光交换，Photonic Switching

当你打开电脑，给你远方的朋友发了一个电子邮件，你的邮件是如何传递到他手中的呢。其实，你的邮件会被转换为电信号，经过层层转接（交换），最终传递到对方的电脑后，再还原为文字，他就可以看到你的问候啦。为什么要把邮件转换为电信号再进行交换呢？那是因为电路中的设备，只能交换电信号，而不能直接交换文字。

现在，假设我们的网络中增加了几台光设备，你的邮件怎样才能交换过去这几台光设备呢？首先，邮件转换而成的电信号必须被转换为光信号，然后才能在光设备中交换（即转接）。如果再进一步，我们终端的接入设备也使用了光设备，例如光modem，现在整个网络中全部是光设备、光纤线路，这样就构成了全光网络。 在全光网络中，所有的信息交换都是光交换。这个时候，你的邮件就不需要经过任何光/电转换，将直接被转换为光信号，经过层层转接（交换），最终传递到对方的电脑，还原为文字。

在“光纤通信”术语中，我们了解到，光纤通信的优势在于巨大的信息容量和极强的抗干扰能力，其优越的性能早已得到证实，并且在现代通信系统中逐步取代以往电子线路为主要组成的通信网络。 传统通信网络和光纤网络并存时存在光电变换的过程，并且二者的结合受限于电子器件，光电交换信息的容量决定于电子部分的工作速度，本来带宽较大的光纤网络在进行光电交换时就变得狭窄了，致使整个网络的带宽也随之受限。因此在光通信网络中需要在交换节点上直接进行光交换而省去光电变换的过程，这样才能释放光纤的通信带宽，实现其通信容量大和通信速率高的优点。所以光交换技术倍受瞩目，被认为是新一代宽带技术中最重要的部分。

光交换技术是指不经过任何光/电转换，在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术可分成光路光交换类型和分组光交换类型，前者可利用OADM、OXC等设备来实现，而后者对光部件的性能要求更高。由于2001年后研制的光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国际上现有的分组光交换单元还要由电信号来控制，即所谓的电控光交换。随着光器件技术的发展，光交换技术的最终发展趋势将是光控光交换。

光路交换系统所涉及的技术有空分交换技术、时分交换技术、波分/频分交换技术、码分交换技术和复合型交换技术，其中空分交换技术包括波导空分和自由空分光交换技术。光分组交换系统所涉及的技术主要包括：光分组交换技术、光突发交换技术、光标记分组交换技术、光子时隙路由技术等。

空分交换单元是光交换的基本组件，实际上在波长路由型或B&S型中都要用到空分交换，现已研制了多种空分开关组件。MEMS有不少优点，但其动作速度为毫秒级，可用于 完成电路交换的OXC，SOA则开关速度更快，又便于集成，有较好的应用前景。

光分组交换可以有同步动作与异步动作方式。同步方式采用时隙化和等长分组，每个入 端分组要经过同步后进入交换结构。同步方式易于实现缓冲管理、交换动作和竞争消除，吞 吐量较高，但由于需要同步电路，硬件较复杂；异步方式则不要求各入端分组对齐后再进入 交换结构，分组可以不等长，不需要同步电路而成本较低，灵活性高，但由于竞争机会增多 而导致吞吐量下降。

光路交换技术已经实用化。光分组交换技术2010年以前主要是在实验室内进行研究与功能实现，确保用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术。其中，光分组交换技术和光突发交换技术是光交换中的最有开发价值的热点技术，也是全光网络的核心技术，它将有着广泛的市场应用前景。