2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》1光交換技術(shù)所謂光交換是指對(duì)光纖傳送的光信號(hào)直接進(jìn)行交換。與電子數(shù)字程控交換相比，光交換不僅無需在光纖傳輸線路和交換機(jī)之間設(shè)置光端機(jī)進(jìn)行光／電（O／E）、電／光（E／O）變換，而且在交換過程中還能充分發(fā)揮光信號(hào)的高速、寬帶和無電磁感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，可以保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和提供靈活的信號(hào)路由平臺(tái)。也就意味著，在未來的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)內(nèi)信號(hào)的流動(dòng)沒有光/電轉(zhuǎn)換的障礙，而是直接在光域內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸、交換、復(fù)用、路由選擇、監(jiān)控以及生存性保護(hù)（即全光網(wǎng)）。本章主要介紹光交換技術(shù)概述、光交換器件、光交換原理以及自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)四部分內(nèi)容。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》2第七章光交換技術(shù)3光交換原理光交換器件2光交換技術(shù)概述1自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)42025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》3第七章光交換技術(shù)7.1光交換技術(shù)概述

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》4光電混合網(wǎng)的組成光電混合網(wǎng)電子節(jié)點(diǎn)光節(jié)點(diǎn)邊緣電網(wǎng)絡(luò)光傳輸系統(tǒng)核心光網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有光電混合網(wǎng)20世紀(jì)70年代后期光纜代替電纜進(jìn)入通信網(wǎng)后，電通信網(wǎng)也隨之成為新一代的通信網(wǎng)絡(luò)—光電混合網(wǎng)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》5光交換的必要性

現(xiàn)有的光電混合網(wǎng)由光傳輸系統(tǒng)和電子節(jié)點(diǎn)組成。一方面在光傳輸系統(tǒng)，光信號(hào)復(fù)用大大提高了光纖的傳輸容量。目前可用于超高速光纖網(wǎng)絡(luò)的復(fù)用技術(shù)主要有：光波分復(fù)用、光頻分復(fù)用、光時(shí)分復(fù)用、光碼分復(fù)用、副載波復(fù)用等，尤其是密集波分復(fù)用技術(shù)的出現(xiàn)，使光傳輸系統(tǒng)能充分利用光纖的巨大帶寬資源來滿足各種通信業(yè)務(wù)爆炸式增長的需要。另一方面，電子節(jié)點(diǎn)處的交換仍然采用電交換技術(shù)，不僅開銷巨大，而且必須在中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，無法充分利用DWDM帶寬資源和強(qiáng)大的波長路由能力。因此網(wǎng)絡(luò)瓶頸已從傳輸環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到交換環(huán)節(jié)上。為了克服光網(wǎng)絡(luò)中的電子瓶頸，具有高度生存性的全光網(wǎng)絡(luò)成為寬帶通信網(wǎng)未來發(fā)展目標(biāo)。而光交換技術(shù)作為全光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個(gè)重要支撐技術(shù)，它在全光通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》6光交換技術(shù)的分類光電路交換由電路交換而來建立、連接、拆除三個(gè)步驟控制簡單業(yè)務(wù)時(shí)延小不能高效傳輸突發(fā)性強(qiáng)的IP業(yè)務(wù)承載和交換用戶信息

光分組交換或稱包交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)較大時(shí)延及其抖動(dòng)根據(jù)交換粒度不同可分為：OPS、OBS、OMPLS2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》7光交換技術(shù)的分類復(fù)用方式空分光交換技術(shù)；時(shí)分光交換技術(shù)；波分光交換技術(shù)；碼分光交換技術(shù)；

ATM光交換技術(shù)；復(fù)合光交換技術(shù)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》8第七章光交換技術(shù)7.2光交換器件

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》9光開關(guān)光開關(guān)是一種具有一個(gè)或多個(gè)可選擇的傳輸窗口，可對(duì)光傳輸線路或集成光路中的光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換或邏輯操作的器件。光開關(guān)在光網(wǎng)絡(luò)中起到十分重要的作用，主要用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的接通或斷開。根據(jù)工作原理可分為機(jī)械式、MEMS式和集成光波導(dǎo)式三大類。依據(jù)光開關(guān)利用光自由度的方式，光開關(guān)可分為：空分型、波分型、時(shí)分型、自由空間型。依據(jù)光開關(guān)的交換介質(zhì)來分，光開關(guān)可分為自由空間交換光開關(guān)、波導(dǎo)光開關(guān)、全光開關(guān)和其它類型的開關(guān)。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》10集成電光波導(dǎo)光開關(guān)集成電光波導(dǎo)光開關(guān)中，使用最多的是馬赫-澤德干涉儀(MZI)，它由一對(duì)平行的條波導(dǎo)以及分布在條波導(dǎo)上面的表面電極構(gòu)成，如圖所示。當(dāng)電極外加大小相等、方向相反的偏壓后，出現(xiàn)相位失配，由于相位的變化，引起在波導(dǎo)耦合器中的光發(fā)生干涉現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光的開關(guān)或調(diào)制。這種器件的優(yōu)點(diǎn)是插入損耗小（0.5dB），穩(wěn)定性好，可靠性高，成本低，適合作大規(guī)模集成，但是它的響應(yīng)時(shí)間比較慢（1～2ms）。利用這種器件已制成空分交換系統(tǒng)用的8*8光開關(guān)。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》11耦合波導(dǎo)光開關(guān)耦合波導(dǎo)開關(guān)由兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端和一個(gè)控制電極組成。耦合波導(dǎo)開關(guān)的結(jié)構(gòu)和工作模式如圖所示。襯底采用鈮酸鋰（LiNbo3）材料，其折射率隨外界電場(chǎng)的變化而變化。在鈮酸鋰基片上進(jìn)行鈦擴(kuò)散以形成兩個(gè)相距很近的光通路，隨耦合系數(shù)、平行波導(dǎo)的長度和兩波導(dǎo)之間的相位差變化，通過這兩條通路的光束將發(fā)生能量交換。當(dāng)控制端不加電壓時(shí)，在兩個(gè)通道上的光信號(hào)都會(huì)完全耦合到另一個(gè)通道上去，從而形成光信號(hào)的交叉連接狀態(tài)；當(dāng)控制端加上適當(dāng)?shù)碾妷汉螅詈系搅硪粋€(gè)通道上的光信號(hào)會(huì)再次耦合回原來的通道，從而相當(dāng)于光信號(hào)的平行連接狀態(tài)。耦合波導(dǎo)光開關(guān)響應(yīng)速度快（達(dá)到納秒級(jí)），非常適合于吉比特?cái)?shù)據(jù)的包交換，但其插入損耗較大，且用來制造硅器件的許多常規(guī)工藝不大適用于鈮酸鋰。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》12半導(dǎo)體光放大器用作光開關(guān)光放大器有兩大類：一類稱為光纖放大器；另一類是半導(dǎo)體光放大器。半導(dǎo)體光放大器可以對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行放大，并且通過偏置電信號(hào)控制它的放大倍數(shù)。如果偏置信號(hào)為零，那么輸入光信號(hào)就會(huì)被這個(gè)器件完全吸收，使輸出信號(hào)為零，相當(dāng)于把光信號(hào)關(guān)斷。當(dāng)偏置信號(hào)不為零時(shí)，輸入光信號(hào)就出現(xiàn)在輸出端上，相當(dāng)于讓光信號(hào)導(dǎo)通。因此，半導(dǎo)體光放大器開關(guān)具有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，可以用作光開關(guān)，如圖所示。半導(dǎo)體光放大器開關(guān)插入損耗小，有很寬的帶寬且易于集成。同樣，摻餌光纖放大器也可以用作光開關(guān)，只要控制泵浦光即可。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》13可調(diào)光濾波器波長可變的可調(diào)諧濾波器在波分復(fù)用和光交換系統(tǒng)中起著十分重要的作用。濾光器應(yīng)具有插入損耗低和偏振敏感性低的特點(diǎn)。常用的可調(diào)諧濾光器類型有：F-P（Febry－Perot）濾光器、M-Z濾光器、光纖布拉格（Bragg）光柵和電光、聲光可調(diào)諧濾光器（AOTF）等。這類器件重要用于波分/頻分光交換網(wǎng)絡(luò)。F-P濾光器的主體是一對(duì)由高反射率鏡面構(gòu)成的F-P諧振腔，通過改變腔長、材料折射率或入射角來改變諧振腔傳輸峰值的波長。AOTF的主體是聲光波導(dǎo)，它可以根據(jù)控制信號(hào)的不同，將一個(gè)或多個(gè)波長的信號(hào)從一個(gè)端口濾出，而其它波長的信號(hào)從另一個(gè)端口輸出，如圖所示。因此它可以看作波長復(fù)用的空間1×2光開關(guān)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》14波長轉(zhuǎn)換器另外一種用于光交換的器件是波長轉(zhuǎn)換器。最直接的波長變換是光\電\光變換，即將波長為λi的輸入光信號(hào)，由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后再去驅(qū)動(dòng)一個(gè)波長為λj的激光器，或者通過外調(diào)制器去調(diào)制一個(gè)波長為λj的輸出激光器，如圖所示。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》15光存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)包括信息的“寫入”和“讀出”過程。信息“寫入”就是利用激光的單色性和相干性，將要存儲(chǔ)的模擬或數(shù)字信息通過調(diào)制激光聚焦到記錄介質(zhì)上，使介質(zhì)的光照微區(qū)(直徑一般在微米量級(jí)以下)發(fā)生物理、化學(xué)等變化，從而實(shí)現(xiàn)信息的記錄效果。而信息“讀出”就是利用低功率密度的激光掃描信息軌道，利用光電探測(cè)器檢測(cè)信號(hào)記錄區(qū)與未記錄區(qū)反射率的差別，通過解調(diào)取出所要的信息的過程。光存儲(chǔ)器是時(shí)分光交換系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，它可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的存儲(chǔ)，以進(jìn)行光信號(hào)的時(shí)隙交換。常用的光存儲(chǔ)器有兩種：雙穩(wěn)態(tài)激光二極管和光纖延時(shí)線。雙穩(wěn)態(tài)激光器可用作光緩存器，但是它只能按位緩存，而且還需要解決高速化和容量擴(kuò)充等問題。光纖延時(shí)線是一種比較適用于時(shí)分光交換的光緩存器。它以光信號(hào)在其中傳輸一個(gè)時(shí)隙經(jīng)歷的長度為單位，光信號(hào)需要延時(shí)幾個(gè)時(shí)隙，就讓它經(jīng)過幾個(gè)單位長度的光纖延時(shí)線。未來大容量存儲(chǔ)器必須具備存儲(chǔ)密度高、存儲(chǔ)速率快、壽命長三大特點(diǎn)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》16第七章光交換技術(shù)7.3光交換原理

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》17空分光交換（SpaceOpticalSwitch）

功能：使光信號(hào)的傳輸通路在空間上發(fā)生改變。分類：一是基于波導(dǎo)技術(shù)的波導(dǎo)空分，另一個(gè)是使用自由空間光傳播技術(shù)的自由空分光交換。核心器件：光開關(guān)。最基本的空分交換網(wǎng)絡(luò)是2×2光交換模塊。空分光交換模塊有以下幾種：（1）鈮酸鉀晶體定向耦合器。（2）由四個(gè)1×2光交換器件組成的2×2光交換模塊，該1×2光交換器件可以由鈮酸鋰方向耦合器擔(dān)當(dāng)。（3）由四個(gè)1×1開關(guān)器件和4個(gè)無源分路/合路器組成的2×2光交換模塊，其中1×1開關(guān)器件可以是半導(dǎo)體激光放大器、摻鉺光纖放大器、空分光調(diào)制器，也可以是SEED器件、光門電路等。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》18基本的2×2空分光交換模塊在圖（a）所示的光交換模塊中，輸入信號(hào)只能在1個(gè)輸入端出現(xiàn)，而圖（b）所示的輸入信號(hào)可以在兩個(gè)輸入端都出現(xiàn)。用1×1、2×2等光開關(guān)為基本單元，并按不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可組成不同形式的交換網(wǎng)路。對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)的控制可以是電信號(hào)或光信號(hào)?？辗止饨粨Q直接利用光的寬帶特性，開關(guān)速度要求不高，所用光電器件少，交換網(wǎng)絡(luò)易于實(shí)現(xiàn)，適合中小容量交換機(jī)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》19空分光交換主要性能指標(biāo)基本光開關(guān)數(shù)和可集成度?；竟忾_關(guān)數(shù)和可集成度大致反映了交換單元的成本。阻塞特性。交換網(wǎng)絡(luò)的阻塞特性共分四種：絕對(duì)無阻塞型、廣義無阻塞型、可重排無阻塞型、有阻塞型。光路損耗。光路損耗與所需的光放大器數(shù)量有關(guān)，直接影響交換單元的成本和復(fù)雜性。它大致與交換網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)成正比。信噪比。由于光開關(guān)的開關(guān)特性不完善，存在一定的消光比，當(dāng)兩路光信號(hào)經(jīng)過一個(gè)光開關(guān)時(shí)，互相會(huì)有一部分能量耦合入另一信道中，造成串?dāng)_,引起信噪比下降。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》20時(shí)分光交換功能：時(shí)分光交換是以時(shí)分復(fù)用為基礎(chǔ)，用時(shí)隙交換原理實(shí)現(xiàn)光交換功能。要完成時(shí)分光交換，必須有時(shí)隙交換器完成將輸入信號(hào)一幀中任一時(shí)隙交換到另一時(shí)隙輸出的功能。

核心器件：時(shí)隙交換器（TSI,TimeSlotInterchange）2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》21時(shí)隙交換器圖（a），反饋結(jié)構(gòu)。光纖環(huán)的長度為1，使信號(hào)在環(huán)中循環(huán)。需要延時(shí)幾個(gè)時(shí)隙就讓光信號(hào)在環(huán)中循環(huán)幾圈。

圖（b），前饋結(jié)構(gòu)。不同的延時(shí)實(shí)用不同長度的單位延時(shí)線。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》22光緩存器電路交換中完成時(shí)隙交換需要有存儲(chǔ)器，相應(yīng)地在光交換中的完成時(shí)隙交換必須有光緩存器。雙穩(wěn)態(tài)激光器可用作光緩存器，但是它只能按位緩存，且還需要解次高速化和擴(kuò)大容量等問題。光纖延時(shí)線是一種比較適用于時(shí)分光交換的光緩存器，它以光信號(hào)在其中傳輸一個(gè)時(shí)隙時(shí)間經(jīng)歷的長度為單位，光信號(hào)需要延時(shí)幾個(gè)時(shí)隙，就讓它經(jīng)過幾個(gè)單位長度的光纖延時(shí)線，所以目前的時(shí)隙交換器都是由空間光開關(guān)和一組光纖延時(shí)線構(gòu)成的?？臻g光開關(guān)每個(gè)時(shí)隙改變一次狀態(tài)，把時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙在空間上分割開，對(duì)每一時(shí)隙分別進(jìn)行延時(shí)后，再復(fù)用到一起輸出。而對(duì)交換系統(tǒng)來講，希望在各個(gè)不同時(shí)刻，同一時(shí)隙的信號(hào)可能要經(jīng)歷不同的延遲，要求具有可變延遲的光延遲器。鑒于光時(shí)分系統(tǒng)與光傳輸系統(tǒng)很好配合構(gòu)成全光網(wǎng)，所以光時(shí)分交換機(jī)技術(shù)研究開發(fā)進(jìn)展很快，其交換速率幾乎每年提高一倍．然而開發(fā)大容量的時(shí)分交換系統(tǒng)還有許多關(guān)鍵性的技術(shù)難點(diǎn)沒有得到解決。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》23波分光交換原理：以波分復(fù)用原理為基礎(chǔ)，采用波長選擇或波長轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)交換功能的。因?yàn)樵诠饫w通信系統(tǒng)中，波分復(fù)用(WDM)或頻分復(fù)用(FDM)都是利用一根光纖來傳輸多個(gè)不同光波長或光頻率的載波信號(hào)來攜帶信息。所以一般先用波分解復(fù)用器件將波分信道空間分割開，然后對(duì)每一波長信道分別進(jìn)行波長變換，再把它們復(fù)用起來輸出，從而實(shí)現(xiàn)波分交換。核心器件：波長開關(guān)?？烧{(diào)波長濾波器和變換器是構(gòu)成波分光交換的基本元件。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》24波長轉(zhuǎn)換三種方案第一種是利用O/E/O波長變換器，即光信號(hào)首先被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再用電信號(hào)來調(diào)制可調(diào)諧激光器，調(diào)節(jié)可調(diào)諧激光器的輸出波長，即可完成波長轉(zhuǎn)換功能。這種方案技術(shù)最為成熟，易實(shí)現(xiàn)，且光電變換后還可進(jìn)行整形、放大處理。但是由于其間經(jīng)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(cè)器和調(diào)制器的限制。第二種利用行波半導(dǎo)體放大器的飽和吸收特性，利用半導(dǎo)體光放大器交叉增益調(diào)制效應(yīng)或交叉相位調(diào)制效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)波長變換。第三種利用半導(dǎo)體光放大器中的四波混頻效應(yīng)，具有高速率、寬帶寬和良好的光域透明性等優(yōu)點(diǎn)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》25波長變化法光交換圖（a）中波長選擇的任務(wù)可由法布里-珀羅（F-P）濾波器或相干檢測(cè)器來完成。圖（b）中波長變換的實(shí)現(xiàn)是從波分復(fù)用信號(hào)中檢出所需波長的信號(hào)，并把它調(diào)制到另一波長上去。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》26波長選擇法光交換2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》27光分組交換光分組交換（OPS）是分組交換技術(shù)向光網(wǎng)絡(luò)的融合，它是以光分組的形式來承載各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，光分組信號(hào)由凈荷和信頭或標(biāo)簽信號(hào)組成，其中凈荷的的傳輸和交換在光域中進(jìn)行，而信頭處理和控制在光域或電域中完成，從而實(shí)現(xiàn)交換容量和WDM的傳輸容量相匹配。同時(shí)實(shí)現(xiàn)光分組技術(shù)與OXC、MPLS等新技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與資源的合理利用。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》28光分組交換網(wǎng)絡(luò)分類及參考模型分類：同步網(wǎng)絡(luò)和異步網(wǎng)絡(luò)。參考模型：

IP層：IP層是透明光分組網(wǎng)絡(luò)層（OTP）的用戶層，并涉及到管理與控制的有關(guān)內(nèi)容。

透明光分組網(wǎng)絡(luò)層（OTP）：OTP層接收來自IP層的光分組，對(duì)比特率和底層傳輸方式透明，提高了WDM光網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率和靈活性。物理層：物理層通過WDM和OXC完成光域內(nèi)透明路由和傳輸。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》29OPS節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)通用OPS節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。關(guān)于OPS交換結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)進(jìn)行了很多年，其中最主要的交換結(jié)構(gòu)有三種：基于波長路由的交換結(jié)構(gòu)、廣播和選擇型交換結(jié)構(gòu)、空分交換結(jié)構(gòu)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》30通用的光分組格式2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》31OPS關(guān)鍵技術(shù)光分組的產(chǎn)生光分組的同步光分組的緩存光分組再生光分組頭重寫

IP層與光層的適配2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》32光突發(fā)交換突發(fā)交換在20世紀(jì)80年代初就已提出，它基本上是一種快速分組交換技術(shù)的推廣，在這種網(wǎng)絡(luò)中包長可變且可為任意長度，并采用分散式共享緩存交換結(jié)構(gòu)。但突發(fā)交換概念當(dāng)時(shí)并沒有象電路交換與分組交換那樣得到普及，原因是提出突發(fā)交換的時(shí)候，無論電話網(wǎng)還是數(shù)據(jù)網(wǎng)，技術(shù)已經(jīng)成熟，沒有必要以突發(fā)為單位來處理話音或數(shù)據(jù)從而改變整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。每次電路交換，交換粒度包含許多語音突發(fā)，為每個(gè)突發(fā)做一次呼叫申請(qǐng)顯然太浪費(fèi)資源；在早期數(shù)據(jù)網(wǎng)中，一個(gè)突發(fā)代表一大段數(shù)據(jù)，拆分成多個(gè)分組后再傳輸，占用的網(wǎng)絡(luò)資源少，傳送成功概率遠(yuǎn)大于直接傳送一大段數(shù)據(jù)，因此也沒有以突發(fā)為單位。上世紀(jì)90年代末期，這個(gè)概念被擴(kuò)展到光交換中，并研究、形成了光突發(fā)交換（OBS）技術(shù)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》33OBS基本原理光突發(fā)是（burst）是OBS的交換單元，它包括突發(fā)數(shù)據(jù)分組（BDP）和突發(fā)控制分組（BCP）兩部分。BDP由光數(shù)據(jù)分組（可以是IP光分組、ATM光信元、幀中繼分組或比特流等）串組成。BCP包含了BDP的路由信息及其長度、偏置時(shí)間、優(yōu)先級(jí)、服務(wù)質(zhì)量等信息，它與對(duì)應(yīng)的BDP分別在不同的光信道中傳輸，且比BDP提前一個(gè)偏置時(shí)延，如圖所示。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》34光突發(fā)交換的優(yōu)點(diǎn)粒度適中：OBS的粒度介于OCS和OPS之間。BCP與BDP在信道上分離：降低了中間交換節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜度及對(duì)光器件的要求，且便于OBS的實(shí)用；對(duì)光器件的要求降低；

單向預(yù)留：BDP的發(fā)送不需要等待應(yīng)答信號(hào)，大大減少等待時(shí)延；透明傳輸：BCP為BDP在每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)建立全光路徑，即BDP是完全透明的，不經(jīng)過任何光電／電光轉(zhuǎn)換，避免了電子瓶頸；統(tǒng)計(jì)復(fù)用：有效利用鏈路相同波長的帶寬，具有較高的帶寬利用率。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》35光突發(fā)交換的關(guān)鍵技術(shù)OBS的資源預(yù)約協(xié)議單向預(yù)約方式雙向預(yù)約方式JET方式OBS的突發(fā)封裝QoS支持沖突處理波長分配偏置時(shí)間的選擇2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》36幾種光交換方式的比較序號(hào)比較內(nèi)容光電路交換（OCS）光分組交換（OPS）光突發(fā)交換（OBS）1交換粒度波長/波帶/光纖（大粒度）光分組（小粒度）突發(fā)包（中粒度）2交換方式直通存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)直通3控制方式帶外控制帶內(nèi)控制帶外控制4信息長度可變固定可變5建立鏈接時(shí)延高低低6建立鏈接占有信道占用不占用占用7帶寬利用率低高較高8復(fù)雜性低高中9靈活性低高較高10光緩存器不需要需要不需要11開銷低高低12特點(diǎn)靜態(tài)配置或端到端信令存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換預(yù)留帶寬交換，無需緩存2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》37光標(biāo)記分組交換的提出通用多協(xié)議標(biāo)記交換GMPLS也稱光標(biāo)記分組交換（OMPLS），于2001年由IETF提出的可用于光層的一種通用MPLS技術(shù)。GMPLS技術(shù)的引入，不僅帶來了網(wǎng)絡(luò)的智能化，同時(shí)使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的4層結(jié)構(gòu)得以簡化，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)從最基礎(chǔ)的傳輸層走向融合，如圖所示。GMPLS技術(shù)的出現(xiàn)，必將推動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)和交換網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的智能化。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》38GMPLS與MPLS的區(qū)別

GMPLS是對(duì)MPLS的繼承和發(fā)展。在MPLS中，電路分配只能通過人工方式配置。GMPLS則可以實(shí)現(xiàn)了快速的配置并能夠?qū)崿F(xiàn)按需分配。MPLS：“shim”標(biāo)記;GMPLS則對(duì)標(biāo)記進(jìn)行了更大擴(kuò)展。MPLS需要在兩端路由器之間建立LSP，而GMPLS擴(kuò)展了LSP的建立概念。MPLS主要關(guān)注于數(shù)據(jù)平面，控制平面的功能則由GMPLS來完成。GMPLS還對(duì)信令和路由協(xié)議進(jìn)行了修改和補(bǔ)充。GMPLS設(shè)計(jì)了一個(gè)全新的鏈路管理協(xié)議。GMPLS還對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)和恢復(fù)機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》39光標(biāo)記分類GMPLS定義了分組交換標(biāo)記(對(duì)應(yīng)PSC和L2SC)、電路交換標(biāo)記(對(duì)應(yīng)ATM)和光交換標(biāo)記(對(duì)應(yīng)LSC和FSC)。其中，分組交換標(biāo)記與傳統(tǒng)MPLS標(biāo)記相同，這里不再復(fù)述。而電路交換標(biāo)記和光交換標(biāo)記則為GMPLS新定義，包括請(qǐng)求標(biāo)記、通用標(biāo)記、建議標(biāo)記及設(shè)定標(biāo)記。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》40請(qǐng)求標(biāo)記請(qǐng)求標(biāo)記用于LSP通道的建立，由LSP上游節(jié)點(diǎn)發(fā)出，向下游節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)建立LSP的資源。與MPLS相同，GMPLS的LSP建立過程也是由上游節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)出“標(biāo)記請(qǐng)求消息”，目的節(jié)點(diǎn)返回“標(biāo)記映射消息”。所不同的是“標(biāo)記請(qǐng)求消息”中需要增加所要建立的LSP的說明。其格式如圖所示。LSP封裝類型保留G-PID8Bit8Bit16Bit2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》41通用標(biāo)記(電路交換)通用標(biāo)記是在LSP建立完成后，用于指示沿LSP傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)情況。通用標(biāo)記的格式與傳輸所用的具體技術(shù)有關(guān)，電路交換和光交換所用的標(biāo)記不同。SDH電路交換標(biāo)記格式如圖所示。SUKLM

1644442025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》42通用標(biāo)記(光交換)光交換標(biāo)記的格式如圖所示。當(dāng)開始標(biāo)記和結(jié)束標(biāo)記相同時(shí)，表示單一波長，否則表示某一波段。波段ID開始標(biāo)記結(jié)束標(biāo)記

32bit32bit32bit2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》43建議標(biāo)記建議標(biāo)記是一種優(yōu)化標(biāo)記，可采用與請(qǐng)求標(biāo)記類似的格式,可以和請(qǐng)求標(biāo)記同時(shí)發(fā)出。建議標(biāo)記由準(zhǔn)備建立LSP通道的上游節(jié)點(diǎn)發(fā)出，告知下游節(jié)點(diǎn)建立這個(gè)LSP通道所希望的標(biāo)記類型。這就可以上上游節(jié)點(diǎn)無需獲得下游節(jié)點(diǎn)反饋標(biāo)記的確認(rèn)，而先對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行配置，從而大大減少建立LSP通道所需的時(shí)間和控制開銷。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》44設(shè)定標(biāo)記設(shè)定標(biāo)記是讓下游節(jié)點(diǎn)能從大量可接受的通用標(biāo)記中，快速選擇出最符合本節(jié)點(diǎn)要求的標(biāo)記，設(shè)定標(biāo)記可以和請(qǐng)求標(biāo)記同時(shí)發(fā)送，它可以將建立某個(gè)LSP所需的標(biāo)記類型限制在一定范圍內(nèi)，下游節(jié)點(diǎn)根據(jù)設(shè)定標(biāo)記的信息有選擇的接受標(biāo)記，否則下游節(jié)點(diǎn)就必須接收所有符合要求的標(biāo)記。設(shè)定標(biāo)記的格式如圖所示。保留標(biāo)記類型行為子信道1……子信道N168832322025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》45光標(biāo)記技術(shù)光標(biāo)記交換技術(shù)是IP尋址、控制技術(shù)與光交叉連接、波長交換等技術(shù)的結(jié)合，它不像空分、時(shí)分、波分光交換那樣，對(duì)承載用戶數(shù)據(jù)（光負(fù)載）的子信道進(jìn)行交換，而是通過提取、更換光包頭標(biāo)記、來實(shí)現(xiàn)用戶光信息的路由選擇或交換。即在IP數(shù)據(jù)包上再加入光標(biāo)記包頭構(gòu)成光包，通過標(biāo)準(zhǔn)信令和標(biāo)記分配協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)和控制光包，通過各種路由協(xié)議建立和保持路由表；當(dāng)光包到達(dá)節(jié)點(diǎn)時(shí)，通過識(shí)別、分析其包頭標(biāo)記信息，查詢路由表，確定其交換路由、并通過交換路由器將光包傳送到需要到達(dá)的輸出端口。以上過程來實(shí)現(xiàn)光包信息的交換，光IP包交換實(shí)質(zhì)上基于光標(biāo)記的轉(zhuǎn)發(fā)與交換，由光標(biāo)記來確定光IP包通過網(wǎng)絡(luò)的路徑，而光數(shù)據(jù)包本身不進(jìn)行交換，只是在建立的光路徑上傳輸，因此這種技術(shù)被稱為光標(biāo)記交換技術(shù)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》46第七章光交換技術(shù)7.4自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》47ASON的提出ITU-T最先提出的自動(dòng)交換傳送網(wǎng)絡(luò)（ASTN）是一種通用意義上的網(wǎng)絡(luò)概念，它與具體的技術(shù)無關(guān)，并且能提供一系列支持在傳送網(wǎng)絡(luò)上自動(dòng)建立和釋放連接的控制功能。而ASON實(shí)際上是ASTN技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)中的一種實(shí)際應(yīng)用。ASON網(wǎng)絡(luò)在ITU-T的文獻(xiàn)中定義為：“通過能提供自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)連接建立功能的分布式（或部分分布式）控制平面，在OTN或SDH網(wǎng)絡(luò)之上，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)度、基于信令和策略驅(qū)動(dòng)控制的一種網(wǎng)絡(luò)。”2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》48ASON的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)相比，ASON具有以下特點(diǎn)。

控制為主的工作方式；分布式智能；多層統(tǒng)一與協(xié)調(diào)；面向業(yè)務(wù)。ASON的優(yōu)勢(shì)在所提供的業(yè)務(wù)和經(jīng)濟(jì)收益上有充分的體現(xiàn)。超寬寬帶業(yè)務(wù)和非標(biāo)準(zhǔn)寬帶業(yè)務(wù)；按需帶寬業(yè)務(wù)；動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)配置和端到端電路配置業(yè)務(wù)；虛擬光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》49ASON網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》50ASON網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)ASON的體系結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在具有ASON特色的3個(gè)平面、3個(gè)接口以及所支持的3種連接類型上。3個(gè)平面:控制平面、管理平面和傳送平面

3個(gè)接口:用戶與網(wǎng)絡(luò)間的接口（UNI）、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間的接口（I-NNI）和外部網(wǎng)絡(luò)之間的接口（E-NNI）。

3種連接類型:永久連接（PC）、交換連接（SC）和軟永久連接（SPC）。

2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》51ASON中的永久連接2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》52ASON中的交換連接2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》53ASON中的軟交換連接2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》54ASON協(xié)議2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》55ASON呼叫的建立過程2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》56ASON控制平面ASON與傳統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的不同之處在于它有獨(dú)立的控制平面。控制平面的實(shí)現(xiàn)與具體采用的控制協(xié)議無關(guān)，即ASON控制平面對(duì)各種協(xié)議應(yīng)該是透明的；針對(duì)傳送平面網(wǎng)絡(luò)資源分成子網(wǎng)管理這一情況，控制平面應(yīng)支持分域管理；控制平面的具體實(shí)現(xiàn)與連接管理方式無關(guān)，連接方式可以是集中的、分散的或混合的。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》57ASON管理平面2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》58ASON的路由與組網(wǎng)在ITU-T的G.7715建議中對(duì)ASON網(wǎng)絡(luò)中建立交換連接和軟永久連接選路的功能結(jié)構(gòu)和要求進(jìn)行了描述，提出了ASON網(wǎng)絡(luò)的路由體系結(jié)構(gòu)。ASON的路由功能結(jié)構(gòu)支持G.8080建議定義的不同路由方式。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》59ASON路由功能結(jié)構(gòu)（1）路由控制器（RC）：與對(duì)等端的RC交換路由信息，并通過對(duì)路由信息數(shù)據(jù)庫的操作來回復(fù)路由查詢（路由選擇）信息。（2）路由信息數(shù)據(jù)庫（RDB）：主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)本地拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、可達(dá)性和其他通過路由信息交換獲得的信息，還可以包括配置的信息。RDB可以包含多個(gè)路由域的路由信息，因此接入RDB的RC可共享路由信息。RC可以接入RDB的一個(gè)視圖，并獲得相應(yīng)的信息。（3）鏈路資源管理器（LRM）：負(fù)責(zé)向RC提供所有子網(wǎng)端點(diǎn)池（SNPP）鏈路信息，并將其控制的鏈路資源的任何狀態(tài)的改變情況告知RC。（4）協(xié)議控制器（PC）：將原路由的原語轉(zhuǎn)換成特定路由協(xié)議的協(xié)議信息，因此，PC是與協(xié)議相關(guān)的。PC還處理用于路由信息交換的并與協(xié)議相關(guān)的控制信息。2025/10/13《現(xiàn)代交換技術(shù)》60三種路由方式為達(dá)到控制一個(gè)連接建立的目的，ASON控制平面需要在多個(gè)組件之間進(jìn)行交互信息。與連接過程相關(guān)的組件主要包括連接控制器（CC）、路由控制器（RC）和鏈路資源管理器（LRM）。針對(duì)多域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中動(dòng)態(tài)光通道的建立，ASON智能光網(wǎng)絡(luò)提出來三種路由模式：層