摘要：敘述了當前應用和研究中的各種光交換技術，分析了組成光交換技術的關鍵器件。并對光交換技術的發展前景作了展望。

    關鍵詞： 光交換，光分組交換，光突發交換，光器件，全光網絡

    現代通信網中，密集波分復用（DWDM）光傳送網絡充分利用光纖的巨大帶寬資源來滿足各種通信業務爆炸式增長的需要。然而，高質量的數據業務的傳輸與交換仍然采用如IP over ATM 、IP over SDH等多層網絡結構方案，不僅開銷巨大，而且必須在中轉節點經過光電轉換，無法充分利用底層DWDM帶寬資源和強大的波長路由能力。為了克服光網絡中的電子瓶頸，具有高度生存性的全光網絡成為寬帶通信網未來發展目標。而光交換技術作為全光網絡系統中的一個重要支撐技術，它的全光通信系統中發揮著重要的作用，可以這樣說光交換技術的發展在某種程度上也決定了全光通信的發展。

    一、光交換的定義與特點

    光交換技術是指不經過任何光／電轉換，在光域直接將輸入光信號交換到不同的輸出端。光交換系統主要由輸入接口、光交換矩陣、輸出接口和控制單元四部分組成，如圖1所示。
              
    由于目前光邏輯器件的功能還較簡單，不能完成控制部分復雜的邏輯處理功能，因此國際上現有的光交換控制單元還要由電信號來完成，即所謂的電控光交換。在控制單元的輸入端進行光電轉換，而在輸出端需完成電光轉換。隨著光器件技術的發展，光交換技術的最終發展趨勢將是光控光交換。

    隨著通信網絡逐漸向全光平臺發展，網絡的優化、路由、保護和自愈功能在光通信領域中越來越重要。采用光交換技術可以克服電子交換的容量瓶頸問題，實現網絡的高速率和協議透明性，提高網絡的重構靈活性和生存性，大量節省建網和網絡升級成本。

    二、光交換技術的分類

    目前，光交換技術可分成光的電路交換（OCS）和光分組交換（OPS）兩種主要類型。光的電路交換類似于現存的電路交換技術，采用OXC、OADM等光器件設置光通路，中間節點不需要使用光緩存，目前對OCS的研究已經較為成熟。根據交換對象的不同OCS又可以分為：

    （1） 光時分交換技術，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的光信號的時間位置t1轉換成另一個時間位置t2

    （2） 光波分交換技術，是指光信號在網絡節點中不經過光/電轉換，直接將所攜帶的信息從一個波長轉移到另一個波長上。

    （3） 光空分交換技術，即根據需要在兩個或多個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，信息交換通過改變傳輸路徑來完成

    （4） 光碼分交換技術，光碼分復用（OCDMA）是一種擴頻通信技術，不同戶的信號用互成正交的不同碼序列填充，接受時只要用與發送方相同的法序列進行相關接受，即可恢復原用戶信息。光碼分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，實現不同碼子之間的交換。

    未來的光網絡要求支持多粒度的業務，其中小粒度的業務是運營商的主要業務，業務的多樣性使得用戶對帶寬有不同的需求，OCS在光子層面的最小交換單元是整條波長通道上數Gb/s的流量，很難按照用戶的需求靈活地進行帶寬的動態分配和資源的統計復用，所以光分組交換應運而生。光分組交換系統根據對控制包頭處理及交換粒度的不同，又可分為：

    （1） 光分組交換（OPS）技術，它以光分組作為最小的交換顆粒，數據包的格式為固定長度的光分組頭、凈荷和保護時間三部分。在交換系統的輸入接口完成光分組讀取和同步功能，同時用光纖分束器將一小部分光功率分出送入控制單元，用于完成如光分組頭識別、恢復和凈荷定位等功能。光交換矩陣為經過同步的光分組選擇路由，并解決輸出端口競爭。最后輸出接口通過輸出同步和再生模塊，降低光分組的相位抖動，同時完成光分組頭的重寫和光分組再生。

    （2） 光突發交換（OBS）技術，它的特點是數據分組和控制分組獨立傳送，在時間上和信道上都是分離的，它采用單向資源預留機制，以光突發作為最小的交換單元。OBS克服了OPS的缺點，對光開關和光緩存的要求降低，并能夠很好的支持突發性的分組業務，同時與OCS相比，它又大大提高了資源分配的靈活性和資源的利用率。被認為很有可能在未來互聯網中扮演關鍵角色 。