时分光交换网络

12.3.3　时分光交换网络

在讨论时分光交换网络之前，先简单介绍一下光时分复用技术。光时分复用和电时分复用类似，也是把一条复用信道划分成若干个时隙，对每个基带数据的光脉冲流分配占用一个时隙，N个基带信道复用成高速光数据流进行传输。

图12.11表示一个16Gbit/s的光时分复用传输系统实验框图。在这个实验中，基带信道比特率为4Gbit/s，4路基带信号复用后，总的传输比特率为16Gbit/s。公用的4GHz时钟经微波延迟后驱动4个光发射机。延迟线提供四分之一比特周期的延时，以便提供正确的光脉冲定时。光反射机使用1.3μm模式锁定半导体激光二极管，它产生15bit/s的光脉冲，并提供时分复用所必须的低占空比的脉冲流。模式锁定激光器使用窄带电子器件就可以产生高频窄脉冲。此外，它发送光的频谱特性也单纯，这是低失真、高比特率、长距离传输所必需的。激光器输出的光脉冲通过Ti：LiNbO3波导强度调制器对输入数据取样编码，提供4Gbit/s归零脉冲输出。

图12.11　16Gbit/s光时分复用传输系统实验框图

复用器用了3个1×2的3dB耦合器组成，原理上复用器也可以是有源器件，如由Ti：LiN－bO3组成。如果需复用的系统信道多于4个，最好使用集成在单个芯片上的有源复用器。

在系统接收端，使用解复用器把16Gbit/s的RZ信号拆分成4Gbit/s的基带信号，由雪崩光电二极管和GaAs FET组件接收。解复器由3个Ti：LiNbO3耦合开关组成。解复过程采用两级解复器实现，第一步，16Gbit/s的数据流由8GHz的正弦信号驱动的个Ti：LiNbO3行波方向耦合开关解复成两个8Gbit/s信号；第二步，4GHz的正弦信号驱动另外两个开关把8 Gbit/s信号解复成4Gbit/s基带信号。在发射机、接收机和解复器中所需电子器件的宽带仅为2.5GHz。

时分交换是基于光时分复用中的时隙互换原理实现的。如图12.12所示，所谓时隙互换，是指把N路时分复用中各个时隙的信号互换位置。每个不同的时隙互换操作对应于N路原始信号与N条输出线的一种不同的连接。

图12.12　基于时隙互换原理的时分交换示意图

在电时分交换方式中，普遍采用存储器作为交换的核心设施，把时分复用信号按照一种顺序写入存储器，然后再按另一种顺序读取出来，这样便完成了时隙交换。对于光交换，它是采用光技术来完成时隙互换的。但是，由于光存储器以及光计算机还没有达到实用阶段，所以一般采用光延迟元件实现光存储。其工作原理是：首先，把时分复用信号经过分路器，使它的每条出线上同时都只有某一个时隙的信号；然后让这些信号分别经过不同的光延迟器件，使其获得不同的时间延迟；最后，再把这些信号经过一个复用器重新复合起来，时隙互换就完成了。利用光时隙互换技术实现时分交换网络组成的系统如图12.13所示。

图12.13　基于光时隙互换的光交换系统