波长变换在光分组交换网络中的应用( 二 )


其次,波长转换还是波长路由中至关重要的技术之一 。基于波长路由的交换结构是OPS网络交换节点的主要交换形式,其交换结构如图4所示 。这种结构使用波长编码来完成分组的路由和缓存 。它由3个功能模块组成:分组编码模块(分组波长分配)、缓存模块和分组解复用模块 。分组编码模块由N个可调谐全光波长变换器(TOWC)组成,每个TOWC根据各分组所要输出的端口给分组分配相应的波长 。例如:当分组要在第i个端口输出时,就给它分配波长λi 。缓存模块由N×K个半导体光放大器(SOA)开关门阵列和K个长度范围为0~(K-1)T的光纤延迟线组成,T为单个分组所占时长 。通过控制SOA开关门,可以使分配了波长后的分组以先进先出(FIFO)的方式经过某一相应的光纤延迟线,到达指定的输出端口 。解复用器模块由一个K×N的星型耦合器和K×N个带通滤波器组成 。也可以用一个K×N的AWG(Arrayed Wave-guide Grating)来实现 。带通滤波器的作用是使特定的波长和特定的输出端口对应起来 。
此外,波长变换在高速全光信号处理中有十分广泛的应用 。OPN中载有信头和净荷的光分组需经过同步、净荷识别和地址识别等复杂的光信号处理过程 。在其中的各个环节都不难发现波长转换功能 。以波长变换在同步时钟提取方面的应用为例,较为精确的同步方案由一个可调谐波长转换器和一段高色散参数的光纤组成,如图5所示[9] 。因为不同波长的光信号在高色散光纤中的传输延时不同,所以将光分组调制到恰当的波长上就能得到恰当的延时 。该同步方案常用于较精确的输出端同步,但其连续性可调问题有待进一步研究 。
最后,波长转换技术也常用于分组信头再生过程 。当在交换节点处需要改变数据包的路由或优先级时,要进行信头再生,即产生新的信头并在输出端将之插入到相应的数据包上,目前一般通过光电变换实现信头再生 。据国际最新报道,利用InP材料的半导体光放大器制成全光的波长转换器,适用于非归零(NRZ)编码的全光信头标记再生,数据速率达10Gb/S,并可引伸至40Gb/S或更高 。当带着NRZ标记的RZ数据分组输入光层时,先提取出标记分组,随即经过主要的波长转换部分和再生过程,最后重写新的NRZ标记,带着RZ数据分组输出 。
三、波长变换技术的发展现状:
由以上讨论可以看出全光波长变换技术是OPS网络中的一个要害技术,在未来网络中占有重要地位 。全光波长转换器也正是目前国内外研究的热点 。目前波长变换器主要可以分为四类:(1)光-电-光型波长变换器;(2)相干型波长变换器;(3)基于光逻辑门的波长变换器 。
光/电/光型的WC先将光信号转换成电信号,经定时再生后,产生再生的电信号和时钟信号,再用该电信号对标准波长的激光器重新进行调制,从而实现波长变换 。由于光电变换技术已很成熟,且它对信号具有再生能力,具有输入动态范围较大,无需光滤波器件且对输入偏振不敏感等许多优点,是目前唯一的一种非常成熟的波长变换器 。但是它对信号格式和调制速率不透明,系统升级受限、应用范围受限 。相干型波长变换器,主要原理是应用四波混频(FWM)原理 。根据所使用的器件不同,又可分为:基于无源波导中FWM效应;半导体激光器中FWM效应;半导体光放大器中FWM效应 。基于光控逻辑门的波长变换器,采用的原理主要有XGM效应和XPM效应 。所采用的器件与相干型波长变换器的器件类似也可分为无源波导型、半导体激光器型和半导体放大器型 。下表为基于三种不同效应的全光波长变换器的性能参数比较:

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