CN103888857B - 软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信领域设计了一种网络节点装置，具体为一种软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置。所述节点装置一方面利用波长选择开关完成高度灵活可控的频谱资源控制；另一方面利用变频器和调制复用器为光网络节点提供变频和调制复用的能力以降低阻塞率。所述节点装置由波长选择开关、光交换矩阵、光复用器、变频器和调制复用器组成；波长选择开关位于信号的输入端；光复用器位于信号的输出端；波长选择开关与每一个光复用器之间均有一条光链路直接相连；波长选择开关和所述光复用器均有扩展端口与光交换矩阵相连；光交换矩阵的扩展端口上安有变频器和调制复用器；节点装置的一切动作均受上层的核心控制器控制。

Description

软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置

技术领域

本发明涉及光通信领域设计了一种网络节点装置，具体为一种软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置。

背景技术

随着软件定义网络的产生和发展，软定义光交换网络在近几年也得到了广泛的关注与研究。这种控制集中且节点仅仅负责传送数据的网络，可以很大程度上提高上层平面的管控能力，同时增强了网络的可扩展性。为了构建软定义光交换网络，传送节点需要具有相对完善和灵活的功能，同时尽可能的减低节点成本。另一方面，当需要建立和传送业务时，网络中的核心控制器如何合理的安排和分配光纤带宽资源，也是急需解决的问题。

光网络中的频隙变换装置已经是经过长时间发展并且比较成熟；同时，这几年光信号调制复用的方案也已经被提出和验证。这两项技术都极大的增加了光网络的灵活性，并且可以降低阻塞率，甚至可以为网络链路的保护倒换提供支持。

本发明提出一种软定义弹性光交换网络中基于波长选择开关，同时具有变频和调制复用能力的节点装置，以适应支持新型光网络的节点功能需求，具有良好的前景。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是为软定义光交换网络提供一种具有灵活性、高可控性和可扩展性的共享式节点装置，所述装置一方面利用波长选择开关完成高度灵活可控的频谱资源控制；另一方面利用变频器和调制复用器为光网络节点提供变频和调制复用的能力以降低阻塞率。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，所述节点装置由波长选择开关、光交换矩阵、光复用器、变频器和调制复用器组成；所述波长选择开关位于信号的输入端；所述光复用器位于信号的输出端；所述波长选择开关与每一个所述光复用器之间均有一条光链路直接相连；所述波长选择开关和所述光复用器均有扩展端口与所述光交换矩阵相连；所述光交换矩阵的扩展端口上安有所述变频器和所述调制复用器；所述节点装置的一切动作均受上层的核心控制器控制。

优选地，每个所述节点装置自身只负责光信号的透明传输。

优选地，所述核心控制器通过所述节点装置传送业务时，所有需要进行变频或者复用的业务都需先经波长选择开关分离到扩展端口，然后进入光交换矩阵完成信号变化。

优选地，所述波长选择开关、光交换矩阵、变频器和调制复用器均为可调谐器件。

优选地，所述调制复用器为在链路处于满配状态时，仍有能力及时将高优先度的业务进行传送的调制复用器。

优选地，所述光交换矩阵为非对称光交换矩阵。

（三）有益效果

本发明在不占用额外带宽的条件下，能传送更多的业务。本发明大大的简化了节点结构，同时节省的昂贵的大规模光交换矩阵。本发明选用的调制复用器在链路处于满配状态时，仍有能力及时的将高优先度的业务进行传送。

在核心控制器调度资源，通过所述节点装置传送业务时：对同一业务的频隙转换次数不大于两次；对于一般业务能避免进行调制复用，仅当所有链路资源都被占用且产生高优先级或者高实时性业务时，才选择调制复用；所有需要经过处理的业务都需要被波长选择开关先分离到扩展端口，方能进入光交换矩阵完成信号变化。

当光业务正常传送时，只需要合理配置波长选择开关的频隙结构和出口即可，不需要经过光交换矩阵，只有当光信号需要经过频隙转换或者调制复用时，才会被调度到光交换矩阵上。同时按照软定义下的光网络要求，节点也应该具有较为完善的信号处理功能，所以该节点结构在以波长选择开关为前提下，同时具有共享频隙转换和调制复用的能力设计，避免浪费资源。在业务量较大的网络中，除了进行合理的资源分配外，具有一定频隙转换和调制复用能力的节点装置一定程度上降低了阻塞率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置一个实施例的节点装置示意图；

图2是根据本发明软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置一个实施例的节点装置工作流程图。

图中：WSS：波长选择开关；MUX：光复用器。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

图1所示为本发明基于波长选择开关技术、光信号调制复用和频隙转换技术的一个实施例的具体节点装置示意图，网络节点主要分为光信号的输出输入和光信号处理两大模块。所述节点装置由波长选择开关、光交换矩阵、光复用器、变频器和调制复用器构成；波长选择开关位于信号的输入端；光复用器位于信号的输出端；波长选择开关与每一个所述光复用器之间均有一条光链路直接相连；波长选择开关和所述光复用器均有扩展端口与所述光交换矩阵相连；光交换矩阵的扩展端口上安有所述变频器和所述调制复用器。

波长选择开关将一根光纤中的不同频隙传送至不同端口，同一端口中的承载业务频隙不必连续，同时控制信号的衰减。变频器将光常规（C）波段中的任一频隙信号转换至保护带宽以外的任一频隙。调制复用器将满足同调制格式，同占用带宽的信号进行调制复用，如两路BPSK转为QPSK，两路QPSK至16QAM等，从而本发明在不占用额外带宽的条件下，能传送更多的业务。

在上述光网络节点中，共有N个具有动态控制能力的波长选择开关。每个波长选择开关是1*（M+Q）的结构，其中M条路是动态重构和正常传送信号的的端口，Q是扩展出来用于将需要进行处理的信号送入光交换矩阵的端口，还有一个是上下路的端口。该节点具有K个调制复用器和P个变频器，通过光交换矩阵的扩展端口形成共享式结构。

所述光交换矩阵的大小受整个节点的输入输出端口和变频器、调制复用器数量而变化，本实施例选用非对称光交换矩阵。在图1所示结构中：输入端口为（N*Q+P+K）个，输出端口为（M*Q+2P+K）个。所述输入端口与输出端口由：N*Q个基本输出端口、M*Q个基本输入端口、P+K个扩展输入端口、2P+K个扩展输出端口组成。

每个所述节点装置自身只负责光信号的透明传输，所述节点装置的一切动作均受上层的核心控制器控制。所述核心控制器通过控制链路直接控制整个交换节点，任意配置所述节点装置中的波长选择开关、变频器、调制复用器和光交换矩阵，以实现合理的光带宽资源的分配传送。整个节点结构是全光结构，对于信号的传输是透明的。

在软定义的弹性光网络的架构下，传送光承载业务的颗粒是灵活而多变的，可能有小到几G,而大到几百G的业务形式，因此每个节点对于信号的处理需具有灵活性，故本发明所述节点装置选择可编程控制的波长选择开关。所述可编程控制的波长选择开关可将任意一个光链路中发往同一方向或同一光链路的频隙是不一定连续的信号从波长选择开关的一个端口发出，而不需要经过传统固定的光解复用器、光交换矩阵、光复用器的复杂结构。

变频器和调制复用器的数量根据不同节点和不同网络进行合理的数量设计，同时只要光交换矩阵还有承载能力，就能方便的进行扩展。

图2所示节点装置的工作过程如下：

（1）当发起新业务请求时，由主控制器通过路由算法进行选路，算路成功后，当整个链路中存在能够容纳该业务且符合波长一致性原则的空闲频隙时，通知所有节点配置波长选择开关的频隙资源和出口方向，完成业务传递过程；

（2）当步骤（1）失败，即不存在符合波长一致性原则的链路资源时，检查在在业务链路中具有变频能力的节点前后是否具有不连续的空闲频隙，如果存在，则进行变频，但整个路径中变频的次数不能大于2次；不具有变频能力节点处，等待控制器继续下发指令；

当通过使用变频器，可以实现通路时，控制器统一下发配置命令：变换节点处，波长选择开关将需要变化的业务分离到扩展端口，送入光交换矩阵，进而到光交换矩阵的扩展端口，通过变频器，反馈回光交换矩阵的输入端口，送回光复用器，回到传送链路中；非变换节点处，同步骤（1）节点动作；

（3）当步骤（2）也失败时，如业务的实时性要求很高，控制器选择在具有变换能力的节点处使用调制复用器；在不占用额外频隙资源的情况下，通过提高调制格式来传送业务；此时，非变化节点处，等待控制器继续下发指令；

当使用调制复用器，控制器找到理想通路时，统一下发配置指令：调制复用节点处，波长选择开关将需要变化的业务和与其同调制格式、同占用带宽的业务信号都分别分离到波长选择开关的扩展端口，送入光交换矩阵，进而到光交换矩阵的扩展端口，通过调制复用器，形成一路信号，反馈回光交换矩阵的输入端口，送回光复用器，回到传送链路中；非变换节点处，同步骤（1）节点动作。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，所述节点装置由可编程控制的波长选择开关、光交换矩阵、光复用器、变频器和调制复用器组成；所述波长选择开关位于信号的输入端；所述光复用器位于信号的输出端；所述波长选择开关与每一个所述光复用器之间均有一条光链路直接相连；所述波长选择开关和所述光复用器均有扩展端口与所述光交换矩阵相连；所述光交换矩阵的扩展端口上安有所述变频器和所述调制复用器；所述节点装置的一切动作均受上层的核心控制器控制；

波长选择开关将一根光纤中的不同频隙传送至不同端口，每个波长选择开关是1*(M+Q)的结构，其中M条路是动态重构和正常传送信号的端口，Q是扩展出来用于将需要进行处理的信号送入光交换矩阵的端口，还有一个是上下路的端口。

2.根据权利要求1所述的软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，每个所述节点装置自身只负责光信号的透明传输。

3.根据权利要求2所述的软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，所述核心控制器通过所述节点装置传送业务时，所有需要进行变频或者复用的业务都需先经波长选择开关分离到扩展端口，然后进入光交换矩阵完成信号变化。

4.根据权利要求3所述的软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，所述波长选择开关、光交换矩阵、变频器和调制复用器均为可调谐器件。

5.根据权利要求4所述的软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，所述调制复用器为在链路处于满配状态时，仍有能力及时将高优先度的业务进行传送的调制复用器。

6.根据权利要求1～5任一项所述的软定义弹性光交换网络中有共享调制复用能力的节点装置，其特征在于，所述光交换矩阵为非对称光交换矩阵。