號分路；然后，把這些信號分別通過具有不同時延的光時延器件，使其獲得不同的時延；最后，再把這些信號經過一個復用器重新復合起來，即完成了時隙互換。圖8－5時分光交換

光信號的時延可通過光時延線來實現，但要得到精確的、可變的時延有較大的困難。對交換系統(tǒng)來講，希望在不同時刻實現不同輸入與輸出的光連接，即在各個不同時刻，同一時隙的光信號可能要經歷不同的時延，要求具有可變時延的光時延線，較為復雜；另外，時隙交換是通過時延來實現的，會使信息的時延增加，使系統(tǒng)性能下降。圖8－6波長變換器8.3.3波分光交換

密集波分復用是光纖通信中的一個趨勢。它利用光纖的寬帶特性，在1550nm波段的低損耗窗口中復用多路光信號，大大提高了光纖的通信容量。波分光交換就是將波分復用信號中任一波長λi變換成另一波長λj。注意，這里的波分光交換與波長路由不同。后者利用波長的不同來實現選路，即實現空分交換，其中不包含波長交換功能。與時分光交換類似，波分光交換所需的波長變換器也只能先用波分解復用器件將波分信道空間分割開，對每一波長信道分別進行波長轉換，然后再把它們復用起來輸出，如圖8－6所示。目前實現波長轉換有三種主要方案，一種是利用O/E/O波長變換器，即光信號首先被轉換為電信號，再用電信號來調制可調諧激光器，調節(jié)可調諧激光器的輸出波長，即可完成波長轉換功能，此技術最為成熟，容易實現，且光電變換后還可進行整形、放大處理。但是由于其間經過了光電和電光變換、整形和放大處理，失去了光域的透明性，帶寬也受檢測器和調制器的限制。第二種是利用行波半導體放大器的飽和吸收特性，由半導體光放大器交叉增益調制效應或交叉相位調制效應，實現波長變換。第三種是利用半導體光放大器中的四波混頻效應，具有高速率、寬帶寬和良好的光域透明性等優(yōu)點。8.3.4碼分光交換

光碼分復用（OCDMA）是一種擴頻通信技術，不同用戶的信號用互成正交的不同碼序列來填充，經過填充的用戶信號可調制在同一光載波上在光纖信道中傳輸，接收時只要用與發(fā)方向相同的碼序列進行相關接收，即可恢復原用戶信息。由于各用戶采用的是正交碼，因此相關接收時不會構成干擾。由于采用不同的擴頻碼序列對碼元進行填充，因此關鍵是擴頻編解碼。碼分光交換的原理就是將某個正交碼上的光信號交換到另一個正交碼上，實現不同碼字之間的交換。

碼分光交換與時分光交換相比不需要同步，圖8－7中其OCDMA編碼主要完成的功能是用不同的正交碼來對光比特或光分組進行填充，星形耦合器用于將信息送到所有的輸出端口。圖8－7光碼分交換原理8.3.5復合光交換

復合光交換技術是指將以上幾種光交換技術有機地結合，根據各自特點合理使用，完成超大容量光交換的功能。例如，將空分和波分光交換技術結合起來，總的交換量等于它們各自交換量的乘積。

常用的復合光交換方式有：空分+時分、空分+波分、空分+時分+波分等。空分+時分光交換單元需要時間復用的空分光交換模塊和空間復用的時分光交換模塊，分別用S和T表示；空分+波分光交換需要波長復用的空分光交換模塊和空間復用的波分光交換模塊，分別用S和W表示；用S、T和W三種交換模塊可以組合成空分+時分+波分光交換單元，組合形式有WTSTW、TWSWT、STWTS、TSWST、SWTWS和WSTSW六種。

8.4全光網絡節(jié)點

8.4.1光交叉連接器OXC

1.OXC的性能指標

OXC要完成兩個主要功能：光通道的交叉連接功能和本地上下路功能。本地上下路功能可以使某些光通道在本地下路，進入本地網絡或直接經過光電變換后送入SDH層的DXC，由DXC對其中的電通道進行處理。同時，允許本地的光通道上路，復用到輸出鏈路中傳輸。評價OXC結構時應考慮以下主要性能指標：

（1）支持波長通道還是支持虛波長通道。根據OXC能否提供波長變換功能，光通道可以分為波長通道和虛波長通道。波長通道是指OXC沒有波長變換功能，光通道在不同的光纖段中必須使用同一波長。這樣，為了建立一條波長通道，光網絡必須找到一條路由，在這條路由的所有光纖段中，有一個共同的波長是空閑的。如果找不到這樣一條路由，就會發(fā)生波長阻塞。虛波長通道是指OXC具有波長變換功能，光通道在不同的光纖可以占用不同的波長，從而提高了波長的利用率，降低了阻塞概率。（2）阻塞特性。根據交換網絡的阻塞特性可將OXC分為絕對無阻塞型、可重構無阻塞型和阻塞型三種。由于光通道的傳輸容量很大，阻塞對系統(tǒng)性能的影響非常大，因此OXC結構最好為絕對無阻塞型。當不同輸入鏈路中同一波長的信號要連接到同一輸出鏈路時，只支持波長通道的OXC結構會發(fā)生阻塞，但這種阻塞可以通過選路算法來預防。而可重構無阻塞是指如果沒有經過合理優(yōu)化配置就會發(fā)生堵塞的情況。（3）鏈路模塊性。考慮到通信業(yè)務量的增長和建設OXC的成本，OXC結構應該具有模塊性。這樣可以做到：當業(yè)務量比較小時，OXC只需很小的成本就能提供充分的連接性；而當業(yè)務量增加時，在不中斷、改動現有連接的情況下就可實現節(jié)點吞吐量的擴容。如果除了增加新模塊外，不需改動現有的OXC結構，就能增加節(jié)點的輸入/輸出鏈路數，則稱這種結構具有鏈路模塊性。這樣就可以很方便地通過增加節(jié)點數來進行網絡擴容。（4）波長模塊性。如果除了增加新模塊外，不需改動現有OXC結構，就能增加每條鏈路中復用的波長數，則稱這種結構具有波長模塊性。這樣就可以很方便地通過增加每條鏈路的容量來進行網絡擴容。

（5）廣播發(fā)送能力。如果輸入光通道中的信號經過OXC節(jié)點后，可以被廣播發(fā)送到多個輸出的光通道中，稱這種結構具有廣播發(fā)送能力。這種能力在一些新業(yè)務中是必要的。（6）成本。成本是決定將來哪種結構占主要地位的關鍵因素之一。在節(jié)點的輸入/輸出光通道數一定時，所需的器件越少、越便宜，則成本越低。在下面的討論中主要考慮光開關、復用/解復用器、可調諧濾波器和波長變換器，而忽略較為便宜且性能相對較差的星形耦合器等器件。

2.OXC節(jié)點結構的分析與比較

OXC的光交換模塊中可采用兩種基本交換機制：空間交換和波長交換。實現空間交換的器件有各種類型的光開關，它們在空間域上完成入端到出端的交換功能；實現波長交換的器件是指各種類型的波長變換器，它們可以將信號從一個波長上變換到另一個波長上，實現波長域上的交換。另外，光交換模塊中還廣泛使用了波長選擇器，它完成選擇WDM信號中一個或多個波長的信號通過，而濾掉其他波長信號的功能。這些器件的不同組合可以構成不同結構的OXC。根據選路功能主要是由哪一種器件實現的，OXC可分為兩大類：基于空間交換的OXC和基于波長交換的OXC。目前已提出的OXC結構有很多種，且由于器件的相互可替代性，它們又可演化為更多種類的結構。

1）基于空間交換的OXC結構

（1）基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對的OXC結構。圖8－8所示為兩種基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對的OXC結構。它利用波分解復用器將鏈路中的WDM信號在空間上分開，然后利用空間光開關矩陣在空間上實現交換。完成空間交換后各波長信號直接經波分復用器復用到輸出鏈路中。圖8－8(a)所示結構中無波長變換器，因此它只能支持波長通道；圖8－8(b)所示結構中每個波長的信號經過波長變換器實現波長交換后，再復用到輸出鏈路中，因此它支持虛波長通道。圖8－8基于空間光開關矩陣和波分復用/解復用器對的OXC結構假設節(jié)點有Nf條輸入/輸出鏈路，每條鏈路中復用同一組M個波長，空間光開關矩陣的交換容量是N×N（N≥Nf），每個光開關矩陣有N-Nf個端口用于本地上下路功能，與DXC相連。在下面的討論中，設N＝Nf＋1，即每個節(jié)點共可上下M路信號。圖8－8(a)所示結構需要Nf個復用/解復用器對，M個N×N空間光開關矩陣，即MN2個交叉點。當網絡的業(yè)務量比較小時，每條鏈路中需要復用的波長數可能就比較少，這時OXC中的M個開關矩陣就不用全部配置上，從而使建網初期的投資比較小。隨著業(yè)務量的增加，當波長數需要增加時，只需增加相應數量的開關矩陣。因此這種結構具有波長模塊性。但是即便最初OXC不需要Nf條輸入/輸出鏈路，為了滿足將來容量的要求，每個開關矩陣也必須配置成N×N，即開關矩陣的大小不能隨輸入/輸出鏈路數的變化而變化，所以這種結構不具有鏈路模塊性。由于使用的是波分復用/解復用器對，一個輸入的光信號只能惟一地被交叉連接到一條輸出光通道中，而不能被廣播發(fā)送到多條輸出光通道中，因此它不具有廣播發(fā)送能力。在圖8－8(b)所示結構中，由于任一輸入鏈路中的任一波長可能需要交換到任一輸出鏈路中的任一波長上，因此這種結構的光開關矩陣必須實現MN×MN絕對無阻塞交換，最多時需要M2N2個交叉點。另外，這種結構還需要Nf個波分復用/解復用器對，MNf個波長變換器。在OXC的最終設計容量M和N確定下來后，MN×MN這個開關矩陣就定下來了。即使所需業(yè)務量比較小，開關矩陣也不能減小，因此它既無波長模塊性，也無鏈路模塊性，但它支持虛波長通道。與圖8－8(a)所示結構一樣，它也不具有廣播發(fā)送能力。（2）基于空間光開關矩陣和可調諧濾波器的OXC結構。圖8－9所示為兩種基于空間光開關矩陣和可調諧濾波器的OXC結構，它們利用耦合器+可調諧濾波器完成將輸入的WDM信號在空間上分開的功能，經過空間光開關矩陣和波長變換器（見圖8－9（b））后，再由耦合器將各個波長復用起來。圖8－9基于空間光開關矩陣和可調諧濾波器的OXC結構圖8－9(a)所示結構中無波長變換器，只能支持波長通道。它需要的器件有M個N×N開關矩陣和MNf個可調諧濾波器。與圖8－8（a）結構相似，它具有波長模塊性，但不具有鏈路模塊性。由于它使用可調諧濾波器來選出某一波長的信號，只要將一條鏈路對應的多個可調諧濾波器調諧到同一波長上，即可將這一信號廣播發(fā)送到多條輸出鏈路中，因此它具有廣播發(fā)送能力。

圖8－9(b)所示結構僅僅比圖8－9（a）所示結構增加了一個波長變換器，從而可支持虛波長通道。它的其他性能與圖8－9(a)所示結構完全相同。（3）基于分送耦合開關的OXC結構。分送耦合開關是一種新型光開關，它由1×2光開關和耦合器構成，由其構成的兩種OXC結構如圖8－10所示。由于分送耦合開關可將多個輸入波長耦合到一個輸出端，也可將一個輸入波長廣播發(fā)送到多個輸出端，因此使得這兩種OXC結構用波分解復用器就可實現廣播發(fā)送能力，比使用可調諧濾波器減小了損耗，降低了成本。圖8－10結構中含有波長變換器，故它們都支持虛波長通道。其中圖8－10(a)所示結構具有波長模塊性，但不具有鏈路模塊性；由于圖8－10(b)所示結構中每條輸入/輸出鏈路對應一個M×N分送耦合開關，增加一條鏈路只需增加一個波分解復用器、M個波長變換器、一個分送耦合開關和一個耦合器，因此其具有鏈路模塊性，但不具有波長模塊性。圖8－10基于分送耦合開關的OXC結構

(4）基于平行波長開關的OXC結構?；谄叫胁ㄩL開關的OXC結構如圖8－11所示。它的每條輸入鏈路對應一個波長開關，每個波長開關由N個1×M星形耦合器、M個N×1空間交換矩陣、M個可調諧濾波器、M個波長變換器和一個M×1星形耦合器組成。它將輸入的每路WDM信號都耦合到所有的支路中，先由N×1光開關選出所需的輸入鏈路，再由可調諧濾波器選出所需的波長，這樣就可以選出任一輸入鏈路中任一波長的信號了。在此之后，再由波長變換器完成波長交換，與其他波長耦合到輸出鏈路中。圖8－11基于平行波長開關的OXC結構這種結構支持虛波長通道。它主要需要MN個N×1光開關（MM個交叉點）、MN個可調諧濾波器和MN個波長變換器。當需要增加鏈路數時，只需增加一個波長開關，因此這種結構具有鏈路模塊性，但不具有波長模塊性。由于使用耦合器進行分路，因此它具有廣播發(fā)送能力。

2）基于波長交換的OXC結構

（1）基于陣列波導光柵復用器的多級波長交換OXC結構。這種結構巧妙地利用了陣列波導光柵復用器的特性，將多級的波長變換器級聯(lián)起來，完全在波長域上實現光通道的交換，如圖8－12所示。圖8－12基于陣列波導光柵復用器的多級波長交換OXC結構一個陣列波導光柵復用器可同時實現波分復用和解復用的功能，并且將相隔寬度為自由譜寬整數倍的多個波長復用到一個輸出端。圖8－12中，1×1波長變換器由一個解復用器、M個波長變換器和一個耦合器構成，完成將M個輸入波長變換為R個內部波長中某個波長的功能。當R≥［(2M-1)/N］×N時，這種結構就可實現絕對無阻塞的虛波長通道交叉連接，［x］表示大于或等于x的最小整數。由圖8－12可知，它具有波長模塊性，但不具有鏈路模塊性。如果波長變換器中使用的是解復用器，它不具有廣播發(fā)送能力；如果使用的是可調諧濾波器，則具有廣播發(fā)送能力。這種結構需要2個陣列波導光柵復用器和3N個1×1波長變換器，后者相當于3N個解復用器和3MN個波長變換器。

這種結構也有兩種改進形式。它們通過增加波長變換器數和/或空間光開關數來減少所需的內部波長數，降低了對波長變換器的性能要求。在這兩種結構中，當R≥［M/N］×N時，就可實現絕對無阻塞的虛波長通道交叉連接。（2）完全基于波長交換的OXC結構。圖8－13所示是這種支持虛波長通道的結構。其所有輸入鏈路中的WDM信號首先被波長變換器轉換成MN個不同的內部波長，然后通過一個大耦合器送到MN條支路中，由可調諧濾波器選出一個所需的波長，再由波長變換器轉換成所需的外部波長與其他波長復用到輸出鏈路中。圖8－13完全基于波長交換的OXC結構這種結構主要需要Nf個上述的1×1波長變換器、MNf個一般波長變換器和MNf個可調諧濾波器，而不需要空間交換器件。由于增加一條輸入/輸出鏈路只需增加M個可調諧濾波器、M+1個波長變換器、一個1×1波長變換器和一個耦合器，每條鏈路增加一個波長只需增加N個可調諧濾波器和N個波長變換器，因此它不僅具有鏈路模塊性和波長模塊性，而且還具有廣播發(fā)送能力。它的缺點是對波長變換器和可調諧濾波器的性能要求很高，因為它們的工作范圍需要覆蓋所有MN個內部波長。

為了防止這種結構中由于大耦合器的失效引起整個OXC的癱瘓，可以使用Nf個1×M耦合器和Nf個N×M耦合器代替圖8－13中的大耦合器，從而提高系統(tǒng)的可靠性，并使系統(tǒng)的升級和維護更加方便。

3.OXC結構的比較與討論

如前所述，支持虛波長通道的OXC能夠充分利用有限的波長資源，提高波長重用效率，但是目前全光波長變換器的實用化還取決于技術的成熟程度。如果波長變換器采用光電、電光轉換的形式實現，將限制光網絡的透明性（如限制了最高速率）。因此，是否采用波長變換器和采用何種波長變換器仍需根據器件的發(fā)展水平和系統(tǒng)的實際需要來決定。在不采用波長變換器的結構中，圖8－8（a）所示結構最簡單、實用。圖8－9所示結構雖然具有廣播發(fā)送能力，但耦合器+可調諧濾波器的損耗大于波分復用器，濾波性能也差一些，因此其傳輸性能不如圖8－8所示結構。如果分送耦合開關的性能滿足要求，圖8－10所示的兩種結構很有優(yōu)勢。由于可用波長數的有限性，將來網絡擴容將更多地通過增加鏈路數來進行，因此鏈路模塊性更為重要，即圖8－10（a）所示結構更可能實用。圖8－11所示結構的缺點是損耗太大，需要光放大器進行補償，影響了傳輸性能并提高了成本。圖8－12和圖8－13所示的兩種結構都是利用內部波長的概念在波長域上實現交換的，它們的缺點是對波長變換器和可調諧濾波器的要求過高。光交叉連接是WDM全光網的核心功能之一，上述的討論主要是針對OXC節(jié)點的光通道交叉連接實現的，并對各種實現方案作了簡要的比較。當然，實用的OXC節(jié)點一般還應包括光監(jiān)控模塊、光功率均衡模塊、光放大模塊，具有完善的網絡管理系統(tǒng)，不僅能對網元實現監(jiān)控與管理，并能實施波長路由算法，實現網絡的動態(tài)重構和故障的自動恢復。同時，光交換模塊應盡可能滿足各種應用，如有限廣播功能等。從另一方面考慮，OXC的研究應集中體現WDM全光網的透明性、靈活性和生存性，充分考慮設備的實用性、可靠性、先進性和可升級性。在實用環(huán)境下，OXC節(jié)點一般是同其他的OXC節(jié)點組成骨干網，同時又要和本地網通信，實現本地網與骨干網的信息交流。

總之，隨著WDM技術和相應器件的成熟，目前的傳送網正朝著以WDM為基礎的光傳送網方向發(fā)展，而OXC正是全光傳送網中的一類關鍵網元設備，在干線網中發(fā)揮著重要的路由調度、保護/恢復等作用，屬于一種高端設備。8.4.2光分插復用器OADM

隨著WDM系統(tǒng)的廣泛使用，人們發(fā)現WDM技術在提高傳輸能力的同時，還具有無可比擬的聯(lián)網優(yōu)勢。光分插復用器（OADM）作為光傳送網組網的重要器件，它的功能是從傳輸設備中有選擇地下路通往本地的光信號，同時上路本地用戶發(fā)往另一節(jié)點用戶的光信號，而不影響其他波長信道的傳輸，也就是說，OADM在光域內實現了傳統(tǒng)SDH設備中的電分插復用器在時域中的功能，相比較而言，它更具有透明性，可以處理任何格式和速率的信號，這一點比電的ADM更優(yōu)越，使整個光纖通信網絡的靈活性大大提高。一般來說，OADM結構包括解復用、分插控制濾波單元及復用單元。如前面所述，在解復用單元中并不意味著所有波長都要從光纖中解復用，OADM節(jié)點用解復用器解復用需要下路的光波長（λd），同時把要上路的波長（λa）經過復用器復用到光纖上傳輸。用不同的方法實現解復用和復用就構成不同的OADM結構。目前已有多種OADM方案，但總的來說可以分為可重構型和非重構型兩種。前者主要采用復用器/解復用器以及固定濾波器等無源光器件，在節(jié)點上下固定一個和多個波長，也就是說節(jié)點的路由是確定的。后者采用光開關、可調諧濾波器等光器件，能動態(tài)調節(jié)OADM節(jié)點上下話路的波長，從而達到光網絡動態(tài)重構的能力。相比較而言，前者缺乏靈活性，但性能可靠且沒有時延；后者結構復雜且具有時延，但可以使網絡的波長資源得到良好的分配。從90年代提出光波長上下話路開始，到目前為止，人們提出了很多種OADM方案，這些方案很大程度上取決于光的新器件的開發(fā)和研制，特別是無源光器件，這些器件的性能最終決定了OADM的一些主要性能參數，比如插入損耗、通道之間的隔離度以及上下路的時延等。

1）分波器+空間交換單元+合波器

在這種方案中，分波器可以是普通的解復用器，空間交換單元一般采用光開關和光開關陣列，合波器可以采用耦合器或復用器，因此整個OADM的串擾水平主要是由解復用器所決定的，目前解復用器可以做到的隔離度達到25dB/0.8nm以上，因此可以滿足系統(tǒng)的要求。圖8－14和圖8－15是對這種方案的具體實現。這種方案的優(yōu)點在于結構簡單，對上下話路的控制比較方便，特別是圖8－15所示的情況，對于采用1×8的解復用器，則8×8的光交叉矩陣使光波長具有無堵塞交叉能力。由于采用了光轉發(fā)器，任意波長光信號均可以插入。開關的使用使OADM在獲得調諧能力的同時，也帶來時延和插入損耗問題，現在的機械式光開關的響應速度在毫秒（ms）量級，鈮酸鋰開關的響應時間在微秒（μs）量級，但它的插入損耗比機械光開關大得多。圖8－14基于解復用器和光開關的OADM圖8－15基于解復用器和開關陣列的OADM

2）耦合單元+濾波單元+合波器

這種類型的OADM結構簡單，所用的器件方便可得，其中耦合單元一般為普通的耦合器或光環(huán)形器等，濾波單元有光纖光柵（FBG）、法－伯腔（F－P）等濾波器，合波器為普通的耦合器或復用器。這類方案的OADM性能主要取決于濾波單元的性能，就目前的器件水平，光纖光柵的隔離度高于20dB/0.8nm，而F－P腔的隔離度性能更好，可以達到40dB/0.8nm，但前者溫度性能比較好，比較容易做到溫度補償，而后者的波長隨溫度的漂移較大，圖8－16和圖8－17給出了此類方案的兩個典型的例子。圖8－16基于光柵和開關的OADM圖8－17基于F－P腔濾波器的OADM圖8－16所示的方案是目前較為普遍采用的一種OADM結構，輸入WDM信號經開關選路，送入一個光纖光柵。每路的光柵對準一個波長，被光柵反射的波長經光環(huán)形器下路到本地，其他輸入的WDM信號波長通過光柵經第二個光環(huán)形器與本地節(jié)點的上路信號波長合波，繼續(xù)向前傳輸。這個方案同樣可以根據開關和光柵來任意選擇上下話路的波長，但開關的使用帶來了和第一類方案同樣的缺點，即時延和損耗問題。

圖8－17是采用F－P腔濾波器實現的OADM結構方案。在這種方案中輸入的WDM信號經F－P腔濾波器后，下路需要的波長到本地節(jié)點，其他波長被反射后繼續(xù)向前傳輸。本地節(jié)點上路的業(yè)務，使用與下路相同的波長上路至輸出線上。這個方案一個突出的優(yōu)點在于F－P腔濾波器的連續(xù)可調性，因此可以根據需要上下路任意的波長。它的不足之處是前面提到的對溫度的不穩(wěn)定性。

3）聲光可調諧濾波器（AOTF）

聲光可調諧濾波器（AOTF）是現在研究的熱點之一，它本身具有良好的特性，包括調諧范圍寬、調諧速度快以及隔離度高等特性，但是它存在偏振敏感性問題，這對實用是一個很大的限制。

如圖8－18所示，上路波長光信號和輸入的WDM信號中同波長光信號的偏振方向垂直，它們進入AOTF后，輸入的WDM信號經偏振分束器（PBS）分成TM模和TE模后進入聲波波段選頻f控制的模式轉換單元，選頻f針對不同的下路波長進行調諧。如下路λ1，選頻f調到一個相應的頻率，當WDM信號經過模式轉換單元時，波長λ1的光的TE模和TM模發(fā)生轉換，TE模變?yōu)門M模，TM模變?yōu)門E模，經下一個PBS后從下路端口輸出到本地，其他的WDM波長沒有發(fā)生模式變換從輸出端口到輸出光纖，而上路波長經模式轉換單元后也從輸出端口輸出到光纖上。目前，基于AOTF的OADM的調諧速度可以達到μs量級，在1550nm波段可調諧選路的帶寬最大可達到25nm，相鄰波長的隔離度可達到35dB/0.8nm以上。圖8－18基于AOTF的OADM圖8－19是這種方案的一種簡化變形形式。在這種方案中，上下話路的波長是固定不可調諧的，對相鄰波長的隔離度（1550nm）在22dB/0.8nm以上。透過波長的泄漏小于-30dB。圖8－19基于PBS和FBG的OADM

4）波長光柵路由器（WGR）

WGR是一種光柵型的波長路由器，具有雙向性，即一個方向輸入為解復用方式，則另一個方向輸入為復用方式。

如圖8－20所示，以N×N的WGR為例，它的輸出端口解復用下來的波長次序與輸入端口有關，一般是這樣的：假設WDM信號有對應于WGR的N個波長，輸入和輸出端口排序分別為1~N，輸出端口1~N的解復用波長分別為λ1~λN，當WDM波長信號從輸入端口1進入時，輸出端口1~N解復用的波長依次為λ1~λN，當從輸入端口2進入時，輸出端口1~N的解復用波長依次為λN，λ1~λN-1依次類推，因此在WGR的輸入端用光開關來選擇WDM信號的不同輸入口，由此來決定下路的波長，實現OADM的可調諧性。上路的信號與通過的信號進入WGRB以復用方式合波為WDM信號，經選擇開關進入到輸出光纖。這種方案的一種簡化方式就是WGRB和后面的1×N光開關用一個N×1的耦合器來代替。這種方案能做到相鄰通道的隔離度在25dB/1.6nm以上。同樣也可以用這種方案同時下路多路波長。還有采用WGR與2×2的光開關組合實現OADM，但相鄰通道的間隔低于20dB/1.6nm。圖8－20基于WGR的OADM圖8－21是由陣列波導光柵（AWG）、光濾波器及光環(huán)形器組成的雙向OADM，這是一種新型的OADM結構。AWG是一種類似于WGR的器件，這種OADM最大的優(yōu)點是它具有雙向傳輸和上下路的功能。稍作結構變換就能適用于WDM自愈環(huán)形網，但它沒有波長模塊性。圖8－21基于AWG、光濾波器及光環(huán)形器組成的OADM在上面討論的OADM的四種實現結構中，主要介紹了如何實現光的上下路功能，相比較而言，由于器件的原因、實現的方便與否及性能優(yōu)劣，分波器+空間交換單元+合波器和耦合單元+濾波單元+合波器兩種方案更為看好。

總之，OADM因其良好的性能、簡單的結構、相對低的成本以及靈活的組網方式，一直吸引著人們的注意力。雖然現在很難做到像SDH設備那樣在不同等級上靈活的交叉和分插，但在目前的情況下，實現對傳統(tǒng)的點對點WDM干線做中間的上下業(yè)務，OADM仍然是一種很好的選擇。而且在未來的全光WDM網絡中，OADM將會有其更大的應用范圍。8.4.3全光波長變換器

眾所周知，波長變換器是解決全光網中波長路由競爭的關鍵器件，是充分發(fā)揮WDM帶寬資源的必要手段。為了對波長變換的用途和作用有一個直觀的了解，首先讓我們來考慮圖8－22所示的網絡，它包含兩個交叉連接節(jié)點和5個接入點（A到E）。若要建立兩節(jié)點之間的全光連接，例如A和C的連接，如果沒有波長變換器，這條光路上的所有連接必須采用同一個波長，這就是所謂的波長連續(xù)性制約。對于電路交換網而言，僅當該級別的鏈路容量都被占用時，才會發(fā)生阻塞，而對于波長路由網絡，卻遠非如此。如圖8－23（a）所示，在網絡中建立了兩個光通道，節(jié)點1和2之間采用λ1波長，節(jié)點2和3之間的波長是λ2?，F在假設要在1、3之間建立一條光通道，即使節(jié)點1、3之間的每個鏈路都有空閑的波長也不一定能建立這個光通道，這是因為在兩個鏈路上可得到的波長是不同的。因此，與電路交換網絡相比，波長路由網絡將遭受更大的阻塞。圖8－22全光波長路由網絡圖8－23波長連續(xù)性限制如果能在中間節(jié)點進行波長變換，從一個波長變換到另一個波長，對光網絡將是非常有利的。如圖8－23（b）所示，節(jié)點2的波長變換器把波長從λ2變到λ1，在節(jié)點1、2中間應用λ2波長，在節(jié)點2、3中間應用λ1波長，這樣，從節(jié)點1到節(jié)點3的光通道便可建立。在含有波長變換器的網絡中，光通道能在不同的鏈路上用不同的波長建立，從而大大提高網絡的靈活性，消除光通道的波長沖突。引入波長變換技術，可以實現波長的再利用，更有效地進行路由選擇，降低網絡阻塞率，從而提高WDM網的靈活性和可擴充性。波長變換器對WDM光網絡的性能究竟有多大的改善，是近年來的一個熱點課題?，F在比較一致的觀點是：波長變換器對一個波長數量固定且業(yè)務量接近飽和的網絡作用并不大，對集中管理的網絡和環(huán)形網的影響也不明顯，而對大容量的網格形網，波長變換器的加入卻能大大降低網絡的阻塞率。如果節(jié)點的數目加大，效果會更明顯。事實上，波長變換器的作用與WDM光網絡的節(jié)點數、波長數、波長從源到宿所經過的節(jié)點數及業(yè)務量都密切相關。幾種主要的波長變換器的類型和原理如下：

（1）光/電/光型波長變換器，即光信號經光/電轉換變成電信號，電信號再調制所需波長的激光器，從而實現波長變換。由于光/電變換技術已很成熟，對信號具有再生能力，且具有輸入動態(tài)范圍較大、不需光濾波器、對輸入偏振不敏感等許多優(yōu)點，是目前惟一的一種非常成熟的波長變換器。但是，由于EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的大量使用和人們對全光網的憧憬，網絡運營者都盡量保持光層的透明性，避免光/電變換，因此人們現在主要致力于全光波長變換器的研究。（2）采用半導體光放大器的交叉增益調制（SOAXGM）特性來實現波長變換，是目前研究較多的一種波長變換器。它利用半導體光放大器的增益飽和特性，將泵浦光和探測光都注入到SOA中。強泵浦光使SOA增益發(fā)生飽和，從而使連續(xù)的探測光受到調制，這樣，就把泵浦光上的信號