專利名稱：一種用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于城域網(wǎng)的高速光交換技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的光軌網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著以視頻點播、IPTV和3G/4G無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等為代表的新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的推廣與普及，光纖通信網(wǎng)絡(luò)面對的主要業(yè)務(wù)類型已經(jīng)從傳統(tǒng)的線路交換型業(yè)務(wù)演進為更適合上述新業(yè)務(wù)特點的分組交換型業(yè)務(wù)。因此，在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸與交換層面，特別是城域網(wǎng)領(lǐng)域，組建支持面向分組交換類型業(yè)務(wù)的新型光網(wǎng)絡(luò)對于推動新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展具有重要的意義。光軌(Light-Trails)網(wǎng)絡(luò)是由A. Gumaste 和 I. Chlamtac 在 2003 年提出的一種新型的光交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。光軌網(wǎng)絡(luò)主張采用現(xiàn)有成熟的光學(xué)器件，在一條光通道上以空分復(fù)用的方式進行業(yè)務(wù)量疏導(dǎo)，以時分復(fù)用的方式傳輸多個節(jié)點的信息。并且在信息的傳輸過程中，中間節(jié)點不需要進行基于高速光開關(guān)的重新配置。由于光軌網(wǎng)絡(luò)具有光開關(guān)動態(tài)切換率低、波長利用率高、支持子波長疏導(dǎo)和多播傳輸、比特率透明等優(yōu)點，所以在其概念提出后逐漸受到網(wǎng)絡(luò)研究者的關(guān)注。目前，在各類文獻中，已查閱到的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)是以總線型或者環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)為應(yīng)用背景的、采用單個光纖輸入輸出形式的光學(xué)結(jié)構(gòu)，如“光軌一種實現(xiàn)IP突發(fā)業(yè)務(wù)的新方案”(王偉偉等，光通信技術(shù)，2006年08期)、“光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能分析”(樂孜純等，中國激光，2010年12期)和“一種新型光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)及其FPGA實現(xiàn)方法”(樂孜純等，申請?zhí)?01010162564. 7)。然而，已有的光軌節(jié)點結(jié)構(gòu)不能用于未來城域網(wǎng)中的網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，不能支持多個光纖輸入輸出的光學(xué)形式。同時，已有的光軌節(jié)點結(jié)構(gòu)只適合本地業(yè)務(wù)的上路和下路操作，不適合多個輸入輸出端口間的直通和交換操作。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的光軌節(jié)點結(jié)構(gòu)不能用于以網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)為應(yīng)用背景的光軌網(wǎng)絡(luò)， 且不能支持多個光纖輸入輸出的光學(xué)形式和不適合多個輸入輸出端口間的直通和交換操作等不足，本發(fā)明提供了一種適用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的光軌網(wǎng)絡(luò)，同時具有上路/下路功能和多個輸入輸出端口間的直通和交換功能的、多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，所述光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)包括WDM下路單元，用于分離光監(jiān)控信道中用于傳輸控制信令的波長，將用于傳輸控制信令的波長傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元，并將其他波長傳輸?shù)浇鈴?fù)用器組；解復(fù)用器組，用于將經(jīng)過WDM下路單元濾波后的WDM復(fù)用信號進行解復(fù)用操作，將2路數(shù)據(jù)信道波長傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元，以及將其余數(shù)據(jù)信道波長傳輸?shù)焦饫w直通單元；光軌交換單元，用于對WDM下路單元傳輸?shù)牟ㄩL信號進行接收和處理，并按照控制信令要求對來自解復(fù)用器組的2路數(shù)據(jù)信道波長進行下路、上路或者直通操作；光纖直通單元，用于按照事先確定的端口分配方法，將來自解復(fù)用器組的輸入波長進行直通交換操作；復(fù)用器組，用于將來自光纖直通單元和光軌交換單元的數(shù)據(jù)信道波長進行復(fù)用操作，并將復(fù)用后的信號傳輸?shù)絎DM上路單元；WDM上路單元，用于將來自光軌交換單元的傳輸控制信令的波長加載到各個已復(fù)用的數(shù)據(jù)信道波長中，并將最終的信號傳輸?shù)捷敵龉饫w。進一步，所述光軌交換單元包括網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議處理單元，用于接收來自WDM下路單元的控制信道波長，按照光軌網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議執(zhí)行控制信令，并將執(zhí)行結(jié)果發(fā)送到節(jié)點控制單元，最后將新的控制信令發(fā)送到 WDM上路單元；節(jié)點控制單元，用以按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議處理單元的執(zhí)行結(jié)果對光開關(guān)配置單元進行配置，所述光開關(guān)配置單元用于控制突發(fā)模式光接收單元和突發(fā)模式光發(fā)送單元，其中所述突發(fā)模式光接收單元由一組工作在突發(fā)模式的光接收機組成，所述突發(fā)模式光發(fā)送單元由一組工作在突發(fā)模式的光發(fā)射機組成；光軌交換單元上路/下路部分，由光分束器、光開關(guān)和3dB耦合器組成，其中，光分束器和3dB耦合器分別用于波長的下路和上路；光開關(guān)受到光開關(guān)配置單元的控制，并且只在光軌建立階段執(zhí)行切換操作，其他階段處于關(guān)閉狀態(tài)。再進一步，所述光纖直通單元利用光纖跳線，按照預(yù)定的端口分配原則，將來自解復(fù)用器組的波長直通到復(fù)用器組中；同時完成了光纖直通和波長固定交換。更進一步，所述WDM下路單元組由一組固定波長WDM下路單元組成，用于將控制信道波長濾出，對數(shù)據(jù)信道波長直通?？蛇x的，所述解復(fù)用器組由一組WDM解復(fù)用器組成。所述復(fù)用器組由一組WDM復(fù)用器組成。所述WDM上路單元組由一組固定波長WDM上路單元組成。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為在以網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)為應(yīng)用背景的光軌網(wǎng)絡(luò)中，對于單個光軌節(jié)點，只有小部分波長需要進行下路/上路操作。大部分波長將該節(jié)點作為中間節(jié)點，只需要執(zhí)行直通和交換操作。本發(fā)明將以往的單個光纖輸入輸出的光軌節(jié)點，通過引入光纖直通單元，增加WDM 下路單元、解復(fù)用器、復(fù)用器和WDM上路單元的數(shù)量，劃分數(shù)據(jù)波長的流向，改變?yōu)橹С侄鄠€光纖輸入輸出的、適合網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的新型光軌節(jié)點。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1.提出了一種低成本的、支持多個光纖輸入輸出的、適合網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的新型光軌節(jié)點；2.不僅支持本地波長的上路/下路操作，而且支持不同端口間波長的直通和交換操作；3.避免了不必要的上路/下路操作，有效地降低了光功率損失和串?dāng)_影響。


圖1是本發(fā)明提出的光軌節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是WDM下路單元組示意圖。圖3是解復(fù)用器組示意圖。圖4是光纖直通單元示意圖。圖5是復(fù)用器組示意圖。圖6是WDM上路單元組示意圖。圖7是光軌交換單元示意圖。圖8是光軌交換單元中上路/下路部分示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1 圖8，一種用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括光軌交換單元、光纖直通單元、WDM下路單元組、解復(fù)用器組、復(fù)用器組和WDM上路單元組。其中，所述WDM下路單元用于分離光監(jiān)控信道(OSC)中用于傳輸控制信令的波長，并將其他波長傳輸?shù)浇鈴?fù)用器組。所述解復(fù)用器組將經(jīng)過WDM下路單元濾波后的WDM復(fù)用信號進行解復(fù)用操作，將2路數(shù)據(jù)信道波長傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元，以及將其余數(shù)據(jù)信道波長傳輸?shù)焦饫w直通單元。所述光軌交換單元對WDM下路單元傳輸?shù)牟ㄩL信號進行接收和處理，并按照控制信令要求對來自解復(fù)用器組的2路數(shù)據(jù)信道波長進行下路、上路或者直通操作。所述光纖直通單元按照事先確定的端口分配方法，將來自解復(fù)用器組的輸入波長進行直通交換操作。所述復(fù)用器組用于將來自光纖直通單元和光軌交換單元的數(shù)據(jù)信道波長進行復(fù)用操作，并將復(fù)用后的信號傳輸?shù)絎DM上路單元。所述WDM上路單元用于將來自光軌交換單元的傳輸控制信令的波長加載到各個已復(fù)用的數(shù)據(jù)信道波長中，并將最終的信號傳輸?shù)礁鱾€輸出光纖。參照圖2，所述WDM下路單元組從輸入光纖里波長編號為1 N的復(fù)用信號中，將編號為1的波長濾出，并傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元；其余編號為2 N的波長傳輸?shù)浇鈴?fù)用器組。WDM下路單元組中WDM下路單元的個數(shù)與輸入光纖的個數(shù)相同。參照圖3，所述解復(fù)用器組對波長編號為2 N的復(fù)用信號進行解復(fù)用操作。將編號為2和3的波長傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元；將編號為4 N的波長傳輸?shù)焦饫w直通單元。解復(fù)用器組中解復(fù)用器的個數(shù)與WDM下路單元組中WDM下路單元的個數(shù)相同。參照圖4，所述光纖直通單元對編號為4 N的波長進行直通和交換操作。所述直通操作是從某一編號的解復(fù)用器端口連接到同一編號的復(fù)用器端口。例如，編號為4的波長經(jīng)過編號為1的解復(fù)用器后直接連到編號為1的復(fù)用器。所述交換操作是從某一編號的解復(fù)用器端口連接到不同編號的復(fù)用器端口。例如，編號為N的波長經(jīng)過編號為1的解復(fù)用器后連接到編號為4的復(fù)用器端口。根據(jù)光軌網(wǎng)絡(luò)的實際結(jié)構(gòu)和通信需求，可以采用不同的直通和交換連接方法。參照圖5，所述復(fù)用器組將來自光軌交換單元的編號為2和3的波長和來自光纖直通單元的編號為4 N的波長進行復(fù)用操作。并將復(fù)用后的編號為2 N的波長信號傳輸?shù)絎DM上路單元。復(fù)用器組中復(fù)用器的個數(shù)與WDM上路單元組中WDM上路單元的個數(shù)相同。
參照圖6，所述WDM上路單元組將來自光軌交換單元的編號為1的波長加載到來自復(fù)用器組的已復(fù)用的編號為2 N的波長信號中，并將最終編號為1 N的波長信號傳輸?shù)捷敵龉饫w。參照圖7，所述光軌交換單元首先接收來自WDM下路單元組的編號為1的控制波長，并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層協(xié)議單元進行處理。進一步，如果控制波長中不包含對本節(jié)點的操作信令，那么光軌交換單元對編號為1的控制波長進行轉(zhuǎn)發(fā)操作，即繼續(xù)發(fā)送包含同樣控制信令的編號為1的波長到WDM上路單元組；如果控制波長中包含對本節(jié)點的操作信令，那么光軌交換單元將對光開關(guān)控制單元發(fā)送執(zhí)行指令。光開關(guān)控制單元將控制突發(fā)模式光接收單元接收來自光軌交換單元上路/下路部分的編號為2和3的波長，并將這些波長傳輸?shù)綄?yīng)的用戶下路單元；或者將來自用戶上路單元的信息通過突發(fā)模式光發(fā)送單元調(diào)制到編號為2和3的波長上，并傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元上路/下路部分。參照圖8，所述光軌交換單元上路/下路部分將來自解復(fù)用器組中編號為2和3 的波長進行下路、上路或者直通操作。其中，光分束器可以按照節(jié)點的次序采用不同的分光比。一般來說，光分束器距離召集節(jié)點越近，采用的分光比越小。光開關(guān)只在光軌最初的建立階段執(zhí)行操作，即召集節(jié)點和終止節(jié)點的光開關(guān)處于斷開狀態(tài)；其他中間節(jié)點的光開關(guān)處于連通狀態(tài)。3dB耦合器完成對來自用戶上路波長的加載操作。實例對于一個以城域網(wǎng)為使用背景的網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，共有東、 西、南、北4路光纖接入，每路光纖承載12個波長，其中編號1波長用于傳輸控制信令，編號 2和3波長用于進行本地信息的上路/下路操作，編號4 7波長用于直通，編號8 12波長用于交換。因此，該光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點具有4個WDM下路單元，4個11端口的解復(fù)用器，4個 11個端口的復(fù)用器和4個WDM上路單元。其中，WDM下路單元和上路單元的特定操作波長都是編號1波長。此外，光軌交換單元中具有4對編號1波長光收發(fā)機，4對編號2波長突發(fā)模式光接收機，4對編號3波長突發(fā)模式光接收機，4對編號2波長突發(fā)模式光發(fā)送機，4 對編號3波長突發(fā)模式光發(fā)送機。光軌交換單元上路/下路部分中具有4個光分束器，4個光開關(guān)和4個3dB耦合器。如果每個波長傳輸速率為2. 5Gbps,那么該光軌節(jié)點能夠支持最大20(ibpS的本地上路/下路容量，支持最大40(ibpS的直通容量和最大50(ibpS的端口交換容量。本實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)包括WDM下路單元，用于分離光監(jiān)控信道中用于傳輸控制信令的波長，將用于傳輸控制信令的波長傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元，并將其他波長傳輸?shù)浇鈴?fù)用器組；解復(fù)用器組，用于將經(jīng)過WDM下路單元濾波后的WDM復(fù)用信號進行解復(fù)用操作，將2路數(shù)據(jù)信道波長傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元，以及將其余數(shù)據(jù)信道波長傳輸?shù)焦饫w直通單元；光軌交換單元，用于對WDM下路單元傳輸?shù)牟ㄩL信號進行接收和處理，并按照控制信令要求對來自解復(fù)用器組的2路數(shù)據(jù)信道波長進行下路、上路或者直通操作；光纖直通單元，用于按照事先確定的端口分配方法，將來自解復(fù)用器組的輸入波長進行直通交換操作；復(fù)用器組，用于將來自光纖直通單元和光軌交換單元的數(shù)據(jù)信道波長進行復(fù)用操作， 并將復(fù)用后的信號傳輸?shù)絎DM上路單元；WDM上路單元，用于將來自光軌交換單元的傳輸控制信令的波長加載到各個已復(fù)用的數(shù)據(jù)信道波長中，并將最終的信號傳輸?shù)捷敵龉饫w。
2.如權(quán)利要求1所述的用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述光軌交換單元包括網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議處理單元，用于接收來自WDM下路單元的控制信道波長，按照光軌網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議執(zhí)行控制信令，并將執(zhí)行結(jié)果發(fā)送到節(jié)點控制單元，最后將新的控制信令發(fā)送到WDM 上路單元；節(jié)點控制單元，用以按照網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議處理單元的執(zhí)行結(jié)果對光開關(guān)配置單元進行配置，所述光開關(guān)配置單元用于控制突發(fā)模式光接收單元和突發(fā)模式光發(fā)送單元，其中所述突發(fā)模式光接收單元由一組工作在突發(fā)模式的光接收機組成，所述突發(fā)模式光發(fā)送單元由一組工作在突發(fā)模式的光發(fā)射機組成；光軌交換單元上路/下路部分，由光分束器、光開關(guān)和3dB耦合器組成，其中，光分束器和3dB耦合器分別用于波長的下路和上路；光開關(guān)受到光開關(guān)配置單元的控制，并且只在光軌建立階段執(zhí)行切換操作，其他階段處于關(guān)閉狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述光纖直通單元利用光纖跳線，按照預(yù)定的端口分配原則，將來自解復(fù)用器組的波長直通到復(fù)用器組中；同時完成了光纖直通和波長固定交換。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述WDM下路單元組由一組固定波長WDM下路單元組成，用于將控制信道波長濾出，對數(shù)據(jù)信道波長直通。
5.如權(quán)利要求1或2所述的用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述解復(fù)用器組由一組WDM解復(fù)用器組成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復(fù)用器組由一組WDM復(fù)用器組成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于所述WDM上路單元組由一組固定波長WDM上路單元組成。
全文摘要
一種用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)光軌網(wǎng)絡(luò)的多個光纖輸入輸出的光軌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)，包括WDM下路單元，用于分離光監(jiān)控信道中用于傳輸控制信令的波長并傳輸?shù)焦廛壗粨Q單元，并將其他波長傳輸?shù)浇鈴?fù)用器組；解復(fù)用器組，用于將WDM復(fù)用信號進行解復(fù)用操作；光軌交換單元，用于對WDM下路單元傳輸?shù)牟ㄩL信號進行接收和處理；光纖直通單元，用于將來自解復(fù)用器組的輸入波長進行直通交換操作；復(fù)用器組，用于將數(shù)據(jù)信道波長進行復(fù)用操作；WDM上路單元，用于將傳輸控制信令的波長加載到各個已復(fù)用的數(shù)據(jù)信道波長中，并將最終的信號傳輸?shù)捷敵龉饫w。本發(fā)明適用于網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的光軌網(wǎng)絡(luò)，同時具有上路/下路功能和多個輸入輸出端口間的直通和交換功能。
文檔編號H04Q11/00GK102437879SQ20111036239
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者樂孜純, 付明磊, 張蕾蕾 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)