張國光
隨著信息化的發(fā)展，各種新型業(yè)務(wù)對通信網(wǎng)的寬帶和容量提出了更高的要求。但是，在目前的光纖通信系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)要經(jīng)過多次的光－電、電－光變換，而其中的電子器件在適應(yīng)高速、大容量的需求上存在諸多缺點(diǎn)，如帶寬限制、時(shí)鐘偏移、嚴(yán)重串話、高功耗等，由此產(chǎn)生通信網(wǎng)中的“電子瓶頸”現(xiàn)象。而且目前的電子交換機(jī)和信息處理網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)接近了電子速率的極限。為了解決這一問題，充分發(fā)揮光纖通信的極寬頻帶、抗電磁干擾、保密性強(qiáng)、傳輸損耗低等優(yōu)點(diǎn)，研究人員開始在交換系統(tǒng)中引入光交換技術(shù)。
光交換是指光纖傳送的信息直接進(jìn)行交換。與電子數(shù)字程控交換相比，光交換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、電光變換，并且在交換過程中還能充分發(fā)揮光信號的高速、寬帶和無電磁感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。它主要有四種交換方式：空分光交換、時(shí)分光交換、波分光交換、復(fù)合型光交換。
（１）空分光交換是指空間劃分的交換，空間光開關(guān)是光交換中最基本的功能開關(guān)。其基本原理是將光交換元件組成門陣列開關(guān)，即可在任一路輸入光纖和任一輸出光纖之間構(gòu)成通路。
（２）時(shí)分光交換就是在時(shí)間軸上將復(fù)用的光信號的時(shí)間位置轉(zhuǎn)換成另一時(shí)間位置。其交換原理與現(xiàn)成的電子程控交換中的時(shí)分交換系統(tǒng)完全相同，因此它能與采用全光時(shí)分多路復(fù)用方法的光傳輸系統(tǒng)相匹配。在這種方式下，可以時(shí)分復(fù)用各個(gè)光器件，能夠減少硬件設(shè)備，構(gòu)成大容量光交換機(jī)。
（３）波分光交換就是將波分復(fù)用信號中任一波長變換成另一波長。可調(diào)波長濾波器和波長變換器是實(shí)現(xiàn)波分交換的基本元件，前者的作用是從輸入的多路波分光信號中選出所需波長的光信號，后者則將可變波長濾波器選出的光信號變換成適當(dāng)?shù)牟ㄩL后輸出。
（４）復(fù)合型光交換是指在一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)應(yīng)用兩種以上的光交換方式。空分＋時(shí)分，空分＋波分，空分＋時(shí)分＋波分等都是常用的復(fù)合光交換方式。
光交換屬于全光網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)技術(shù)，主要完成光節(jié)點(diǎn)任意光纖端口之間的光信號交換及選路，它所完成的最關(guān)鍵工作就是波長變換。
由于實(shí)質(zhì)上是對光的波長進(jìn)行處理，所以更確切地說，光交換應(yīng)該稱之為波長交換。全光網(wǎng)絡(luò)的幾大優(yōu)點(diǎn)如帶寬優(yōu)勢、透明傳送、降低借口成本等都是通過該技術(shù)體現(xiàn)的。從功能上劃分，光交換、ＯＸＣ（光交叉連接器）、ＯＡＤＭ（光分插復(fù)用器）是順序包容的。即ＯＡＤＭ是ＯＸＣ的特例。由于ＯＸＣ和光交換還在發(fā)展之中，目前對光交換的命名比較混亂。有的把現(xiàn)有的ＯＡＤＭ、ＯＸＣ都稱為光交換系列，有的又稱為光路由器。所以目前的光交換大多數(shù)以ＯＸＣ甚至ＯＡＤＭ暫時(shí)充當(dāng)。
通常ＯＸＣ有３種實(shí)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?cè)萘繛榛A(chǔ)進(jìn)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(gè)波長選路到輸出端口的１、２、３和４號纖上去。
現(xiàn)在也有人將這種波長交叉連接稱為無源光路由器，它的波長可以通過空間分割實(shí)現(xiàn)重用。波長的選路路由由內(nèi)部交叉矩陣決定，一個(gè)Ｎ×Ｎ的交叉矩陣可以同時(shí)建立Ｎ２條路由。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(jìn)行波長轉(zhuǎn)換。光交換的這種特性，突破了電子網(wǎng)絡(luò)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(luò)。
