光交换技术的应用与发展
光交换技术是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。光纤通信的发展方向，是实现最大可能地利用光纤给人们提供巨大带宽资源将信息进行无阻碍的传输和交换。多年以前，人们就提出了构建全光网络的设想，那是一个完全建立在光域上进行信息采集、处理、放大、存储、传输、交换、恢复全过程光学化的理想光子网络。然而，如此美好的设想在技术方面的实施却是极其艰难的。目前人们心中的全光网已经被广义化了，现在的全光网是指在网络中光信息流的传输和交换过程是以光的形式存在和完成，而电子技术在其中仍然发挥着极其重要的作用，例如用电子电路实现控制等得网络。
随着信息化的发展，各种新型业务对通信网的宽带和容量提出了更高的要求。但是，在目前的光纤通信系统中，网络的各个节点要经过多次的光-电、电-光变换，而其中的电子器件在适应高速、大容量的需求上存在诸多缺点，如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等，由此产生通信网中的“电子瓶颈”现象。而且目前的电子交换机和信息处理网络的发展已经接近了电子速率的极限。为了解决这一问题，充分发挥光纤通信的极宽频带、抗电磁干扰、保密性强、传输损耗低等优点，研究人员开始在交换系统中引入光交换技术。
广义化的全光网络实际上是一个由光学技术与电子学技术相结合的网络，但必须指出的是，在广义化的全光网络中，光学技术是主体，电子学技术只是辅助，这是有别于传统的由O/E、E/O变换所构成的光电结合网络的。
光电网络具有如下优点：（1）提供巨大的带宽。使人们上网的速度大大提高，节约了大量时间与精力，上网更加流畅，尤其是对企业用户而言，能够实现效益最大化；（2）与如今所用的铜线相比，处理速度高且误码率低，且维护费用低了很多；（3）采用光路交换的全光网络具有协议透明性，即对信号形式不限制。允许采用不同的速率和协议，有利于网络应用的灵活性；（4）全光网中采用了较多无源光器件，省去了庞大的光——电——光转换工作量及设备，提高网络整体的交换速度，降低了成本并有利于提高可靠性。
有如下几种光交换模式：
码分光交换, 是指对进行了直接光编码和光解码的码分复用光信号在光域内进行交换的方法。所谓码分复用, 就是靠不同的编码来区分各路原始信号, 而码分光交换则是由具有光编解码功能的光交换器将输入的某一种编码的光信号变成另一种编码的光信号进行输出, 由此来达到交换目的。随着光码分复用(OCDMA ) 技术的发展, 码分光交换技术必将得到迅速的发展和应用。
复合型交换技术,由于各种光交换技术都有其独特的优点和不同的适应性，将几种光交换技术合适地复合起来进行应用能够更好地发挥各自的优势, 以满足实际应用的需要。已见介绍的复合型光交换主要有: (1) 空分/时分光交换系统; (2) 波分/空分光交换系统; (3) 频分/时分光交换系统; (4) 时分/波分/空分光交换系统等。例如, 将时分和波分技术合起来可以得到一种极有前途的大容量复合型光交换模块, 其复用度是时分多路复用度与波分复用度的乘积。如果他们的复用度分别为8, 则可实现64 路的时分2波分复合型交换。将此种交换模块用于4 级链路连接的网络, 可以构成最大终端数为4096 的大容量交换网络。 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。它
兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据—分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
光突发交换技术，它的特点是数据分组和控制分组独立传送，在时间上和信道上都是分离的，它采用单向资源预留机制，以光突发作为最小的交换单元。obs克服了ops的缺点，对光开关和光缓存的要求降低，并能够很好的支持突发性的分组业务，同时与ocs相比，它又大大提高了资源分配的灵活性和资源的利用率。被认为很有可能在未来互联网中扮演关键角色 。OBS结合了光电路交换和光分组交换的优势，同时避免了它们的缺点。通过控制与数据在时间和空间上的分离，控制分组提前发送，并在中间节点经过电信息处理，从而为数据分组预留相应的资源。而数据分组随控制分组之后传送，在中间节点通过预留好的资源直通，无需光/电/光处理。 同时它具有延时小(单向预留)，带宽利用率(统计复用)，效率高，交换灵活、数据透明、交换容量大(电控光交换)等特点，可以达到Tb/s级的交换容量，甚
至Pb/s量级。因此，OBS网络主要应用于不断发展的大型城域网和广域网。
光标记分组交换技术，也称为gmpls或多协议波长交换.它是mpls技术与光网络技术的结合。mpls是多层交换技术的最新进展，将mpls控制平面贴到光的波长路由交换设备的顶部就具有mpls能力的光节点。由mpls控制平面运行标签分发机制，向下游各节点发送标签，标签对应相应的波长，由各节点的控制平面进行光开关的倒换控制，建立光通道。2001年5月ntt开发出了世界首台全光交换mpls路由器，结合wdm技术和mpls技术，实现全光状态下的ip数据包的转发。 为了能适应未来智能光网络动态地提供网络资源和传送信令的要求，我们需要对传统的MPLS进行扩展和更新。OMPLS正是MPLS向光网络扩展的产物，它在支持传统的分组交换、时分交换、波长交换和光纤交换的同时，还对原有的路由协议、信令协议作了修改和扩展。
对光交换的探索始于20世纪70年代，80年代中期发展比较迅速。目前对光交换所需器件的研究已具有相当水平。在光器件技术推动下，光交换系统技术的研究也有了很大进展。第一步进行电控光交换，即信号交换是全光的，而光器件的控制仍由电子电路完成。目前实用系统大都处于这一水平，相关成果报道得也比较多。第二步为全光交换技术，即系统的逻辑、控制和交换均由光子完成。
我国在“七五”期间就开展了光交换技术的研究，并将光交换技术列为“八五”、“九五”期间的高科技基础研究课题。1990年，清华大学实现了我国第一个时分光交换演示系统。1993年，北京邮电大学光通信技术研究所研制出光时分交换网络实验模型。目前，光交换技术市场日益成熟，价格也在迅速下降。许多运营商，比如 Global Crossing、法国电信和日本电信等都已经计划在他们的网络中广泛采用光交换技术。目前北京联通已实现8M宽带入户，随着带宽的提升，北京三网融合项目之一的互联网高清电视项目已经启动，今年年底，联通将推出此业务。
此前，北京市政府要求，到2012年底，互联网家庭入户带宽要超过20M。推进光纤到楼入户，逐步替代传统铜缆。在此基础上，北京联通早在2009年便开始实施“全光宽带网络建设工程”，预计在三年内基本完成光纤到户的覆盖。据联通公司的统计，截至2011年上半年，光纤到户在全市覆盖率为42%；预计到2011年底，光纤到户在全市覆盖率将达到55%。这对公司和个人无疑都是极好的消息，光交换技术的前景会越来越好。
