论文导读：支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。 波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器。
关键词：光交换，波分复用(WDM)，光传送网(DTN)，自动交换光网络(ASDN)，光突发交换(OBS)
现代通信网络中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。实现透明的、具有高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来发展目标。从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。而光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它的全光通信系统中发挥着重要的作用，可以这样说光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。为了能帮助大家对光交换技术有一个更深的了解，笔者下面介绍一些光交换技术现有的概念、研究领域、以及发展趋势。
光交换是指不经过任何光/电转换，将输入端光信号直接交换到任意的光输出端。光交换是全光网络的关键技术之一。在现代通信网中，全光网是未来宽带通信网的发展方向。全光网可以克服电子交换在容量上的瓶颈限制；可以大量节省建网成本；可以大大提高网络的灵活性和可靠性。光交换技术也可以分为光路交换和分组交换。由于技术上的原因，目前还主要是开发光路交换，但今后发展方向将是分组光交换。
一、WDM技术
WDM波分复用并不是一个新概念，在光纤通信出现伊始，人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输，但是在20世纪90年代之前，该技术却一直没有重大突破，其主要原因在于TDM(时分复用)的迅速发展，从155Mbit/s到622Mbit/s，再到2.5Gbit/s系统，TDM速率一直以过几年就翻4倍的速度提高。人们在一种技术进行迅速的时候很少去关注另外的技术。1995年左右，WDM系统的发展出现了转折，一个重要原因是当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上，WDM系统才在全球范围内有了广泛的应用。论文格式。论文格式。
1、波分复用技术的概念
波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术； 在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
2、CWDM和WDM
通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的不同，WDM可以细分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用）。CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm，所以相对于DWDM，CWDM称为稀疏波分复用技术。
3、发展特点：
1）向大容量超长距离DWDM系统发展
2）向城域WDM技术发展
二、IP over WDM
IP over WDM也称作IPover Optical，通俗的说，它就是让IP数据直接在光路上跑，减少网络层之间的冗余部分，具有体系简单、网络设备少、网络复杂性小，额外开销低、时延小、传输效率高等特点，这些都是IP over ATM和IPover SDH/SONET所无法比拟的。IP over ATM和IPover SDH/SONET最终将演变为IP over WDM。
主要研究内容有网络结构、帧结构、路由选择和波长分配、IP over WDM的应用、IPover WDM中的自愈技术。下面我们简单介绍一下自愈技术的研究现状。巨大的带宽承载着大量的业务使得带宽IP网络的可靠性更为重要目前由于DWDM袭用商用的只是点对点系统，因此，对IP over WDM方式的网络的自愈保护有两个层次：光层和IP层。由于IP层和光层都可以有自愈能力，如何协调和配合，是有待进一步研究的问题。
三、DTN（光传送网）
DTN概念：DWDM系统本质上是点对点的系统，组网方式有限，因此波分复用系统的一个发展方向是网络化，叫做光传送网（DTN：OpticalTransport Network）。它的基本思想是将点到点的波分复用系统用光交叉互连（OXC:Optical Transport Network）节点和光分插复用（OADM:Optical Add-Drop Multiplexer）节点连接起来，组成光传送网波分复用技术完成OTN节点之间的多波长通道的光信号传输，OXC和OADM节点则完成网络的交换功能。
1、OXC：光交叉连接是在网眼型网络中进行来自多数节点的光信通道路径的切换，因此用于相互连接网眼型网络或多个环型网络的大规模网络中。
2、OADM：光分插复用装置是在利用波长的网络中对所需信号进行分插复用的装置。
3、OTN的分层结构：
1）光通道层：（Optical Channel Layer）负责来自电复用段层的客户信息选择路由和分配波长，为灵活的网络选路安排通路连接，处理光通道开销，提供光通道层的检测、管理功能。
2）光复用段层：（Optical Mutiplexing Section Layer）负责相邻两个复用传输设备间复用光信号的完整传输，为复用信号提供网络功能
3）光传输段层（Optical Transmission Section Layer）为光信号在不同类型的光传输媒介（如G.652，G.653，G.655光纤等）上提供传输功能，同时实现对光放大器或中继器的检测和控制功能等。
四、ASON
自动交换光网络（ASDN：Automatically Switched Optical Network）作为构建新一代光网络的核心技术，以兼容性、扩展性良好的硬件系统为支撑，配备先进的软件系统，把光传输媒介层由静态变成了一种动态的、智能的光交换网络结构，并可以直接通过光域快速提供各种灵活的高速增值业务，形成一个以数据为中心的基础平台，可全面提升通信网络的传送效能。论文格式。
ASON是以光传输为基础的光层组网技术和以IP为基础的网络智能化技术迅速发展并结合后形成的。ASON的本质即光传送网与智能化相结合，是在传送网的光层网络基础上演进而来的，其着眼点是要把富有潜力的光网络发展成能高度自动地应对业务需要的、经济有效的、可在光层上直接为全网提供端到端服务的智能网。
ASON的关键技术很多，就目前的研究水平而言，主要包括：通用控制平面框架；信令和路由（包括信令网）；连接及连接管理；管理平面功能；ASON的智能节点技术；ASON的生存性机制和网络性能等方面。ASON网络结构的核心的特点就是支持电子交换设备动态地向光网络申请带宽资源，可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自动地去建立或者拆除光通道，而不需要人工干预。采用自动交换光网络技术之后，原来复杂的多层网络结构可以变得简单一些。光网络层各自直接承载业务，避免了传统网络中业务升级时受到的条件限制。ASON的优势集中表现在其组网应用的动态性、灵活性、高效性和智能化等方面。支持多粒度、多层次的智能，提供多样化、个性化的服务是ASON的核心保证。
光网络从PDH(准同步数据系列)到SDH(同步数字系列)，又从SDH到DWDM(密集波分复用)，最终实现从DWDM向全光网络过渡。分组化的、开放的、分层的网络体系结构是下一代网络的显著特征。传送层将由网络来承担，下一代的光网络及其演进就成为研究的重点。自动交换的功能是下一代交换光网络演进的趋势基本上是众望所归了。
五、光交换技术
光交换技术分为：光路交换（OCS：OpticalCircuit Switching）、光分组交换（OPS：OpticalPacket Switching）、光突发交换（OBS：Optical BurstSwitching）和光标记分组交换（OMPLS：OpticalMulti-Protocol Label Switching）。这里只简单介绍一下光突发交换： OBS 网络由光核心路由器、边缘路由器及光链路组成。在骨干网络边缘，来自接入网的IP 分组在边缘路由器中被汇聚（Assemble）成光突发单元，通过核心路由器的转发在OBS骨干网络中传输，再在目的端的边缘路由器中拆分（Disassemble）恢复成一个个的IP 分组进入对方接入网。
光交换技术的发展：目前市场上出现的光交换机大多数是基于光电和光机械的，随着光交换技术的不断发展和成熟，基于热学、液晶、声学、微机电技术的光交换机将会逐步被研究和开发出来。
由光电交换技术实现的交换机通常在输入输出端各有两个有光电晶体材料的波导，而最新的光电交换机则采用了钡钛材料，这种交换机使用了一种分子束取相附生的技术，与波导交换机相比，该交换机消耗的能量比较小。基于光机械技术的光交换机是目前比较常见的交换设备，该交换机通过移动光纤终端或棱镜来来将线引导或反射到输出光纤，实现输入光信号的机械交换。光机械交换机交换速度为毫秒级，但它成本较低，设计简单和光性能较好，而得到广泛应用。使用热光交换技术的交换机由受热量影响较大的聚合体波导组成，它在交换数据信息时，由分布于聚合体堆中的薄膜加热元素控制。当电流通过加热器时，它改变波导分支区域内的热量分布，从而改变折射率，将光从主波导引导自目的分支波导。热光交换机体积非常小，能实现微秒级的交换速度。
随着液晶技术的成熟，液晶光交换机将会成为光网络系统中的一个重要设备，该交换设备主要由液晶片、极化光束分离器、成光束调相器组成，而液晶在交换机中的主要作用是旋转入射光的极化角。当电极上没有电压时，经过液晶片的光线极化角为90°，当有电压加在液晶片的电极上时，入射光束将维持它的极化状态不变。而由声光技术实现的光交换设备，因其中加入了横向声波，从而可以将光线从一根光纤准确地引导到另一根光纤，该类型的交换机可以实现微秒级的交换速度，可方便地构成端口较少的交换机。但它不适合用于矩阵交换机。
另外，市场上目前又开发了基于不同类型的特殊微光器件的光交换机，这种类型的交换机可以由小型化的机械系统激活，而且它的体积小，集成度高，可大规模生产，我们相信这种类型的交换机在生产工艺水平不断提高的将来，一定能成为市场的主流。
参考文献：
1、《细说光波分复用（WDM）技术》邓永红
2、《细说光交换通信技术》西部数码网络作品
3、《多粒度光交换技术的研究》殷洪玺、张宇等
4、《自动交换光网络》吴健学、李文耀 编著
5、《光突发交换网络》纪越峰、王宏祥
6、《现代通信交换技术》穆维新、靳婷主编
7、《光信息网络》[日]菊池和郎 主编
8、《电路交换、分组交换和光交换》伊鹏、齐鸣杰
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