專利名稱：一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
WDM(波分復(fù)用)星形結(jié)構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)以其網(wǎng)絡(luò)容量大、對光接收機動態(tài)范圍要求低而受到人們的廣泛關(guān)注，成為WDM局域網(wǎng)的主流結(jié)構(gòu)。但在常規(guī)WDM星形結(jié)構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)中，由于其單跳特性，在同一時刻一個網(wǎng)絡(luò)信道波長只能供一個節(jié)點使用，因而網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受到實際可利用的有限信道波長數(shù)限制；另外，受傳輸型星形耦合器的分配損耗影響，星形耦合器所能提供的端口數(shù)十分有限，由此也限制了常規(guī)WDM星形網(wǎng)的規(guī)模，使其難于適應(yīng)通信的迅速增長對網(wǎng)絡(luò)容量的要求。為了擴大網(wǎng)絡(luò)容量，以往所采用的方法比較單一，都只能解決某一方面的問題，如1)雙星結(jié)構(gòu)，雖然實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)所有信道波長的重用，但網(wǎng)絡(luò)規(guī)模仍受傳輸型星形耦合器的分配損耗限制；2)有源星形結(jié)構(gòu)，雖解決了傳輸型星形耦合器的分配損耗問題，但網(wǎng)絡(luò)規(guī)模仍受網(wǎng)絡(luò)中有限信道波長數(shù)的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得在實現(xiàn)波長重用的同時，能擺脫傳輸型星形耦合器分配損耗對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制，以便更好地適應(yīng)通信量的迅速膨脹對網(wǎng)絡(luò)容量的需求。
本發(fā)明所提供的一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特點是它包括兩個節(jié)點數(shù)分別為N的節(jié)點集、一個控制器、兩個模塊，其中兩個模塊分別與每個節(jié)點集中的N個節(jié)點連接，并分別與控制器相連，兩塊模塊之間還直接互連；每個節(jié)點配置一個數(shù)據(jù)信道專用全頻可調(diào)收發(fā)機和一個控制信道專用固定波長收發(fā)機，且每個節(jié)點通過兩根光纖與各自對應(yīng)連接的模塊相連，其中一根光纖傳輸該節(jié)點需要發(fā)送的信息，另一根光纖傳輸送往該節(jié)點的信息；控制器控制節(jié)點與模塊之間、節(jié)點與節(jié)點之間以及兩模塊之間的通信。
上述的波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，兩個模塊分別是由一個N×2耦合器、一個3×N耦合器、一個可調(diào)多波長選擇路由器和一個光放大器所組成，在其中的任一模塊中N×2耦合器的一邊N個端口用于連接N節(jié)點的發(fā)射端；N×2耦合器的另一邊2個端口分別與控制器和與光放大器的輸入端口相連，其中，與控制器相連的端口用于使各節(jié)點通過控制信道向控制器發(fā)出通信請求；3×N耦合器的一邊N個端口用于連接N個節(jié)點的接收端；3×N耦合器的另一邊3個端口分別與控制器、可調(diào)多波長選擇路由器的輸出端口、以及另一模塊中可調(diào)多波長選擇路由器的輸出端口相連，其中，與控制器相連的端口用于控制器向各節(jié)點發(fā)送控制指令；光放大器的輸入端與N×2耦合器的一端口相連，它的輸出端與可調(diào)多波長選擇路由器的輸入端相連；可調(diào)多波長選擇路由器的輸入端與光放大器的輸出端相連，它的一個輸出端與3×N耦合器的一個端口相連，另一個輸出端與另一模塊中3×N耦合器的一個端口相連；另外，該可調(diào)多波長選擇路由器還分別與控制器直接相連，受控制器控制。
上述的波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的通信請求狀況，將整個網(wǎng)絡(luò)的m個信道波長分成λA和λB兩個波長組，發(fā)出同步指令，使得各可調(diào)多波長選擇路由器作出相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置且同步運行，以便λA和λB兩個波長組順利地從其相應(yīng)的兩端口輸出；與此同時，網(wǎng)絡(luò)中各通信節(jié)點通過各自的控制信道專用固定波長接收機接收到來自控制器的控制指令，也同步地將各自的數(shù)據(jù)信道全頻可調(diào)收發(fā)機調(diào)至相應(yīng)指定的波長進行通信；另外，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個固定的控制信道專用波長λK，所述控制器向各節(jié)點發(fā)送同步控制指令及欲發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點向控制器發(fā)出通信請求使用控制信道專用波長λK。
采用了上述的技術(shù)解決方案，采用波長重用和有源星形結(jié)構(gòu)有機結(jié)合的方法，利用可調(diào)多波長選擇路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所有信道波長的重用；利用寬帶光放大器補償傳輸型星形耦合器的分配損耗，在星形耦合器規(guī)模相同條件下，可降低網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點收發(fā)機的要求，進而降低網(wǎng)絡(luò)成本；相反，在網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點收發(fā)機要求不變條件下，可進一步擴大星形耦合器規(guī)模，從而擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模；此外，通過恰當(dāng)設(shè)計，也使網(wǎng)絡(luò)的抗毀性能得到進一步增強。
四

圖1是本發(fā)明波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的波長重用特性示意圖。
五具體實施例方式
圖1是本發(fā)明“波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)”模塊結(jié)構(gòu)示意圖。整個波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)由兩個節(jié)點集11、21(包含2N個節(jié)點)、兩個模塊(第一模塊1和第二模塊2)和一個控制器3組成，每個模塊不但要連接N個節(jié)點，同時也分別與控制器3相連，另外，兩模塊1、2之間也直接互連；每個節(jié)點通過兩根光纖與第一模塊1(或第二模塊2)相連，其中，一根光纖傳輸該節(jié)點需要發(fā)送的信息，另一根光纖傳輸送往該節(jié)點的信息；第一模塊1和第二模塊2均受控制器3控制，因而節(jié)點與模塊之間、節(jié)點與節(jié)點之間以及兩模塊之間的通信都受控制器3控制。
圖2是本發(fā)明波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，它主要由2個N×2耦合器10、20、2個3×N耦合器10′、20′、2個可調(diào)多波長選擇路由器(TWR)12、22、2個光放大器(OA)13、23、一個控制器3和2N個節(jié)點等連接構(gòu)成。每個N×2耦合器10(或20)提供一邊的2個端口用于與光放大器13(或23)之間的相互連接及與控制器3相連；每個3×N耦合器10′(或20′)提供一邊的3個端口與控制器3、可調(diào)多波長選擇路由器12(或22)的輸出端口、以及另一模塊2(或1)中可調(diào)多波長選擇路由器22(或12)的輸出端口相連；每個節(jié)點集11、21中的節(jié)點通過兩根光纖與中心耦合器(2個N×2耦合器和2個3×N耦合器)的一對端口相連，如節(jié)點的發(fā)送端111通過一根光纖與N×2耦合器10的端口1A相連(這里，A＝1、2、...、N)，它的接收端112通過另一根光纖與3×N耦合器10′的端口1′A相連；整個網(wǎng)絡(luò)所支持的節(jié)點數(shù)為2N。每個節(jié)點配置兩個收發(fā)機一個數(shù)據(jù)信道專用全頻可調(diào)收發(fā)機(即一個可調(diào)多波長發(fā)射機和一個可調(diào)多波長接收機)和一個控制信道專用固定波長收發(fā)機(即一個固定波長發(fā)射機和一個固定波長接收機)。每個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，其發(fā)射機調(diào)至那個波長以及接收數(shù)據(jù)的接收機采用那個波長均由控制器3決定。每個N×2耦合器都將其一邊的2個端口中的一個與控制器3相連，用于各節(jié)點通過控制信道向控制器3發(fā)出通信請求；每個3×N耦合器都將其一邊的3個端口中的一個與控制器3相連，用于控制器3向各節(jié)點發(fā)送控制指令。網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置一個固定的控制信道專用波長(λK)，為了充分利用光放大器帶寬內(nèi)有限的信道波長數(shù)，控制信道波長可采用帶外波長方式；欲發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點向控制器3發(fā)出通信請求及控制器3向各節(jié)點發(fā)送同步控制指令均使用這個控制信道專用波長(λK)。每個可調(diào)多波長選擇路由器(TWR)12(或22)分別與控制器3直接相連，受控制器控制，運行中，根據(jù)控制器3控制指令，可調(diào)多波長選擇路由器只允許波長組λA和λB通過，并且使得它們分別從其相應(yīng)的輸出端口A和B輸出。設(shè)整個網(wǎng)絡(luò)可使用的信道波長數(shù)為m，通信中，控制器3根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的通信請求狀況，將整個網(wǎng)絡(luò)的信道波長分成λA和λB兩個波長組，發(fā)出同步指令，使得兩個可調(diào)多波長選擇路由器作出相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置且同步運行，以便λA和λB兩個波長組順利地從其相應(yīng)的A和B兩端口輸出；與此同時，網(wǎng)絡(luò)中各通信節(jié)點通過各自的控制信道接收機接收到來自控制器的控制指令，也同步地將各自的數(shù)據(jù)信道全頻可調(diào)收發(fā)機調(diào)至相應(yīng)指定的波長進行通信。
在圖2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，若第一模塊1發(fā)生故障，它只影響節(jié)點集11之間以及節(jié)點集11中的節(jié)點與節(jié)點集21中的節(jié)點之間的通信，網(wǎng)絡(luò)其余部分的通信不受影響，也即若網(wǎng)絡(luò)的某一模塊發(fā)生故障，只影響網(wǎng)絡(luò)二分之一節(jié)點的通信，網(wǎng)絡(luò)其它部分的通信仍可進行。比較常規(guī)WDM星形網(wǎng)，新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗毀性能顯然得到增強。
圖3是本發(fā)明波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的波長重用特性示意圖。網(wǎng)絡(luò)中，2N個節(jié)點分成2個節(jié)點集，與第一模塊1相連的N個節(jié)點為第1節(jié)點集，與第二模塊2相連的N個節(jié)點為第2節(jié)點集。由于通信既可在每個節(jié)點集內(nèi)部各節(jié)點之間發(fā)生，也可在兩節(jié)點集之間的各節(jié)點之間發(fā)生，因而又將每個節(jié)點集分為2個節(jié)點組，設(shè)第1節(jié)點集中，僅與第2節(jié)點集中的節(jié)點發(fā)生通信的各節(jié)點為第1組節(jié)點，僅與自身第1節(jié)點集內(nèi)部其它節(jié)點發(fā)生通信的節(jié)點為第1’組節(jié)點；同理，第2節(jié)點集中，僅與第1節(jié)點集中的節(jié)點發(fā)生通信的各節(jié)點為第2組節(jié)點，僅與自身第2節(jié)點集內(nèi)部其它節(jié)點發(fā)生通信的節(jié)點為第2’組節(jié)點。
通信時，λB波長組用于第1組節(jié)點向第2組節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，同時，λB波長組也用于第2組節(jié)點向第1組節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；顯然，第1’組節(jié)點內(nèi)部各節(jié)點的通信和第2’組節(jié)點內(nèi)部各節(jié)點的通信可同時使用λA波長組，如此，λA和λB波長組都得到重用，即網(wǎng)絡(luò)中所有信道都可被重用。
與常規(guī)WDM星形網(wǎng)相比，網(wǎng)絡(luò)吞吐量增加了一倍。這時，欲通信的某節(jié)點對通信信道波長使用權(quán)的競爭只局限于本組節(jié)點內(nèi)部波長使用權(quán)的競爭，該節(jié)點不得使用相應(yīng)波長組之外的波長發(fā)送數(shù)據(jù)。值得注意的是網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點之間的通信情況是不斷變化的，因此，每組節(jié)點中節(jié)點的數(shù)量及具體由那些節(jié)點構(gòu)成等都是動態(tài)變化的；此外，由于網(wǎng)絡(luò)的整個數(shù)據(jù)信道波長(m)分成λA和λB兩個波長組，所以，每個波長組中的波長數(shù)及具體由那些波長組成也是動態(tài)變化的。但是，所有這些變化均受控制器控制，由控制器根據(jù)當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的通信情況決定。
綜上所述，本發(fā)明波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)點在于(1)網(wǎng)絡(luò)所有通信信道波長都得到重用，網(wǎng)絡(luò)最大吞吐量增加了一倍；在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)不變的條件下，可大大減少網(wǎng)絡(luò)中通信節(jié)點的排隊時延，緩和各通信節(jié)點對信道波長使用權(quán)的競爭矛盾，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能；(2)在星形耦合器規(guī)模相同條件下，使網(wǎng)絡(luò)所支持的節(jié)點數(shù)增加了一倍；(3)通過光放大器的功率補償，在網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點收發(fā)機要求不變條件下，可進一步擴大星形耦合器規(guī)模，從而進一步擴大網(wǎng)絡(luò)所能支持的節(jié)點數(shù)；在星形耦合器規(guī)模相同條件下，可降低網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點收發(fā)機的要求，進而降低網(wǎng)絡(luò)成本；(4)若網(wǎng)絡(luò)的某一模塊發(fā)生故障，只影響網(wǎng)絡(luò)二分之一節(jié)點的通信，網(wǎng)絡(luò)其它部分的通信仍可進行；即新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的抗毀性能更強；(5)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于它包括兩個節(jié)點數(shù)分別為N的節(jié)點集、一個控制器和兩個模塊，其中兩個模塊分別與每個節(jié)點集中的N個節(jié)點連接，并分別與控制器相連，兩塊模塊之間還直接互連；每個節(jié)點配置一個數(shù)據(jù)信道專用全頻可調(diào)收發(fā)機和一個控制信道專用固定波長收發(fā)機，且每個節(jié)點通過兩根光纖與各自對應(yīng)連接的模塊相連，其中一根光纖傳輸該節(jié)點需要發(fā)送的信息，另一根光纖傳輸送往該節(jié)點的信息；控制器控制節(jié)點與模塊之間、節(jié)點與節(jié)點之間以及兩模塊之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述的兩個模塊分別是由一個N×2耦合器、一個3×N耦合器、一個可調(diào)多波長選擇路由器和一個光放大器所組成，在其中的一模塊中N×2耦合器的一邊N個端口用于連接N節(jié)點的發(fā)射端；N×2耦合器的另一邊2個端口分別與控制器和與光放大器的輸入端口相連，其中，與控制器相連的端口用于使各節(jié)點通過控制信道向控制器發(fā)出通信請求；3×N耦合器的一邊N個端口用于連接N個節(jié)點的接收端；3×N耦合器的另一邊3個端口分別與控制器、可調(diào)多波長選擇路由器的輸出端口、以及另一模塊中可調(diào)多波長選擇路由器的輸出端口相連，其中，與控制器相連的端口用于控制器向各節(jié)點發(fā)送控制指令；光放大器的輸入端與N×2耦合器的一端口相連，它的輸出端與可調(diào)多波長選擇路由器的輸入端相連；可調(diào)多波長選擇路由器的輸入端與光放大器的輸出端相連，它的一個輸出端與3×N耦合器的一個端口相連，另一個輸出端與另一模塊中3×N耦合器的一個端口相連；另外，該可調(diào)多波長選擇路由器還分別與控制器直接相連，受控制器控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于所述的控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的通信請求狀況，將整個網(wǎng)絡(luò)的m個信道波長分成λA和λB兩個波長組，發(fā)出同步指令，使得各可調(diào)多波長選擇路由器作出相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置且同步運行，以便λA和λB兩個波長組順利地從其相應(yīng)的兩端口輸出；與此同時，網(wǎng)絡(luò)中各通信節(jié)點通過各自的控制信道專用固定波長接收機接收到來自控制器的控制指令，也同步地將各自的數(shù)據(jù)信道全頻可調(diào)收發(fā)機調(diào)至相應(yīng)指定的波長進行通信；另外網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個固定的控制信道專用波長λK，所述控制器向各節(jié)點發(fā)送同步控制指令及欲發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點向控制器發(fā)出通信請求使用控制信道專用波長λK。
全文摘要
一種波長重用單跳多波長光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它包括兩個節(jié)點數(shù)分別為N的節(jié)點集、一個控制器和兩個模塊，兩個模塊分別與控制器和每個節(jié)點集中的N個節(jié)點連接，兩塊模塊之間還直接互連；每個節(jié)點配置一個數(shù)據(jù)信道專用全頻可調(diào)收發(fā)機和一個控制信道專用固定波長收發(fā)機，且通過兩根光纖與模塊相連；控制器控制節(jié)點與模塊之間、節(jié)點與節(jié)點之間以及兩模塊之間的通信。本發(fā)明利用可調(diào)多波長選擇路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所有信道波長的重用；利用寬帶光放大器補償傳輸型星形耦合器的分配損耗，在星形耦合器規(guī)模相同條件下，可降低網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點收發(fā)機的要求，進而降低網(wǎng)絡(luò)成本；相反，在網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點收發(fā)機要求不變條件下，可進一步擴大星形耦合器規(guī)模，從而擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。
文檔編號H04J14/02GK1449146SQ02111199
公開日2003年10月15日 申請日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月29日
發(fā)明者甘朝欽 申請人:上海貝爾有限公司