光电路交换

㈠ 在电路交换网络中,多条电路能否共享单条光纤

多条电路可以共享单条光纤，因为电路和光纤其实是并没有什么直接的关系的，同意，各家庭之间不同的设备完全是可以使用同一个网络。

㈡ 什么是光交换机

光交换机，可以进行光信号的数据交换的设备。
随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光领域中就变得越来越重要了。光交换机能够保证网络的可靠性和提供灵活的信号路由平台。尽管现有的通信系统都采用电路交换，但未来的全光网络却需要由纯光交换机来完成信号路由功能以实现网络的高速率和协议透明性。
光交换的传统应用：
通信网络中的光交换机的一个基本功能就是在光纤断裂或转发器发生故障时能自现代的大多数光纤网络都有两条以上的光纤路由连到关键的节点。通过光交换机，光信号能方便地避开出故障的光纤或转发器，重新选择到达目的地的有效路由。但是信号以何种速率重新选择路由对避免信息丢失是十分重要的，在高速电信系统中交换速率尤其重要。
光交换机的另一个传统应用是网络监控。在远端光纤测试点上，可使用一个1×N交换机将多条光纤连接到一个光时域反射计（OTDR），对光纤链路进行监控。使用交换机和OTDR可准确定位每一条光纤链路上的故障。在实际的传送网络中，交换机还允许用户取出信号或插入一个网络分析仪来进行实时监控而不会干扰网络数据传输。
光交换机通常也可用于光纤器件的现场测试。举例来说，一个多通道交换机是在线测试光纤器件的有力工具。通过监视每一个对应一特定测试参数的交换机通道，可以不间断地测试多个部件。
最近，光交换机还开始被应用于光纤传感器网络中。
尽管当前有许多种商用光交换机，但它们的光电和光机械模型都彼此十分相似。光电交换机内包含带有光电晶体材料（诸如锂铌）的波导。交换机通常在输入输出端各有两个波导，波导之间有两条波导通路，这就构成了Mach-Zehnder干涉结构。这种结构可以实现1×2和2×2的交换配置。两条通路之间的相位差由施加在通路上的电压来控制。当通路上的驱动电压改变两通路之间的相位差时，利用干涉效应就可将信号送到目的输出端。
最近，采用钡钛材料的波导交换机已经开发成功，这种交换机使用了一种分子束取相附生的技术。与锂铌交换机相比，这种新的交换机使用了非常少的驱动电能。
光电交换机的主要优点就是交换速度较快，可达到纳秒级。然而，这类交换机的介入损耗、依极化损耗和串音都比较严重，它们对电漂移较敏感，通常需要较高的工作电压。这样，较高的生产成本就限制了光电交换机在商业上的广泛应用。
光机械交换机依赖于成熟的光技术，是目前最常见的交换机。它的操作原理十分简单，在交换机中，通过移动光纤终端或棱镜来将光线引导或反射到输出光纤，这样就实现了输入光信号的机械交换。光机械交换机只能实现毫秒级的交换速度，但由于它的成本较低，设计简单和光性能较好而得到了广泛的应用。
除了传统的应用外，光交换机还将在新兴的多通路、可重新配置的光子网络中发挥越来越重要的作用。

㈢ 电路交换与分组交换的区别 (越详细越好!)

一、定义不同

1、电路交换（SCN），是指按照需求建立连接并允许专用这些连接直至它们被释放这样一个过程。电路交换网络包含一条物理路径，并支持网络连接过程中两个终点间的单连接方式。

2、分组交换，在通信过程中，通信双方以分组为单位、使用存储-转发机制实现数据交互的通信方式。

二、结构不同

1、电路交换。 其基本结构是由交换单元按照一定的拓扑结构扩展而成的，所构成的交换网络也称为互连网络。

2、分组交换。其网络结构一般由分分组交换组交换机、网络管理中心、远程集中器、分组装拆设备、分组终端/非分组终端和传输线路等基本设备组成。

三、优缺点不同

1、电路交换。

（1）电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失，且保持原来的序列。

（2）缺点是在某些情况下，电路空闲时的信道容量被浪费。

2、分组交换。

（1）分组交换方式的优点是不同的数据分组可以在同一条链路上以动态共享和复用方式进行传输，通信资源利用率高，使得信道的容量和吞吐量有了很大的提升。

（2）缺点是有时延抖动、开销大。

(3)光电路交换扩展阅读

网络中的数据交换可以分为电路交换，分组交换（数据包交换）、ATM交换、全光交换，标记交换。

其中电路交换有预留，且分配一定空间，提供专用的网络资源，提供有保证的服务，应用于电话网。

分组交换无预留，且不分配空间，存在网络资源争用，提供有无保证的服务。分组交换可用于数据报网络和虚电路网络。

㈣ 电路交换与分组交换的区别 (越详细越好!)

一、定义不同

1、电路交换（），是指按照需求建立连接并允许专用这些连接直至它们被释放这样一个过程。电路交换网络包含一条物理路径，并支持网络连接过程中两个终点间的单连接方式。

2、分组交换，在通信过程中，通信双方以分组为单位、使用存储-转发机制实现数据交互的通信方式。

二、结构不同

1、电路交换。 其基本结构是由交换单元按照一定的拓扑结构扩展而成的，所构成的交换网络也称为互连网络。

2、分组交换。其网络结构一般由分分组交换组交换机、网络管理中心、远程集中器、分组装拆设备、分组终端/非分组终端和传输线路等基本设备组成。

三、优缺点不同

1、电路交换。

（1）电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失，且保持原来的序列。

（2）缺点是在某些情况下，电路空闲时的信道容量被浪费。

2、分组交换。

（1）分组交换方式的优点是不同的数据分组可以在同一条链路上以动态共享和复用方式进行传输，通信资源利用率高，使得信道的容量和吞吐量有了很大的提升。

（2）缺点是有时延抖动、开销大。

(4)光电路交换扩展阅读

网络中的数据交换可以分为电路交换，分组交换（数据包交换）、ATM交换、全光交换，标记交换。

其中电路交换有预留，且分配一定空间，提供专用的网络资源，提供有保证的服务，应用于电话网。

分组交换无预留，且不分配空间，存在网络资源争用，提供有无保证的服务。分组交换可用于数据报网络和虚电路网络。

㈤ 光纤通信技术的技术分类

光纤技术的进步可以从两个方面来说明： 一是通信系统所用的光纤； 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm（第一窗口）、1310nm（第二窗口）以及1550nm（第三窗口）。近几年相继开发出第四窗口（L波段）、第五窗口（全波光纤）以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。
特种光纤具体有以下几种：
1. 有源光纤
这类光纤主要是指掺有稀土离子的光纤。如掺铒（Er3+）、掺钕（Nb3+）、掺镨（Pr3+）、掺镱（Yb3+）、掺铥（Tm3+）等，以此构成激光活性物质。这是制造光纤光放大器的核心物质。不同掺杂的光纤放大器应用于不同的工作波段，如掺饵光纤放大器(EDFA）应用于1550nm附近（C、L波段）；掺镨光纤放大器（PDFA）主要应用于1310nm波段；掺铥光纤放大器（TDFA）主要应用于S波段等。这些掺杂光纤放大器与喇曼（Raman）光纤放大器一起给光纤通信技术带来了革命性的变化。它的显著作用是：直接放大光信号，延长传输距离；在光纤通信网和有线电视网（CATV网）中作分配损耗补偿；此外，在波分复用（WDM）系统中及光孤子通信系统中是不可缺少的关键元器件。正因为有了光纤放大器，才能实现无中继器的百万公里的光孤子传输。也正是有了光纤放大器，不仅能使WDM传输的距离大幅度延长，而且也使得传输的性能最佳化。
2.色散补偿光纤(Dispersion Compensation Fiber，DCF)
常规G.652光纤在1550nm波长附近的色散为17ps/nm×km。当速率超过2.5Gb/s时，随着传输距离的增加，会导致误码。若在CATV系统中使用，会使信号失真。其主要原因是正色散值的积累引起色散加剧，从而使传输特性变坏。为了克服这一问题，必须采用色散值为负的光纤，即将反色散光纤串接入系统中以抵消正色散值，从而控制整个系统的色散大小。这里的反色散光纤就是所谓的色散补偿光纤。在1550nm处，反色散光纤的色散值通常在-50~200ps/nm×km。为了得到如此高的负色散值，必须将其芯径做得很小，相对折射率差做得很大，而这种作法往往又会导致光纤的衰耗增加（0.5~1dB/km）。色散补偿光纤是利用基模波导色散来获得高的负色散值，通常将其色散与衰减之比称作质量因数，质量因数当然越大越好。为了能在整个波段均匀补偿常规单模光纤的色散，又开发出一种既补偿色散又能补偿色散斜率的双补偿光纤（DDCF）。该光纤的特点是色散斜率之比（RDE）与常规光纤相同，但符号相反，所以更适合在整个波形内的均衡补偿。
3. 光纤光栅（Fiber Grating)
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性在紫外光的照射（通常称为紫外光写入)下，于光纤芯部产生周期性的折射率变化（即光栅）而制成的。使用的是掺锗光纤，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射（在载氢气氛中），使纤芯的折射率产生周期性的变化，然后经退火处理后可长期保存。相位掩膜板实际上为一块特殊设计的光栅，其正负一级衍射光相交形成干涉条纹，这样就在纤芯逐渐产生成光栅。光栅周期模板周期的二分之一。众所周知，光栅本身是一种选频器件，利用光纤光栅可以制作成许多重要的光无源器件及光有源器件。例如：色散补偿器、增益均衡器、光分插复用器、光滤波器、光波复用器、光模或转换器、光脉冲压缩器、光纤传感器以及光纤激光器等。
4. 多芯单模光纤（Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF)
多芯光纤是一个共用外包层、内含有多根纤芯、而每根纤芯又有自己的内包层的单模光纤。这种光纤的明显优势是成本较低，生产成本较普通的光纤约低50%。此外，这种光纤可以提高成缆的集成密度，同时也可降低施工成本。以上是光纤技术在近几年里所取得的主要成就。至于光缆方面的成就，我们认为主要表现在带状光缆的开发成功及批量化生产方面。这种光缆是光纤接入网及局域网中必备的一种光缆。光缆的含纤数量达千根以上，有力地保证了接入网的建设。 光有源器件的研究与开发本来是一个最为活跃的领域，但由于前几年已取得辉煌的成果，所以当今的活动空间已大大缩小。超晶格结构材料与量子阱器件，已完全成熟，而且可以大批量生产，已完全商品化，如多量子阱激光器（MQW-LD，MQW-DFBLD）。
除此之外，已在下列几方面取得重大成就。
1. 集成器件
这里主要指光电集成（OEIC）已开始商品化，如分布反馈激光器(DFB-LD）与电吸收调制器(EAMD）的集成，即DFB-EA，已开始商品化；其它发射器件的集成，如DFB-LD、MQW-LD分别与MESFET或HBT或HEMT的集成；接收器件的集成主要是PIN、金属、半导体、金属探测器分别与MESFET或HBT或HEMT的前置放大电路的集成。虽然这些集成都已获得成功，但还没有商品化。
2. 垂直腔面发射激光器(VCSEL)
由于便于集成和高密度应用，垂直腔面发射激光器受到广泛重视。这种结构的器件已在短波长（ALGaAs/GaAs）方面取得巨大的成功，并开始商品化；在长波长（InGaAsF/InP）方面的研制工作早已开始进行，也有少量商品。可以断言，垂直腔面发射激光器将在接入网、局域网中发挥重大作用。
3. 窄带响应可调谐集成光子探测器
由于DWDM光网络系统信道间隔越来越小，甚至到0.1nm。为此，探测器的响应谱半宽也应基本上达到这个要求。恰好窄带探测器有陡锐的响应谱特性，能够满足这一要求。集F-P腔滤波器和光吸收有源层于一体的共振腔增强（RCE）型探测器能提供一个重要的全面解决方案。
4. 基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成（SiGe/Si MQW)
这方面的研究是一大热点。众所周知，硅（Si）、锗（Ge）是间接带隙材料，发光效率很低，不适合作光电子器件，但是Si材料的半导体工艺非常成熟。于是人们设想，利用能带剪裁工程使物质改性，以达到在硅基基础上制作光电子器件及其集成（主要是实现光电集成，即OEIC）的目的，这方面已取得巨大成就。在理论上有众多的创新，在技术上有重大的突破，器件水平日趋完善。 光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果，它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义，光放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种：光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子（如铒、镨、铥等）作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽，覆盖S、C、L频带； 掺铥光纤放大器的增益带是S波段；掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纤后，会发生非线性效应?喇曼散射。在不断发生散射的过程中，把能量转交给信号光，从而使信号光得到放大。由此不难理解，喇曼放大是一个分布式的放大过程，即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的，几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了，不过相当昂贵。半导体光放大器（S0A）一般是指行波光放大器，工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些，制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了，但产量很小。
到此，我们系统、全面地评论了光纤通信技术的重大进展，至于光纤通信技术的发展方向，可以概括为两个方面： 一是超大容量、超长距离的传输与交换技术； 二是全光网络技术。 随着通信网络逐渐向全光平台发展，网络的优化、路由、保护和自愈功能在光通信领域中越来越重要。采用光交换技术可以克服电子交换的容量瓶颈问题，实现网络的高速率和协议透明性，提高网络的重构灵活性和生存性，大量节省建网和网络升级成本。光交换技术可分成光的电路交换（OCS）和光分组交换（OPS）两种主要类型。光的电路交换类似于现存的电路交换技术，采用OXC、OADM等光器件设置光通路，中间节点不需要使用光缓存，对OCS的研究已经较为成熟。根据交换对象的不同OCS又可以分为：⑴ 光时分交换技术，时分复用是通信网中普遍采用的一种复用方式，时分光交换就是在时间轴上将复用的光信号的时间位置t1转换成另一个时间位置t2 ⑵ 光波分交换技术，是指光信号在网络节点中不经过光/电转换，直接将所携带的信息从一个波长转移到另一个波长上。⑶ 光空分交换技术，即根据需要在两个或多个点之间建立物理通道，这个通道可以是光波导也可以是自由空间的波束，信息交换通过改变传输路径来完成⑷ 光码分交换技术，光码分复用（OCDMA）是一种扩频通信技术，不同户的信号用互成正交的不同码序列填充，接受时只要用与发送方相同的法序列进行相关接受，即可恢复原用户信息。光码分交换的原理就是将某个正交码上的光信号交换到另一个正交码上，实现不同码子之间的交换。

㈥ 比较电路交换和分组交换

电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）。

报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。

区别：

1、 电路交换是以电路为目的的交换方式，即通信双方要通过电路建立联系，建立后没挂断则电路一直保持，实时性高。

而分组交换是把信息分为若干分组，每个分组有分组头含有选路和控制信息，可以到达收信方，但是不能即时通信。

2 、分组交换通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。

电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。

3 、分组交换由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。

电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。

(6)光电路交换扩展阅读；

电路交换

一旦电路建立，通信双方的所有资源（包括线路资源）均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其他延迟，具有较好的实时性。从电路交换的工作原理看出，电路交换会占用固定带宽，因而限制了在线路上的流量以及连接数量。

电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失，且保持原来的序列。缺点是在某些情况下，电路空闲时的信道容量被浪费；另外，如数据传输阶段的持续时间不长，电路建立和拆除所用的时间就得不偿失。

由于电路交换对线路资源的独占性，使得通信过程中，数据传输可靠、迅速、数据不会丢失，基本不会出现抖动现象，通信可靠性高，延时也非常小，仅仅是电磁信号传输时所花费的延时。

分组交换

较之电路交换对链路的独占性而言，不同的数据分组可以在同一条链路上以动态共享和复用方式进行传输，通信资源利用率高，从而使得信道的容量和吞吐量有了很大的提升。因为结点到结点的单个链路可以由很多分组动态共享。分组被排队，并被尽可能快速地在链路上传输

一个分组交换网络可以实行数据率的转换：两个不同数据率的站之间能够交换分组，因为每一个站以它的自己的数据率连接到这个结点上。

在同一个链路上可以同时传输不同类型和规格的数据，当分组网络上有大量的分组时，可以根据设定数据传输的排队机制，保证优先级高的分组优先传输。当电路交换网络上负载很大时，一些呼叫就被阻塞了。在分组交换网络上，分组仍然被接受，只是其交付时延会增加。

在使用优先级时，如果一个结点有大量的分组在排队等待传送，它可以先传送高优先级的分组。这些分组因此将比低优先级的分组经历更少的时延。