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Resumen: Con el rápido desarrollo de la tecnología de conmutación de comunicaciones moderna, este artículo presenta y explica principalmente varias tecnologías de conmutación comúnmente utilizadas en las redes actuales y los puntos clave utilizados en comunicación de datos.Principios técnicos. Tecnología de conmutación de circuitos en comunicaciones telefónicas: sistemas de señalización de redes de telecomunicaciones; tecnología de conmutación de paquetes y tecnología de retransmisión de tramas utilizada en comunicaciones de datos; tecnología ATM en conmutación de banda ancha: conmutación de capa 2, conmutación IP y tecnología MPLS utilizada en redes informáticas; conmutación suave y tecnología NGN.
Palabras clave: tecnología de conmutación óptica; banda ancha dinámica; conmutación por división de tiempo
Con el desarrollo continuo de la tecnología de las comunicaciones y la tecnología informática, las personas tienen requisitos cada vez mayores para los servicios de red. Estos servicios de red requieren la correspondiente tecnología de conmutación de transmisión, por lo que la tecnología de conmutación de circuitos no puede cumplir con los requisitos de varios servicios nuevos. A partir de esta situación, han surgido diversas tecnologías de conmutación para satisfacer diferentes necesidades comerciales. Entre las diversas tecnologías de conmutación, la tecnología de conmutación óptica es una nueva tecnología de conmutación destacada. Este artículo analiza las características técnicas y aplicaciones de la conmutación óptica desde tres aspectos: clasificación de conmutación óptica, características técnicas y métodos de conmutación óptica.
La tecnología de conmutación óptica es la tecnología central de las redes de comunicación totalmente ópticas y ocupa una posición importante en la tecnología de comunicación moderna. Con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología modernas, necesitamos construir redes de comunicación de banda ancha de alta calidad en redes de comunicación. Lograr redes de comunicación totalmente ópticas altamente transparentes y activas es nuestro principal objetivo de construcción.
1. Clasificación de la conmutación óptica
Llamamos al método de conmutación en el que el extremo de entrada de la señal óptica se puede cambiar directamente al extremo de salida óptica sin conversión mediante un convertidor óptico/eléctrico. conmutación óptica. Según la longitud de onda y el número de grupos, se puede dividir en conmutación óptica de ruta óptica y conmutación óptica de paquetes.
1. Conmutación óptica de ruta óptica
La conmutación óptica de ruta óptica es esencialmente un método de conmutación de ruta óptica. Basado en las funciones de OADM (Optical Add-Drop Multiplexer, OADM) y Optical Cross Connect (OXC), el método de enrutamiento de longitud de onda es flexible. El enlace de transmisión se establece mediante señalización bidireccional en el plano de control y la longitud de onda correspondiente es. asignado después de que se establece el canal de transmisión.
En las redes DWDM, se implementa en forma de conmutación de longitud de onda. En cada enlace entre nodos adyacentes, un canal óptico conmutado corresponde a una longitud de onda. Sus ventajas son alta velocidad, alta eficiencia de transmisión de datos y alta transparencia, lo cual es muy adecuado para el establecimiento y uso de redes SDH. La granularidad del procesamiento de los recursos de la red OCS se divide por longitud de onda. Si el número de longitudes de onda es limitado, algunas de ellas deben convertirse a longitudes de onda ópticas/eléctricas/ópticas para evitar la congestión de datos. En el modo de procesamiento normal, se utiliza la asignación dinámica, que tiene desventajas obvias y lleva mucho tiempo generar una respuesta. La tecnología de conmutación de longitud de onda multiprotocolo formada al combinar OCS con conmutación de etiquetas multiprotocolo puede realizar las funciones de enrutamiento y protección de enlace de longitud de onda dinámica inteligente. Primero hablemos de las desventajas de este método de conmutación. Es esencialmente una conmutación de circuitos. La desventaja inherente de la conmutación de circuitos es que en el enlace de transmisión de datos, todos los nodos deben mantener los recursos del canal, y esta situación debe mantenerse hasta el final de la transmisión, momento en el cual se puede eliminar el canal. El problema es que incluso si el recurso del canal no está ocupado, otros datos no pueden usar el canal en este momento. Una eficiencia de uso tan baja reducirá en gran medida la utilización del canal y la correspondiente utilización de la banda ancha.
2. Conmutación óptica de paquetes
La conmutación óptica de paquetes se basa en la multiplexación por división de tiempo y la función de conmutación se implementa mediante el principio de conmutación de intervalos de tiempo. Multiplexación por división de tiempo: el tiempo se divide en cuadros, cada cuadro se divide en n intervalos de tiempo, se asigna a n señales y luego estas n señales se multiplexan en una fibra óptica. En el extremo receptor, un demultiplexor recupera la señal original de cada canal. Intercambio de intervalos de tiempo: intercambio de señales para cada intervalo de tiempo en la trama de multiplexación por división de tiempo. Primero, la señal multiplexada pasa a través de una derivación, y al mismo tiempo, la señal de cada intervalo de tiempo se transmite secuencialmente en cada salida de la derivación; luego estas señales pasan por diferentes dispositivos de retardo óptico para obtener finalmente diferentes tiempos de retardo; las señales son reagrupación del multiplexor.
La estructura del nodo central de OPS incluye multiplexores/demultiplexores, interfaces de entrada y salida, y buffers y controladores internos.
Las funciones de la interfaz de entrada son: (1) la señal de datos de entrada forma una señal de calidad perfecta; (2) detecta la deriva y la fluctuación de la señal (3) organiza las cargas útiles apropiadas al principio y al final de cada paquete; la captura de paquetes de datos se sincroniza y se cambian los intervalos de tiempo (5) el membrete se envía al controlador (6) la longitud de onda de transmisión externa se convierte en un conmutador interno; La interfaz de salida debe completar las siguientes funciones: la señal de salida se forma para superar la diafonía y el daño causado por el tablero de interruptores y restaurar la calidad de la señal para la carga útil de información, la longitud de onda interna se convierte a una longitud de onda externa según sea necesario; Debido a las diferentes distancias entre los tableros de interruptores de la señal, la pérdida de inserción es diferente, por lo que la potencia de la señal es diferente y se requiere una potencia de salida equilibrada.
2. Características de la tecnología de conmutación óptica
A medida que las redes de comunicación se desarrollan hacia plataformas totalmente ópticas, funciones como la optimización de la red, el enrutamiento, la protección y la autorreparación se vuelven cada vez más importantes. en el campo de las comunicaciones ópticas cuanto más importante es. La tecnología de conmutación óptica puede garantizar la confiabilidad de la red y proporcionar una plataforma de enrutamiento de señales flexible. Usando un convertidor de longitud de onda, los paquetes en ráfaga se pueden enviar a una longitud de onda diferente a la de la línea de salida designada cuando ocurre la contienda. Esta solución es la mejor en términos de retraso en los paquetes en competencia y es adecuada tanto para redes de conmutación de circuitos como de paquetes ópticos/conmutación de ráfagas, pero requiere convertidores rápidos y ajustables. Los resultados de investigaciones recientes muestran que la conmutación de longitud de onda es una de las opciones más prometedoras en las redes ópticas de conmutación de paquetes, que puede reducir efectivamente la tasa de pérdida de paquetes/ráfagas de paquetes ópticos, especialmente en sistemas DWDM de múltiples longitudes de onda, permitiendo así longitudes de onda sintonizables rápidas. un tema candente de la investigación actual.
3. Métodos y aplicaciones de conmutación óptica
Hay tres formas de dividir y multiplexar señales ópticas: división espacial, división temporal y división de longitud de onda. En consecuencia, existen tres tipos de intercambio óptico: división espacial, división temporal y división de longitud de onda. Complete el intercambio de canales espaciales, canales temporales y canales de división de longitud de onda respectivamente. Las características y planes de implementación de estos tres métodos de conversión son diferentes. Si dos o más señales ópticas se conmutan simultáneamente, se denomina conmutación óptica compuesta.
1. Separador de aire
El principio básico de la conmutación de separación de aire es el interruptor de matriz de componentes de conmutación ópticos, y el interruptor de matriz está controlado adecuadamente. Esencialmente, es un proceso que se completa en el dominio espacial del intercambio de señales ópticas. El camino entre las fibras de entrada y salida se puede formar de cualquier forma. Los elementos de conmutación de los interruptores de separación de aire generalmente se pueden dividir en interruptores mecánicos, de conversión fotoeléctrica, de guía de ondas compuesta y de puerta de diodo láser de reflexión total. La longitud de las guías de ondas paralelas y la diferencia de fase entre las dos guías de ondas varían, por lo que se deben seleccionar los parámetros apropiados para que los haces de las guías de ondas queden completamente entrelazados. Si se aplica un cierto voltaje al electrodo, se pueden cambiar el índice de refracción y la diferencia de fase.
2. Conmutador de tiempo compartido
La multiplexación por división de tiempo (TDM) es un método de multiplexación común en las redes de comunicación. La multiplexación por división de tiempo óptica (OTDM) es similar a la multiplexación por división de tiempo eléctrica. Un canal multiplexado se divide en varios intervalos de tiempo. Cada flujo de pulsos ópticos de datos de banda base ocupa un intervalo de tiempo y se multiplexan en señales de flujo de datos ópticos de alta velocidad. transmisión.
Para completar la conmutación de tiempo compartido, debe haber una conmutación de intervalo de tiempo para realizar la función de salida de intervalo de tiempo de conmutación de intervalo de tiempo de la señal de entrada. Las señales de multiplexación por división de tiempo deben escribirse en la memoria en secuencia y luego leerse en secuencia para completar la conmutación de intervalos de tiempo. Basado en el principio de funcionamiento de la línea de retardo de fibra óptica en el conmutador de tiempo compartido, la primera señal óptica multiplexada por división de tiempo pasa a través del divisor óptico, de modo que cada salida solo tiene una determinada señal óptica de intervalo de tiempo al mismo tiempo; estas señales pasan a través de diferentes retardos ópticos para obtener diferentes tiempos de retardo; finalmente, se recomienda que estas señales sean multiplexadas por un combinador óptico para completar un interruptor de división de tiempo.
3. Divisor de longitud de onda
En términos generales, en un sistema de multiplexación óptica, tanto el extremo de origen como el de destino pueden utilizar la misma longitud de onda para transmitir señales. Si no se utiliza la misma longitud de onda durante la multiplexación, cada terminal inevitablemente se volverá cada vez más complejo. El interruptor de longitud de onda requerido para la separación y conmutación de longitudes de onda consiste en utilizar un demultiplexor para dividir el espacio de los subcanales de ondas ópticas, realizar una conmutación de longitud de onda (w/c) en cada canal de longitud de onda, multiplexarlo después de la conmutación y emitirlo a través de la fibra óptica. . La futura tecnología de conmutación óptica seguramente promoverá el desarrollo de redes de comunicación y seguramente llegará la era de la gran capacidad y la alta velocidad. Se cree que en un futuro próximo, la tecnología de redes de conmutación óptica de mi país se convertirá en una fuerza impulsora eficaz para el desarrollo de la tecnología de las comunicaciones, y la tecnología de las comunicaciones seguramente entrará en una etapa de desarrollo de alta eficiencia y alta calidad.
Cuatro. Conclusión
En resumen, la conmutación óptica se divide principalmente en dos tipos: conmutación óptica de ruta óptica y conmutación óptica de paquetes. Fortalecer la aplicación de la tecnología de conmutación óptica en la transmisión de datos de comunicaciones ayudará a mejorar la velocidad de la transmisión de datos y garantizar la calidad.
Por lo tanto, es necesario prestar más atención a la aplicación de la tecnología de conmutación óptica en las redes de comunicación y continuar estudiando la aplicación de los conmutadores ópticos espaciales y los conmutadores ópticos temporales en la transmisión de comunicaciones.