第9章_光交換技術(shù)

1、第9章 光交換技術(shù)宋寶安寧波大學信息科學與工程學院2009-12-15目錄9.1 光交換概述9.2 光交換器件9.3 光交換網(wǎng)絡9.4 網(wǎng)絡與通信技術(shù)的發(fā)展（從網(wǎng)絡與通信技術(shù)的發(fā)展，看交換技術(shù)的發(fā)展及其作用）硬件系統(tǒng)的基本組成承上啟下：承上啟下：交換(信號、分類)復用開關(guān)（交換單元）連接（連接函數(shù)）網(wǎng)絡(單級與多級交換網(wǎng)絡區(qū)別)電路交換接口電路存儲程序控制分組交換和幀中繼信令系統(tǒng) ATM交換 設(shè)想一下，接下來內(nèi)容是什么？ n隨著世界通信業(yè)務量的飛速增長，光傳送網(wǎng)技術(shù)已成為國際上的研究熱點。據(jù)估計，以光電子信息技術(shù)為主導的信以光電子信息技術(shù)為主導的信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在20102010年

2、達年達5 5萬億美元，成為二十一世紀最萬億美元，成為二十一世紀最大的產(chǎn)業(yè)。大的產(chǎn)業(yè)。n研究熱點研究熱點 隨著世界通信業(yè)務量的飛速增長，光傳送網(wǎng)技隨著世界通信業(yè)務量的飛速增長，光傳送網(wǎng)技術(shù)已成為國際上的研究熱點。術(shù)已成為國際上的研究熱點。（全光通信網(wǎng)、WDM全光網(wǎng)、光傳送網(wǎng)是同一事物的不同名稱，最近ITU的建議是光傳送網(wǎng)optical transport network）。n趨勢趨勢 九十年代初，在一些發(fā)達國家中，人們預計原九十年代初，在一些發(fā)達國家中，人們預計原有的銅電纜會從有的銅電纜會從1995年起逐漸被年起逐漸被FTTH（光纖到戶）代替。（光纖到戶）代替。1998年這種趨勢已被證實。但是，

3、步子已經(jīng)放慢，年這種趨勢已被證實。但是，步子已經(jīng)放慢，特別是光纖到戶。光傳送網(wǎng)的推廣，光纖到戶能否實現(xiàn)，取決光傳送網(wǎng)的推廣，光纖到戶能否實現(xiàn)，取決于網(wǎng)絡的價格，于網(wǎng)絡的價格，只有價格到了可接受的地步，才能真正進入家庭，光傳送網(wǎng)中低價位光學元器件是降低光傳送網(wǎng)成本的關(guān)鍵。9.1 光交換概述傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡的缺點：傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡的缺點：n原因原因 傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡中存在大量的光傳統(tǒng)的光纖網(wǎng)絡中存在大量的光/電、電電、電/光轉(zhuǎn)換光轉(zhuǎn)換節(jié)點節(jié)點和數(shù)字交叉互聯(lián)電分插復用器，n1)既限制了網(wǎng)絡的交換速度。既限制了網(wǎng)絡的交換速度。n2)又對不同形式的光信號是不透明的。又對不同形式的光信號是不透明的。n3)光功能

4、器件和波導或光纖的連接需要亞微米的定位精光功能器件和波導或光纖的連接需要亞微米的定位精度，度，精密定位是復雜的調(diào)整操作，所以提高了光功能器件提高了光功能器件的成本，限制了光傳送網(wǎng)的發(fā)展。的成本，限制了光傳送網(wǎng)的發(fā)展。n4 )且光且光/電、電電、電/光器件的微型化也是很難解決的問題。光器件的微型化也是很難解決的問題。因此，光通信器件的價格和微型化已成為光傳送網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。n可用于全光網(wǎng)絡的MEMS器件包括微型光開關(guān)陣列、可調(diào)衰減器和光濾波器等。對上述技術(shù)的研究是MEMS用于光通訊領(lǐng)域的關(guān)鍵。n在全光通信網(wǎng)中，光交換技術(shù)的好壞直接決定了傳輸網(wǎng)的規(guī)模、復雜性和靈活性等技術(shù)指標。光開關(guān)是光交換技術(shù)中的

5、核心器件，是影響光交換技術(shù)的關(guān)鍵。微機械光開關(guān)在開關(guān)速度、透明性、功耗和串擾等性能比其它各類光開關(guān)具有明顯的優(yōu)點。除此之外，微機械光開關(guān)還用于光信息處理系統(tǒng)和光學測量系統(tǒng)，實現(xiàn)光路的轉(zhuǎn)換、切換和光信息處理。在軍事領(lǐng)域中，微機械光開關(guān)用于核彈、導彈等的引信裝置。且因其巨大的商業(yè)應用前景，而備受關(guān)注。n光開關(guān)是光交換技術(shù)中的核心器件，是影響光交換技術(shù)的關(guān)鍵。nnTx TxTxRxRxRxn上路(終端或ADM)下路(終端或ADM)光纖 1光纖 m光開關(guān)矩陣光開關(guān)矩陣波長轉(zhuǎn)換光濾波器/密集解復用器是構(gòu)建OXC的重要器件。今天在DWDM系統(tǒng)中使用得最多的是下面三種光濾波器：多層介質(zhì)膜干涉濾波器、光纖光柵

6、和陣列波導光柵。9.2 光交換器件n多層介質(zhì)膜干涉濾波器利用鍍在玻璃襯底上的多層介電薄膜將某個波長從WDM系統(tǒng)中分離出來或復用進去?？梢灾瞥筛鞣N窄帶、寬帶或增益平坦用濾波器，也可以級聯(lián)成為各種DWDM模塊，非常靈活。它是無源器件，可以在相鄰或非相鄰信道之間提供40dB甚至更高的隔離度，插入損耗和偏振相關(guān)損耗很低，可能是多信道DWDM系統(tǒng)最佳的選擇之一，也可能是最適合于寬帶應用的一種DWDM器件。但對于信道間隔等于或小于100GHz(0.8nm)的DWDM系統(tǒng)，鍍膜的控制很困難。，目前難以采用。n光纖光柵是利用紫外激光能夠改變光敏光纖折射率的原理，在光纖芯子里產(chǎn)生折射率的周期性調(diào)制制成的。這種光

7、柵能夠反射特定的波長?？梢灾瞥删哂泻芏阜瓷渥V形狀和很高信道隔離度的DWDM濾波器。其優(yōu)點是插入損耗低、成本低，因而特別適合制作DWDM組件。其缺點有：它是兩端口反射元件，需要昂貴的光環(huán)行器或制成馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)被選信號的下路，尤其在信道數(shù)很大時會導致成本的急劇增加。再就是它是溫度敏感的，需要溫度控制或補償。n陣列波導光柵是通過在硅片上沉積SiO2玻璃薄膜，經(jīng)過高溫處理后，再利用光刻制出波導電路圖案。其工藝類似于在計算機芯片上集成電子器件。從結(jié)構(gòu)看，它是由兩個集成星形耦合器組成的，這兩個耦合器則由一系列長度變化的波導連接起來。 星形耦合器完成不同波長的耦合，而在兩個星形耦合器之間長度

8、等差排列的波導構(gòu)成了一種相位光柵，而這正是波長選擇的基礎(chǔ)。其主要優(yōu)點是可以很緊湊地制出信道數(shù)很大的DWDM器件，而且成本低，便于集成。而缺點是：與其他濾波器技術(shù)相比，它的濾波器通帶特性較差、偏振相關(guān)損耗很大，而且對溫度很敏感，需要溫度控制。n不同類型的光柵光學研究和應用n微光學平臺是微光機電系統(tǒng)技術(shù)應用的一個典型例子，它主要用于光學測量和實驗。傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)平臺體積大，系統(tǒng)中的元件是先分開制造然后組裝而成，裝配量很大，成本很高。而微光學平臺，體積小，系統(tǒng)中的元件可集成加工在單一芯片上，對準精度高，可成批生產(chǎn)，成本低。這些優(yōu)點使微光學平臺相對于傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)有很大的優(yōu)勢。所以，該方面的研究是微光

9、機電系統(tǒng)研究的最基本的一部分。研究包括微衍射透鏡（Fresnel, 多階二元微透鏡）、微折射透鏡、光束分離器、光柵等。飛秒自相關(guān)儀光柵光譜儀光數(shù)據(jù)存儲n在光學信息存儲系統(tǒng)中，光盤讀取頭影響存儲密度和讀取速度，決定整個系統(tǒng)性能的好壞。采用微機械制造的光盤讀取頭，可大大降低光學讀取頭是價格和中連、重量，定位速度和讀取速度也顯著提高。圖為讀取原理示意圖。9.3 光交換網(wǎng)絡n空分光交換網(wǎng)絡n波分光交換網(wǎng)絡n時分光交換網(wǎng)絡n自由空間光交換網(wǎng)絡n混合型光交換網(wǎng)絡n多維光交換網(wǎng)絡9.4 網(wǎng)絡與通信技術(shù)的發(fā)展計算機網(wǎng)絡是現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)密計算機網(wǎng)絡是現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，是隨社會對信

10、息的共享和信切結(jié)合的產(chǎn)物，是隨社會對信息的共享和信息傳遞的要求而發(fā)展起來的。息傳遞的要求而發(fā)展起來的。所謂的所謂的計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡就是利用通信設(shè)備和線路就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件，如系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件，如網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交換方式以及網(wǎng)絡操作網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交換方式以及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等來實現(xiàn)網(wǎng)絡中信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)等來實現(xiàn)網(wǎng)絡中信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。系統(tǒng)。（一）計算機網(wǎng)絡的演變和發(fā)展（一）計算機網(wǎng)絡的演變和發(fā)展n第一階段第一階段聯(lián)機系統(tǒng)聯(lián)機系統(tǒng)n以一臺中央主計

11、算機連接大量在地理上處于分散位置以一臺中央主計算機連接大量在地理上處于分散位置的終端。所謂的終端。所謂終端終端通常指一臺計算機的外部設(shè)備，包通常指一臺計算機的外部設(shè)備，包括顯示器和鍵盤，無中央處理器和內(nèi)存。括顯示器和鍵盤，無中央處理器和內(nèi)存。n隨著連接的終端數(shù)增加，為了減輕中心計算機的負擔，隨著連接的終端數(shù)增加，為了減輕中心計算機的負擔，在通信線路和中心計算機之間設(shè)置了一個在通信線路和中心計算機之間設(shè)置了一個前端處理機前端處理機FEPFEP（Front End ProcessorFront End Processor）或）或通信控制器通信控制器CCUCCU（Communication Cont

12、rol UnitCommunication Control Unit），專門負責與終端），專門負責與終端之間的通信控制，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與通信控制的分工，之間的通信控制，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與通信控制的分工，以便更好地發(fā)揮中心計算機的處理能力。以便更好地發(fā)揮中心計算機的處理能力。單計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)單計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng) n第二階段第二階段計算機互聯(lián)網(wǎng)絡計算機互聯(lián)網(wǎng)絡2020世紀世紀6060年代中期開始，出現(xiàn)了若干個年代中期開始，出現(xiàn)了若干個計算機計算機互連系統(tǒng)互連系統(tǒng)，開創(chuàng)了計算機，開創(chuàng)了計算機計算機通信的時計算機通信的時代。隨后各大計算機公司都陸續(xù)推出了自己的代。隨后各大計算機公司都

13、陸續(xù)推出了自己的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)這些網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)這些網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的軟件硬件產(chǎn)品。軟件硬件產(chǎn)品。但這些網(wǎng)絡也存在不少弊端，但這些網(wǎng)絡也存在不少弊端，主要問題是各廠主要問題是各廠家提供的網(wǎng)絡產(chǎn)品實現(xiàn)互連十分困難。家提供的網(wǎng)絡產(chǎn)品實現(xiàn)互連十分困難。這種自這種自成體系的系統(tǒng)稱為成體系的系統(tǒng)稱為“封閉封閉”系統(tǒng)系統(tǒng)。因此，人們。因此，人們迫切希望建立一系列的國際標準，渴望得到一迫切希望建立一系列的國際標準，渴望得到一個個“開放開放”系統(tǒng)系統(tǒng)，這正是推動計算機網(wǎng)絡走向，這正是推動計算機網(wǎng)絡走向國際標準化的一個重要因素。國際標準化的一個重要因素。第二階段典型的計算機網(wǎng)絡的第二階

14、段典型的計算機網(wǎng)絡的主要特點主要特點是：資源的多是：資源的多向共享、分散控制、分組交換、采用專門的通信控制向共享、分散控制、分組交換、采用專門的通信控制處理機、分層的網(wǎng)絡協(xié)議，這些特點往往被認為是現(xiàn)處理機、分層的網(wǎng)絡協(xié)議，這些特點往往被認為是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的典型特征。代計算機網(wǎng)絡的典型特征。但這個時期的網(wǎng)絡產(chǎn)品彼但這個時期的網(wǎng)絡產(chǎn)品彼此之間是相互獨立的，沒有統(tǒng)一標準。此之間是相互獨立的，沒有統(tǒng)一標準。以多計算機為中心的網(wǎng)絡邏輯結(jié)構(gòu)圖以多計算機為中心的網(wǎng)絡邏輯結(jié)構(gòu)圖 n 第三階段第三階段 標準化網(wǎng)絡標準化網(wǎng)絡2020世紀世紀7070年代中期，計算機網(wǎng)絡開始向體系結(jié)構(gòu)年代中期，計算機網(wǎng)絡開始向體系

15、結(jié)構(gòu)標準化的方向邁進，即標準化的方向邁進，即正式步入網(wǎng)絡標準化時代。正式步入網(wǎng)絡標準化時代。2020世紀世紀8080年代年代, ,隨著微機的廣泛使用隨著微機的廣泛使用, ,局域網(wǎng)獲得局域網(wǎng)獲得了迅速發(fā)展。美國電氣與電子工程師協(xié)會（了迅速發(fā)展。美國電氣與電子工程師協(xié)會（IEEEIEEE）為了適應微機、個人計算機（為了適應微機、個人計算機（PCPC）以及局域網(wǎng)發(fā)）以及局域網(wǎng)發(fā)展的需要展的需要, ,于于19801980年年2 2月在舊金山成立了月在舊金山成立了IEEE802IEEE802局域網(wǎng)絡標準委員會局域網(wǎng)絡標準委員會, ,并制定了一系列局域網(wǎng)絡并制定了一系列局域網(wǎng)絡標準。標準。在此期間在此期間

16、, ,各種各種 局域網(wǎng)大量涌現(xiàn)。局域網(wǎng)大量涌現(xiàn)。標準化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖標準化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖 第三階段典型的標準化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖，第三階段典型的標準化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖，通信通信子網(wǎng)的交換設(shè)備主要是子網(wǎng)的交換設(shè)備主要是路由器路由器和和交換機交換機。n第四階段第四階段 網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡 進入進入2020世紀世紀9090年代，隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的迅年代，隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是猛發(fā)展，特別是19931993年美國宣布建立年美國宣布建立國家信息國家信息基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)設(shè)施NIINII（NIINII，National Information National Information I

17、nfrastructureInfrastructure）后，全世界許多國家紛紛制后，全世界許多國家紛紛制定和建立本國的定和建立本國的NIINII，從而極大的推動了計算機，從而極大的推動了計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展。使計算機網(wǎng)絡進入一個嶄新網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展。使計算機網(wǎng)絡進入一個嶄新的階段，這就是計算機網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡階的階段，這就是計算機網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡階段。段。 目前，全球以目前，全球以InternetInternet為核心的高速計算機互為核心的高速計算機互聯(lián)網(wǎng)絡已經(jīng)形成，聯(lián)網(wǎng)絡已經(jīng)形成，InternetInternet已經(jīng)成為人類最重已經(jīng)成為人類最重要的、最大的知識寶庫。要的、最大的知識寶庫。網(wǎng)

18、絡互連與高速網(wǎng)絡的基本模型網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡的基本模型 網(wǎng)絡互聯(lián)和高速計算機網(wǎng)絡就成為網(wǎng)絡互聯(lián)和高速計算機網(wǎng)絡就成為第四代第四代計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡信息社會對網(wǎng)絡技術(shù)的挑戰(zhàn)信息社會對網(wǎng)絡技術(shù)的挑戰(zhàn)在信息社會，人們的工作、生活、學習和娛樂在在信息社會，人們的工作、生活、學習和娛樂在很大程度上將不再受地理環(huán)境的限制，而大部分很大程度上將不再受地理環(huán)境的限制，而大部分可在家庭進行，也即人們的可在家庭進行，也即人們的就業(yè)方式就業(yè)方式、生產(chǎn)方式生產(chǎn)方式、工作方式工作方式、學習方式學習方式以至以至生活方式生活方式將發(fā)生深刻變將發(fā)生深刻變化?；?。光纖、數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星通信和移動通信等現(xiàn)光纖、數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星通信

19、和移動通信等現(xiàn)代信息技術(shù)將使世界范圍內(nèi)的交流變得更加方便代信息技術(shù)將使世界范圍內(nèi)的交流變得更加方便更加容易，真正實現(xiàn)所謂天涯若比鄰。更加容易，真正實現(xiàn)所謂天涯若比鄰。應該看到，信息社會對網(wǎng)絡技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)、應該看到，信息社會對網(wǎng)絡技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)、新的要求，特別是業(yè)務量的增長、網(wǎng)絡站點數(shù)的新的要求，特別是業(yè)務量的增長、網(wǎng)絡站點數(shù)的擴大、以及多媒體的應用，要求網(wǎng)絡的規(guī)模更大、擴大、以及多媒體的應用，要求網(wǎng)絡的規(guī)模更大、帶寬更寬、速率更高。帶寬更寬、速率更高。n19951995年到年到20002000年期間，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)由年期間，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)由45004500萬增至萬增至4.24

20、.2億，增長幅度接近億，增長幅度接近1010倍。倍。n截至截至20062006年底，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)達到年底，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)達到10.810.8億億，比比20042004年增長了年增長了1.51.5億人。中國的互聯(lián)網(wǎng)用戶人億人。中國的互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)為數(shù)為1.21.2億人，在全球僅次于美國的億人，在全球僅次于美國的1.9781.978億人。億人。 n未來五年全球互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)將再增長一倍，達未來五年全球互聯(lián)網(wǎng)用戶人數(shù)將再增長一倍，達到到2020億人，新增用戶將主要來自中國、印度、巴億人，新增用戶將主要來自中國、印度、巴西、俄羅斯和印度尼西亞等人口較多的國家。西、俄羅斯和印度尼西亞等人口較多

21、的國家。n未來十年里，很多互聯(lián)網(wǎng)用戶的接入設(shè)備將由未來十年里，很多互聯(lián)網(wǎng)用戶的接入設(shè)備將由PCPC平臺轉(zhuǎn)移到智能手機和其它移動設(shè)備。平臺轉(zhuǎn)移到智能手機和其它移動設(shè)備。 （二）（二）計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展趨勢計算機網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展趨勢人們常用人們常用C&CC&C（computer and communicationcomputer and communication）來描述）來描述計算機網(wǎng)絡，但從系統(tǒng)的觀點看，這還很不夠。計算機網(wǎng)絡，但從系統(tǒng)的觀點看，這還很不夠。計算機和通信系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡中非常重要的基本要素，計算機和通信系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡中非常重要的基本要素，但但計算機網(wǎng)絡并不是計算機

22、和通信系統(tǒng)的簡單結(jié)合，也計算機網(wǎng)絡并不是計算機和通信系統(tǒng)的簡單結(jié)合，也不是計算機或通信系統(tǒng)的簡單擴展或延伸，而是融合了不是計算機或通信系統(tǒng)的簡單擴展或延伸，而是融合了信息采集、存儲、傳輸、處理和利用等一切先進信息技信息采集、存儲、傳輸、處理和利用等一切先進信息技術(shù)，是具有新功能的新系統(tǒng)術(shù)，是具有新功能的新系統(tǒng)。對于現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的研究和分析，應該特別強調(diào)對于現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的研究和分析，應該特別強調(diào)“計計算機網(wǎng)絡是系統(tǒng)算機網(wǎng)絡是系統(tǒng)”的觀點，站在更高的高度來重新認識的觀點，站在更高的高度來重新認識計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、性能及網(wǎng)絡工程技術(shù)和網(wǎng)絡實際應用計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、性能及網(wǎng)絡工程技術(shù)和網(wǎng)絡實際應用中的

23、重要問題，便于把握計算機網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。中的重要問題，便于把握計算機網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。 n計算機網(wǎng)絡的支撐技術(shù)計算機網(wǎng)絡的支撐技術(shù)n從從系統(tǒng)的觀點系統(tǒng)的觀點看，看，計算機網(wǎng)絡是由單個結(jié)點和連結(jié)計算機網(wǎng)絡是由單個結(jié)點和連結(jié)這些結(jié)點的鏈路所組成這些結(jié)點的鏈路所組成。n單個結(jié)點主要是連入網(wǎng)內(nèi)的計算機以及負責通信功單個結(jié)點主要是連入網(wǎng)內(nèi)的計算機以及負責通信功能的結(jié)點交換機、路由器能的結(jié)點交換機、路由器，這些設(shè)備的物理組成主，這些設(shè)備的物理組成主要是要是集成電路集成電路，而集成電路的一個重要支撐就是微，而集成電路的一個重要支撐就是微電子技術(shù)。電子技術(shù)。n網(wǎng)絡的另一個組成部分就是通信鏈路網(wǎng)絡的另一個組成部分

24、就是通信鏈路，負責所有結(jié)，負責所有結(jié)點間的通信，通信鏈路的一個重要支撐就是點間的通信，通信鏈路的一個重要支撐就是光電子光電子技術(shù)技術(shù)。摩爾定理摩爾定理預測，微電子芯片的計算功能每預測，微電子芯片的計算功能每1818個月個月提高一倍，這一發(fā)展趨勢到提高一倍，這一發(fā)展趨勢到20102010年趨于成熟，那年趨于成熟，那時時芯片最多可包含芯片最多可包含10101010個元件個元件。 PCPC的處理能力的處理能力在在20112011可達可達10105 5MIPS MIPS （Million Instructions Per Million Instructions Per SecondSecond每秒執(zhí)

25、行百萬條指令，千億）每秒執(zhí)行百萬條指令，千億） MetcalfeMetcalfe定理（定理（梅特卡夫定理）用于預測網(wǎng)絡性梅特卡夫定理）用于預測網(wǎng)絡性能的增長，該定理預測網(wǎng)絡性能的增長是連到網(wǎng)能的增長，該定理預測網(wǎng)絡性能的增長是連到網(wǎng)上上PCPC的能力的平方。這表示網(wǎng)絡帶寬的增長率是的能力的平方。這表示網(wǎng)絡帶寬的增長率是每年每年3 3倍。倍。不久的將來會出現(xiàn)每秒不久的將來會出現(xiàn)每秒10101515位的網(wǎng)絡頻位的網(wǎng)絡頻寬需求寬需求。信息傳輸中的光電子技術(shù)信息傳輸中的光電子技術(shù)光纖通信光纖通信評價光纖傳輸發(fā)展的評價光纖傳輸發(fā)展的標準標準是是傳輸?shù)谋忍芈屎托盘栃鑲鬏數(shù)谋忍芈屎托盘栃枰偕翱蓚鬏數(shù)木嚯x

26、的乘積要再生前可傳輸?shù)木嚯x的乘積，在過去，在過去1010年間，該年間，該性能每年翻一番，這種增長速度可望持續(xù)性能每年翻一番，這種增長速度可望持續(xù)1010到到1515年。年。第一代第一代光纖傳輸使用光纖傳輸使用0.8m0.8m波長的激光器，傳輸速波長的激光器，傳輸速率可達率可達280Mbps280Mbps。第二代第二代使用使用1.3m1.3m波長的激光器和單模光纖，傳輸波長的激光器和單模光纖，傳輸速率可達速率可達560Mbps560Mbps。第三代第三代使用單頻使用單頻1.5m1.5m波長的激光器和單模光纖。波長的激光器和單模光纖。目前使用的目前使用的第四代第四代采用光放大器，數(shù)據(jù)傳輸率可達采用

27、光放大器，數(shù)據(jù)傳輸率可達10G10G20Gbps20Gbps。n計算機網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)計算機網(wǎng)絡的關(guān)鍵技術(shù)從系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡做一分析。從系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡做一分析。計算機網(wǎng)絡架構(gòu)的發(fā)展方向?qū)⑹怯嬎銠C網(wǎng)絡架構(gòu)的發(fā)展方向?qū)⑹荌PIP技術(shù)技術(shù)+ +光網(wǎng)絡光網(wǎng)絡，光網(wǎng)絡將會演進為全光網(wǎng)絡光網(wǎng)絡將會演進為全光網(wǎng)絡。從網(wǎng)絡的從網(wǎng)絡的服務層服務層面上看將是一個面上看將是一個IPIP的世界；從的世界；從傳傳送層送層面上看將是一個光的世界；從面上看將是一個光的世界；從接入層接入層面上看面上看將是一個有線和無線多元化的世界。將是一個有線和無線多元化的世界。為此，目前比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有為此，目前比

28、較關(guān)鍵的技術(shù)主要有軟交換技術(shù)軟交換技術(shù)、IPv6IPv6技術(shù)技術(shù)、光交換與智能光網(wǎng)絡技術(shù)光交換與智能光網(wǎng)絡技術(shù)、寬帶接入寬帶接入技術(shù)技術(shù)、3G3G以上的移動通信系統(tǒng)技術(shù)等。以上的移動通信系統(tǒng)技術(shù)等。光交換與智能光網(wǎng)絡技術(shù)：光交換與智能光網(wǎng)絡技術(shù)： 盡管波分復用光纖通盡管波分復用光纖通信系統(tǒng)有巨大的傳輸容量，但它只提供了原始帶寬，信系統(tǒng)有巨大的傳輸容量，但它只提供了原始帶寬，還需要有靈活的光網(wǎng)絡節(jié)點實現(xiàn)更加有效與更加靈還需要有靈活的光網(wǎng)絡節(jié)點實現(xiàn)更加有效與更加靈活的組網(wǎng)能力。當前組網(wǎng)技術(shù)正從具有活的組網(wǎng)能力。當前組網(wǎng)技術(shù)正從具有上下光路復上下光路復用用(OADM)(OADM)和和光交叉連接光交叉

29、連接(OXC)(OXC)功能的光聯(lián)網(wǎng)向由光功能的光聯(lián)網(wǎng)向由光交換機構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡發(fā)展：從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)交換機構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡發(fā)展：從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展；從光發(fā)展；從光電電光交換向全光交換發(fā)展。光交換向全光交換發(fā)展。n寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù): :只有接入網(wǎng)的帶寬瓶頸問題被解決只有接入網(wǎng)的帶寬瓶頸問題被解決后，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮。盡后，核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮。盡管當前寬帶接入技術(shù)有很多種，但只要不和光纖或管當前寬帶接入技術(shù)有很多種，但只要不和光纖或光結(jié)合的技術(shù)，就是過渡的技術(shù)，而不是下一代網(wǎng)光結(jié)合的技術(shù)，就是過渡的技術(shù)，而不是下一代網(wǎng)絡應用的技術(shù)。目前絡應用的技

30、術(shù)。目前光纖到戶光纖到戶（FTTHFTTH）的成本已下）的成本已下降至每戶降至每戶100100200200美元，即將為多數(shù)用戶接受。美元，即將為多數(shù)用戶接受。軟交換技術(shù)：軟交換技術(shù)：為了為了把服務控制功能和網(wǎng)絡資源控把服務控制功能和網(wǎng)絡資源控制功能與傳送功能完全分開制功能與傳送功能完全分開，需要應用軟交換技，需要應用軟交換技術(shù)。根據(jù)新的網(wǎng)絡功能模型分層，計算機網(wǎng)絡將術(shù)。根據(jù)新的網(wǎng)絡功能模型分層，計算機網(wǎng)絡將分為分為接入與傳輸層接入與傳輸層，媒體層媒體層，控制層控制層，業(yè)務應業(yè)務應用層用層（也叫網(wǎng)絡服務層）四層，從而可對各種功（也叫網(wǎng)絡服務層）四層，從而可對各種功能作不同程度的集成。能作不同程度的集成。 IPv6IPv6技術(shù)：技術(shù)：未來的計算機網(wǎng)絡是基于未來的計算機網(wǎng)絡是基于IPv6IPv6技術(shù)的技術(shù)的網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。IPv6IPv6將將IPIP地址長度從地址長度從3232位擴展到位擴展到128128位，支位，支持更多級別的地址層次、更多的可尋址節(jié)點數(shù)以持更多級別的地址層次、更多的可尋址節(jié)點數(shù)以及更簡單的地址自動配置。通過在組播地址中增及更簡單的地址自動配置。通過在組播地址中增加一個加一個“范圍范圍”域提高了