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波長(zhǎng)變換在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用( 二 )

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其次，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換還是波長(zhǎng)路由中至關(guān)重要的技術(shù)之一 。基于波長(zhǎng)路由的交換結(jié)構(gòu)是OPS網(wǎng)絡(luò)交換節(jié)點(diǎn)的主要交換形式，其交換結(jié)構(gòu)如圖4所示 。這種結(jié)構(gòu)使用波長(zhǎng)編碼來完成分組的路由和緩存 。它由3個(gè)功能模塊組成：分組編碼模塊（分組波長(zhǎng)分配）、緩存模塊和分組解復(fù)用模塊 。分組編碼模塊由N個(gè)可調(diào)諧全光波長(zhǎng)變換器（TOWC）組成，每個(gè)TOWC根據(jù)各分組所要輸出的端口給分組分配相應(yīng)的波長(zhǎng) 。例如：當(dāng)分組要在第i個(gè)端口輸出時(shí)，就給它分配波長(zhǎng)λi 。緩存模塊由N×K個(gè)半導(dǎo)體光放大器（SOA）開關(guān)門陣列和K個(gè)長(zhǎng)度范圍為0~(K-1)T的光纖延遲線組成，T為單個(gè)分組所占時(shí)長(zhǎng) 。通過控制SOA開關(guān)門，可以使分配了波長(zhǎng)后的分組以先進(jìn)先出（FIFO）的方式經(jīng)過某一相應(yīng)的光纖延遲線，到達(dá)指定的輸出端口 。解復(fù)用器模塊由一個(gè)K×N的星型耦合器和K×N個(gè)帶通濾波器組成 。也可以用一個(gè)K×N的AWG（Arrayed Wave-guide Grating）來實(shí)現(xiàn) 。帶通濾波器的作用是使特定的波長(zhǎng)和特定的輸出端口對(duì)應(yīng)起來 。
此外，波長(zhǎng)變換在高速全光信號(hào)處理中有十分廣泛的應(yīng)用 。OPN中載有信頭和凈荷的光分組需經(jīng)過同步、凈荷識(shí)別和地址識(shí)別等復(fù)雜的光信號(hào)處理過程 。在其中的各個(gè)環(huán)節(jié)都不難發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換功能 。以波長(zhǎng)變換在同步時(shí)鐘提取方面的應(yīng)用為例，較為精確的同步方案由一個(gè)可調(diào)諧波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和一段高色散參數(shù)的光纖組成，如圖5所示[9] 。因?yàn)椴煌ㄩL(zhǎng)的光信號(hào)在高色散光纖中的傳輸延時(shí)不同，所以將光分組調(diào)制到恰當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)上就能得到恰當(dāng)?shù)难訒r(shí) 。該同步方案常用于較精確的輸出端同步，但其連續(xù)性可調(diào)問題有待進(jìn)一步研究 。
最后，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換技術(shù)也常用于分組信頭再生過程 。當(dāng)在交換節(jié)點(diǎn)處需要改變數(shù)據(jù)包的路由或優(yōu)先級(jí)時(shí)，要進(jìn)行信頭再生，即產(chǎn)生新的信頭并在輸出端將之插入到相應(yīng)的數(shù)據(jù)包上，目前一般通過光電變換實(shí)現(xiàn)信頭再生 。據(jù)國(guó)際最新報(bào)道，利用InP材料的半導(dǎo)體光放大器制成全光的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，適用于非歸零（NRZ）編碼的全光信頭標(biāo)記再生，數(shù)據(jù)速率達(dá)10Gb/S，并可引伸至40Gb/S或更高 。當(dāng)帶著NRZ標(biāo)記的RZ數(shù)據(jù)分組輸入光層時(shí)，先提取出標(biāo)記分組，隨即經(jīng)過主要的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換部分和再生過程，最后重寫新的NRZ標(biāo)記，帶著RZ數(shù)據(jù)分組輸出 。
三、波長(zhǎng)變換技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀：
由以上討論可以看出全光波長(zhǎng)變換技術(shù)是OPS網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)要害技術(shù),在未來網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位 。全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器也正是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn) 。目前波長(zhǎng)變換器主要可以分為四類：（1）光－電－光型波長(zhǎng)變換器；（2）相干型波長(zhǎng)變換器；（3）基于光邏輯門的波長(zhǎng)變換器 。
光/電/光型的WC先將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)定時(shí)再生后，產(chǎn)生再生的電信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，再用該電信號(hào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光器重新進(jìn)行調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變換 。由于光電變換技術(shù)已很成熟，且它對(duì)信號(hào)具有再生能力，具有輸入動(dòng)態(tài)范圍較大，無需光濾波器件且對(duì)輸入偏振不敏感等許多優(yōu)點(diǎn)，是目前唯一的一種非常成熟的波長(zhǎng)變換器 。但是它對(duì)信號(hào)格式和調(diào)制速率不透明，系統(tǒng)升級(jí)受限、應(yīng)用范圍受限 。相干型波長(zhǎng)變換器，主要原理是應(yīng)用四波混頻（FWM）原理 。根據(jù)所使用的器件不同，又可分為：基于無源波導(dǎo)中FWM效應(yīng)；半導(dǎo)體激光器中FWM效應(yīng)；半導(dǎo)體光放大器中FWM效應(yīng) ?；诠饪剡壿嬮T的波長(zhǎng)變換器，采用的原理主要有XGM效應(yīng)和XPM效應(yīng) 。所采用的器件與相干型波長(zhǎng)變換器的器件類似也可分為無源波導(dǎo)型、半導(dǎo)體激光器型和半導(dǎo)體放大器型 。下表為基于三種不同效應(yīng)的全光波長(zhǎng)變換器的性能參數(shù)比較：

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