CN104661117A - 一种光网络交换设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开一种光网络交换设备，涉及光纤通信领域，能够降低高维度光信号交换传输的复杂性。该设备包括：至少一个滤波器，M×N光开关，至少一个合路器；所述滤波器包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，所述滤波器的分支输出端口连接所述M×N光开关的输入端口；所述合路器包括一个输出端口和至少一个分支输入端口，所述合路器的分支输入端口连接所述M×N光开关的输出端口。本发明的实施例应用于光信号的交换处理。

Description

一种光网络交换设备
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种光网络交换设备。
背景技术
光纤通信技术的发展方向,是实现最大可能地利用光纤给人们提供巨大的带宽资源，将信息进行无阻塞地传输和交换。人们已经提出了全光网络的概念，光交换技术作为全光网络的核心技术之一,它的出现较好地解决了高速光通信网络受限于电子交换技术，导致速率不高的问题。
从整个光网络交换节点的发展趋势来看，未来的交换架构应该要实现CDC的交换架构。C代表Colorless（波长无关性）：Colorless是指站点内同一上下路端口可以重构为不同波长的特性。D代表Directionless（方向无关性）：Directionless是指站点内同一上下路端口可以重构到不同维度方向的特性。后一个C代表Contentionless（波长冲突无关性）：Contentionless是指站点内不同上下路端口在重构到不同方向的相同波长时没有限制。
现在的光网络交换节点，大多都采用重构的光分叉复用器（reconfigurable optical add-drop multiplexer，简称ROADM）架构，目前业界多用波长选择开关（Wavelength Selective Switch，简称WSS）来实现ROADM的功能；参照图1所示，给出一个现有的基于WSS器件的ROADM节点。该ROADM节点有4个维度，分为东、南、西、北。每个维度都有一个WSS和一个光分离器（Splitter）。节点外的密集型光波复用（Dense Wavelength Division Multiplexing，简称DWDM）信号都是通过Splitter输入，然后广播到其他维度的WSS端口上去。由于Splitter的使用，使得该ROADM架构具有广播功能，即每个维度的输入信号，都能广播到其他维度。WSS用在每个维度的接收输出端。WSS能够把输入的DWDM信号中的任意波长，从其任意输出端口输出；另一方面，WSS也能接收任意波长，并进行组合后，从其串行接口端输出。每个维度都配有上下波功能，如图所示，通过发射机Tx上传本地信号，采用Rx接收本地下发信号。在每一个维度的输入端，即Splitter端，分出一路信号用做下波。在每个维度的输出端，即WSS端，分出一端口做上波用。该架构上波和下波都用阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating，简称AWG）或者其他的复用器/解复用器。
上述ROADM节点进行光交换的过程中，存在如下问题：当进行更高维度的光信号传输时，不仅需要增加WSS和Splitter的数量，而且需要增加交换光缆的数量，这样增加了光网络交换节点设备的复杂度，不适用于高维度光信号的交换传输。
发明内容
本发明的实施例提供一种光网络交换的设备，能够降低高维度光信号交换传输的复杂性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种光网络交换设备，包括至少一个滤波器，M×N光开关，至少一个合路器；
其中，所述滤波器包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，其中所述滤波器的输入端口用于输入第一波分复用信号，所述滤波器的分支输出端口连接所述M×N光开关的输入端口；所述滤波器用于将所述第一波分复用信号分成任意波长的分支光信号输出至所述M×N光开关；
所述合路器包括一个输出端口和至少一个分支输入端口，其中每个所述合路器的输出端口用于输出第二波分复用信号，所述合路器的分支输入端口连接所述M×N光开关的输出端口；所述合路器的分支输入端口用于从所述M×N光开关接收光信号。
在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，还包括一个波长转换装置，所述波长转换装置包括至少一个交换输入端和至少一个交换输出端，其中所述波长转换装置的交换输入端口连接所述M×N光开关的交换输出端口，所述波长转换装置的交换输出端口连接所述M×N光开关的交换输入端口，
所述M×N光开关用于在所述M×N光开关的输入端口接收的光信号中选取波长转换光信号输入所述波长转换装置，所述波长转换装置用于改变所述波长转换光信号的波长后重新输出至所述M×N光开关。
在第二种可能的实现方式中，结合第一种可能的实现方式，所述波长转换装置包括：至少一个复用器、至少一个解复用器和波长转换器；
所述解复用器的公共端口连接所述波长转换装置的交换输入端口，所述解复用器的分支端口连接所述波长转换器的输入端口，所述复用器的公共端口连接所述波长转换装置的交换输出端口，所述复用器的分支端口连接所述波长转换器的输出端口；
其中，所述解复用器用于对所述波长转换光信号进行解复用；
所述波长转换器用于对所述解复用后的波长转换光信号进行波长转换得到波长转换信号；
所述复用器用于对所述波长转换信号进行复用。
在第三种可能的实现方式中，结合第二种可能的实现方式，包括：所述M×N光开关的交换输出端口连接所述波长转换器的输入端口；
所述波长转换器还用于对所述波长转换光信号进行波长转换。
在第四种可能的实现方式中，结合第三种或第二种可能的实现方式，所述波长转换器包括：至少一组波长接收机、电交叉处理器及可调波长发射机，所述波长接收机及可调波长发射机分别与所述电交叉处理器连接；
其中所述波长接收机用于接收所述解复用器的分支端口输出的解复用后的波长转换光信号；
所述电交叉处理器用于将所述解复用后的波长转换光信号转换为电信号；
所述可调波长发射机用于对所述电信号转换为空闲波长光信号，并将所述空闲波长光信号发送给所述复用器。
在第五种可能的实现方式中，结合第三种或第二种可能的实现方式，所述波长转换器包括：至少一组光波长转换器及光交叉器，所述光波长转换器与光交叉器连接；
其中所述光波长转换器用于接收所述解复用器的分支端口输出的解复用后的波长转换光信号，并对所述解复用后的波长转换光信号进行波长转换；
所述光交叉器用于将波长转换后的光信号进行光交叉处理发送给所述复用器。
在第六种可能的实现方式中，结合第一种至第五种可能的实现方式的任意一种，还包括：至少一条延迟线；
所述延迟线一端连接所述M×N光开关的输入端口，所述延迟线另一端连接所述M×N光开关的输出端口；
所述延迟线用于延迟所述波长转换光信号。
在第七种可能的实现方式中，结合第一方面或结合第一种至第六种可能的实现方式的任意一种，包括：
所述M×N光开关包括至少一个用于接收上波信号的输入端口和至少一个用于输出下波信号的输出端口，其中所述输入端口用于接收上波信号，所述N×N光开光用于将所述上波信号传送至相应的合路器，通过所述合路器将所述上波信号与所述任意波长的光分支信号进行合波生成所述第二波分复用信号输出；
所述M×N光开关还用于在所述任意波长的分支光信号中选取下波信号，并在所述输出端口下发所述下波信号。
在第八种可能的实现方式中，结合第七种可能的实现方式，还包括：
至少一个上波模块和至少一个下波模块；
其中，所述上波模块包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，其中所述上波模块的输入端口用于接收本地上传信号，所述上波模块的分支输出端口连接所述M×N光开关的输入端口；用于把所述本地上传信号转变为所述上波信号，并将所述上波信号传输至所述M×N光开关的输入端口；
所述下波模块包括至少一个输出端口和至少一个分支输入端口，其中所述下波模块的输出端口用于向本地下发信号，所述的下波模块的分支输入端口连接所述M×N光开关的输出端口；用于从所述M×N光开关的输出端口接收所述下波信号，并将所述下波信号转变为所述本地下发信号。
在第九种可能的实现方式中，结合第八种可能的实现方式，所述上波模块为复用器，所述下波模块为解复用器。
在第十种可能的实现方式中，结合第七种可能的实现方式，还包括：至少一个复用器，
其中，所述复用器的公共端口连接所述M×N光开关的输入端口，所述复用器的分支端口连接所述M×N光开关的输出端口；
所述复用器用于通过对所述分支端口接收所述M×N光开关发送的上波信号，并将所述上波信号复用后通过所述复用器的公共端口发送至所述M×N光开关。
在第十一种可能的实现方式中，结合地七种可能的实现方式，还包括：至少一个解复用器，
其中，所述解复用器的公共端口连接所述M×N光开关的输出端口，所述解复用器的分支端口连接所述M×N光开关的输入端口；
所述解复用器用于通过对所述分支端口接收所述M×N光开关发送的下波信号，并将所述下波信号解复用后通过所述解复用器的分支端口发送至所述M×N光开关。
通过上述方案，通过滤波器将第一波分复用信号分解成任意波长的光信号，M×N光开关能够将任意波长的光信号分维度进行输出，因此能够降低高维度光信号交换传输的复杂性。
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。
图1为现有技术提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图2为本发明的实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图3为本发明的另一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图4为本发明的又一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图5为本发明的再一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图6为本发明的另一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图7为本发明的实施例提供的一种波长转换器的结构示意图；
图8为本发明的另一实施例提供的一种波长转换器的结构示意图；
图9为本发明的又一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图10为本发明的再一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图11为本发明的另一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图12为本发明的又一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图；
图13为本发明的再一实施例提供的一种光网络交换设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。附图中以箭头的指向表示各个器件之间信号的流向，因此各个器件输入或者输出的箭头也同时表征了器件的端口的连接关系，附图只是示意性的，具体的连接关系参照实施例的描述。
本发明的实施例提供一种光网络交换设备，参照图2所示，该网络交换设备包括：至少一个滤波器（11-1、11-2、……、11-L），M×N光开关12，至少一个合路器（13-1、13-2、……、13-H）。
其中，滤波器（11-1、11-2、……、11-L）包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，其中滤波器（11-1、11-2、……、11-L）的输入端口用于输入第一波分复用信号，滤波器（11-1、11-2、……、11-L）的分支输出端口连接M×N光开关12的输入端口；用于将第一波分复用信号分成任意波长的分支光信号输出至M×N光开关12；
其中，滤波器能够将波分复用信号分解成任意波长的光信号并在该滤波器的任一分支输出端口输出，这样可以提高光交换过程中的波长利用率。该滤波器可以是光分离器或解复用器，用于处理波分复用信号，该滤波器的分支输出端口的数量可以为多个，例如2个、4个或9个。
合路器（13-1、13-2、……、13-H）包括一个输出端口和至少一个分支输入端口，其中合路器（13-1、13-2、……、13-H）的输出端口用于输出第二波分复用信号，合路器（13-1、13-2、……、13-H）的分支输入端口连接M×N光开关12的输出端口；用于从M×N光开关12接收光信号。
其中，M×N光开关12的输入端口的数量M不少于滤波器（11-1、11-2、……、11-L）分支输出端口的数量总和；M×N光开关12输出端口的数量N不少于合路器（13-1、13-2、……、13-H）分支输出端口的数量总和，该M×N光开关12输入端口的数量M与输出端口的数量N可以相等也可以不相等。
其中，图2中示出了位于信号输入侧和信号输出侧的光信号放大器（optical amplifier unit，OAU），当然通过OAU对输入或输出信号进行放大处理是一种常规的技术手段，以下各实施例中涉及到的不再赘述。
滤波器（11-1、11-2、……、11-L）对自身对应的第一波分复用信号进行波长分解，将波长分解的光信号分别从滤波器（11-1、11-2、……、11-L）的各个分支输出端口输出至M×N光开关12的M个输入端口；经过M×N光开关12的选择，将波长分解的光信号分别通过N个输出端口传输至相应的合路器（13-1、13-2、……、13-H）的分支输入端口；合路器（13-1、13-2、……、13-H）将分支输入端口输入的光信号复用成第二波分复用信号，并将第二波分复用信号从输出端口输出。
即，上述L个滤波器中每个滤波器的分支输出端口连接M×N光开关的一个输入端口，当每个滤波器包括Z个分支输出端口时，M×N光开关至少包括Z×L个输入端口，当然L个滤波器中每个滤波器所包括的全部分支输出端口也可以不相等，此时M×N光开关包括的输入端口数量，大于或等于所有L个滤波器的分支输出端口的总和，同理，H个合路器中每个合路器的分支输入端口连接一个M×N光开关的输出端口，当每个合路器包括Z个分支输入端口时，M×N光开关至少包括Z×H个输出端口，当然H个合路器中每个合路器所包括的全部分支输入端口也可以不相等，此时M×N光开关包括的输出端口数量大于或等于H个合路器的分支输入端口的总和。
举例说明，参照图3所示，该网络交换设备包括一个滤波器11-1，M×N光开关12和一个合路器13-1。
其中，滤波器11-1包括一个输入端口和4个分支输出端口，其中滤波器11-1的输入端口用于接收第一波分复用信号，滤波器11-1的4个分支输出端口与M×N光开关12的4个输入端口一一连接；该滤波器用于将第一波分复用信号分成任意波长的分支光信号输出至M×N光开关12；
合路器13-1包括一个输出端口和4个分支输入端口，其中合路器13-1的输出端口用于输出第二波分复用信号，合路器13-1的4个分支输入端口与M×N光开关12的4个输出端口一一连接；用于从M×N光开关12接收光信号；
其中，M×N光开关12的输入端口的数量M不少于滤波器11-1的分支输出端口的数量(如4个)；M×N光开关12输出端口的数量N不少于合路器13-1分支输出端口的数量（如4个），当M×N光开关12的输入端口或输出端口的数量均4个时，不进行光信号传输的输入端口或输出端口处于空闲状态。
滤波器11-1对第一波分复用信号进行波长分解，将波长分解的光信号分别从滤波器11-1的4个分支输出端口输出至所述M×N光开关12的4个输入端口；经过所述M×N光开关12的选择，将需要上载至合路器13-1的波长分解的光信号通过M×N光开关12的4个输入端口传输至合路器13-1的相应的分支输入端口；合路器13-1将分支输入端口输入的光信号复用成第二波分复用信号，并将该第二波分复用信号从输出端口输出。
本发明实施例提供的光网络交换设备，通过滤波器将第一波分复用信号分解成任意波长的光信号，M×N光开关能够将任意波长的光信号分维度进行输出，因此能够降低高维度光信号交换传输的复杂性。
进一步，参照图4所示，该光网络交换设备还包括：一个波长转换装置14，波长转换装置14包括至少一个交换输入端口和至少一个交换输出端口，其中波长转换装置14的交换输入端口连接M×N光开关12的交换输出端口，波长转换装置14的交换输出端口连接M×N光开关12的交换输入端口，
M×N光开关12用于在M×N光开关的输入端口接收的光信号中选取波长转换光信号输入所述波长转换装置14，波长转换装置14用于改变波长转换光信号的波长后重新输出至M×N光开关12。
由于M×N光开关12的所有输入端口的功能是无区别的，所有输出端口的功能也是无区别的，因此可以理解的是，M×N光开关12的交换输入端口是与图2中的M×N光开关12的输入端口无区别的，在图4对应的实施例中根据端口的作用定义为交换输入端口，即M×N光开关12的部分输入端口直接可以用作交换输入端口，此外M×N光开关12的每一个交换输入端口连接波长转换装置14的一个交换输出端口，在图2的基础上，M×N光开关12的输入端口数应该大于或等于所有滤波器的分支输出端口数与波长转换装置14的所有交换输出端口的总和，同理，在图2的基础上，M×N光开关12的输出端口数应该大于或等于所有合路器的分支输入端口数与波长转换装置14的所有交换输入端口数的总和。
具体的，参照图5所示，波长转换装置14包括：至少一个复用器（141-1、141-2、……、141-A)、至少一个解复用器（143-1、143-2、……、143-B）和波长转换器142；
解复用器（143-1、143-2、……、143-B）的公共端口连接波长转换装置的交换输入端口，解复用器（143-1、143-2、……、143-B）的分支端口连接波长转换器的输入端口，复用器（141-1、141-2、……、141-A）的公共端口连接波长转换装置的交换输出端口，复用器（141-1、141-2、……、141-A）的分支端口连接波长转换器的输出端口；
其中，解复用器（143-1、143-2、……、143-B）用于对波长转换光信号进行解复用；
波长转换器142用于对解复用后的波长转换光信号进行波长转换；
复用器（141-1、141-2、……、141-A）用于对波长转换后的波长转换光信号进行复用。
当一路波分复用信号进入该光网络交换设备时，如果分支光信号发生了波长冲突，就将一组冲突的分支光信号从滤波器（11-1、11-2、……、11-L）的一个分支输出端口滤出，形成波长转换光信号，通过M×N光开关12的交换输出端口进入波长转换装置14，进行波长转换。例如，当一路波分复用信号经过滤波器11-1分解光信号后需要将波长为λ15，λ16，λ25的分支光信号需要交换到合路器13-1，但是此时其他滤波器，比如滤波器11-2也需要将波长为λ15，λ16，λ25分支光信号交换到合路器13-1，那么这时就发生了波长冲突，滤波器11-2中波长为λ15，λ16，λ25分支光信号其他维度的λ15，λ16，λ25不能直接交换到合路器13-1，必须经过波长转换。这样滤波器11-2把这3个分支光信号统一从其分支输出端口滤出，传送到M×N光开关12,通过M×N光开关12的交换输出端口进入到波长转换装置14，通过解复用器（143-1、143-2、……、143-B）对波长转换光信号进行解复用，接着通过波长转换器142对解复用后的波长转换光信号进行波长转换，接着通过复用器（141-1、141-2、……、141-A）对波长转换后的光信号进行复用，最后传输到M×N光开关12的交换输入端口,并通过M×N光开关12选择正确的合路器（13-1、13-2、……、13-H），上载到目标维度上去。这样就解决了波长冲突的问题，实现波长冲突无关性。
参照图6所示，进一步，M×N光开关12的交换输出端口连接波长转换器142的输入端口；
这样波长转换器142就可以用于对单波长的波长转换光信号直接进行波长转换14：当一路波分复用信号进入该交换节点时，如果分支光信号发生了波长冲突，就将一组冲突的分支光信号从滤波器（11-1、11-2、……、11-L）的一个分支输出端口滤出，形成波长转换光信号，接着波长转换光信号传输到M×N光开关12的交换输出端口，并直接进入波长转换器142对波长转换光信号进行波长转换，通过复用器（141-1、141-2、……、141-M）对波长转换后的波长转换光信号进行复用，最后传输到M×N光开关12的交换输入端口,最后通过M×N光开关12选择正确的合路器（13-1、13-2、……、13-H），上载到目标维度上去。所述方式，可以减少解复用器不必要的使用，使交换速度变快，并降低开销。
进一步的，参照图7所示，波长转换器142包括：至少一组波长接收机1421、电交叉处理器1422及可调波长发射机1423；
波长接收机1421及可调波长发射机1423分别与电交叉处理器1422连接；
其中波长接收机1421用于接收解复用器（143-1、143-2、……、143-B）的分支端口输出的解复用后的波长转换光信号；
电交叉处理器1422用于将解复用后的波长转换光信号转换为电信号；
可调波长发射机1423用于对所述电信号转换为空闲波长光信号，并将所述空闲波长光信号发送给所述复用器（141-1、141-2、……、141-A）。
通过以上图7所示的波长转换器可以实现将波长转换光信号进行光-电-光转换，进而实现对波长的转换，当然图中只是给出了一组波长接收机1421、电交叉处理器1422及可调波长发射机1423的示意图，当然其可实现的形式也包括至少两个以上的波长接收机和可调波长发射机与一个电交叉处理器进行连接的实现形式，这里不再一一列举。
参照图8所示，可选的，波长转换器142包括：至少一组光波长转换器1424及光交叉器1425；
光波长转换器1424与光交叉器1425连接；
其中，光波长转换器1424用于接收解复用器（143-1、143-2、……、143-B）的分支端口输出的解复用后的波长转换光信号，并对解复用后的波长转换光信号进行波长转换；
光交叉器1425用于将波长转换后的光信号进行光交叉处理发送给复用器（141-1、141-2、……、141-A）。
通过以上图8所示的波长转换器142可以实现对波长转换光信号进行光-光转换，进而实现对波长的转换光；光波长转换器1424的实现机制有很多：例如用非线性效应，自相位调制，交叉相位调制，四波混频等效应来实现，比较常用的是用SOA（半导体光放大器）来构成。
进一步的，参照图9所示，该光网络交换设备还包括：至少一条延迟线（15-1,15-2，……，15-Z）；
延迟线（15-1,15-2，……，15-Z）一端连接M×N光开关12的输入端口，延迟线（15-1,15-2，……，15-Z）另一端连接M×N光开关12的输出端口；
明显图9为在图4的基础上增加了延迟线的设置，当然在包含波长转换装置的结构中均可采用延迟线设置，即在图5的基础上也可增加延迟线，未给出附图。
当有两个维度以上的光分支信号发生了波长冲突，先选择其中一个维度的波长转换光信号进入波长转换装置14，进行波长转换。而其他维度的波长转换光信号通过M×N光开关12的输出端口进入延迟线15-1，再从延迟线15-1传输到M×N光开关12的输入端口，接着从M×N光开关12的输出端口再一次进入延迟线15-1，如此往复循环进行延迟，还可以由M×N光开关12进入另外的延迟线（15-2，……，15-Z）进行循环延迟，等到解复用端口释放波长转换光信号后，其他维度的波长转换光信号再从M×N光开关12的交换输出端口进入波长转换装置14，进行波长转换。
可以根据维度的个数、冲突概率等因素来确定延迟线（15-1,15-2，……，15-Z）的数量。多根延迟线的长度可以按照一定的规则进行设计，通过光开关的选择，可以达到不同的延迟时间。例如三根延迟线（15-1,15-2,15-3），长度分别是L1，L2，L3，其延迟时间可以是：T=（a×L1+b×L2+c×L3）/v+N*t,其中a,b,c表示光经过延迟线（15-1,15-2,15-3）的次数,v表示光在延迟线里面的速度，N表示进入M×N光开关12的次数，t表示M×N光开关12的切换时间。以上的实例可以增加处理波长冲突的灵活性。
可选的，参照图10所示，所述M×N光开关包括至少一个输入端口和至少一个输出端口，其中所述输入端口用于接收上波信号，所述N×N光开光用于将所述上波信号传送至相应的合路器，通过所述合路器将所述上波信号与所述任意波长的光分支信号进行合波生成所述第二波分复用信号输出；
所述M×N光开关还用于在所述任意波长的分支光信号中选取下波信号，并在所述输出端口下发所述下波信号。
在附图10中，Tx代表发送器，用于发送上波信号；Rx代表接收器，用于接收下波信号；在滤波器11-1的分支输出端口用短虚线表示下波信号，在合路器13-1的分支输入端口用短虚线表示上波信号，但是并不是对滤波器和合路器的限制，可以理解的是滤波器的任一分支输出端口都可以输出下波信号，此外可以利用合路器的任一分支输入端口接收上波信号。
上述本发明的实施例，M×N光开关能够将本地上传的上波信号与输出的任意波长的光信号通过合路器进行复用输出，并将任意波长的光信号中的下波信号输出至本地，提高波长利用率，同时提高上下波灵活性，并实现上下波波长无关性。
当然同时结合图4，参照图11所示，提供的光网络交换设备同时包含图4所示的波长转换功能和图10所示的上下波功能时，由于上波信号是从M×N光开关的输入端口输入，因此当上波信号与滤波器的分支输出端口输出的光信号发生波长冲突时，也可以按照上述实施例提供的方法对上波信号进行波长转换。
进一步的，参照图12所示，该光网络交换设备，还包括：至少一个上波模块和至少一个下波模块；
其中，上波模块包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，其中上波模块的输入端口用于接收本地上传信号，上波模块的分支输出端口连接M×N光开关12的输入端口；用于把本地上传信号转变为上波信号，并将上波信号传输至M×N光开关12的输入端口。
下波模块包括至少一个输出端口和至少一个分支输入端口，其中下波模块的输出端口用于向本地下发信号，的下波模块的分支输入端口连接M×N光开关12的输出端口；用于从M×N光开关12的输出端口接收下波信号，并将下波信号转变为本地下发信号。
进一步的，上波模块为复用器（16-1,16-2，……，16-X），下波模块为解复用器（17-1,17-2，……，17-Y）。
当本地光信号需要上传时，先通过复用器（16-1,16-2，……，16-X）对本地光信号复用，形成上波信号，通过M×N光开关12的输入端口输入到M×N光开关12，通过M×N光开关12的选择，传输到相应的合路器（13-1、13-2、……、13-H），通过合路器（13-1、13-2、……、13-H）将上波信号与任意波长的光分支信号进行合波生成第二波分复用信号输出；
当同一维的光分支信号需要下发到本地时，则滤波器（11-1、11-2、……、11-L）把他们分成一组，形成下波信号，输入到M×N光开关12的输入端口，通过M×N光开关12的选择，传输到M×N光开关12相应的输出端口，输出到解复用器（17-1,17-2，……，17-Y），通过解复用器（17-1,17-2，……，17-Y）的解复用，形成单个波长的光信号，接着把单个波长的光信号下发给本地用户端口。
复用器（16-1,16-2，……，16-X）的数量决定了上传维度的多少。解复用器（17-1,17-2，……，17-Y）的数量决定了下发维度的多少。这样就可以实现多维度上下波，提高上下波灵活性。图12中示出两个复用器（16-1,16-2）和两个解复用器（17-1,17-2）。
图12对应的实施例中包含了上波模块和下波模块，本地上传信号通过复用器的复用处理导致上波信号波长相关，解复用器对下波信号的处理也会导致下波信号波长相关，所以就丧失了波长无关性。但是图2对应的实施例中，在滤波器（11-1、11-2、……、11-L）的分支输出端口，合路器（13-1、13-2、……、13-H）的分支输入端口，和M×N光开关12用于输入上波信号的输入端口和用于输出下波信号的输出端口足够的情况下，可以使单波长光信号的上下波，从而实现波长无关性。
进一步的，参照图13所示，光网络交换设备，还包括：至少一个复用器（18-1,18-2，……，18-Q）；
其中，复用器（18-1,18-2，……，18-Q）的公共端口连接M×N光开关12的输入端口，复用器（18-1,18-2，……，18-Q）的分支端口连接M×N光开关12的输出端口；
复用器（18-1,18-2，……，18-Q）用于通过对分支端口接收M×N光开关12发送的上波信号，并将上波信号复用后通过复用器（18-1,18-2，……，18-Q）的公共端口发送至M×N光开关12。
当上波信号数量大的时候，本地上传的光信号从M×N光开关12的上波输入端口进入M×N光开关12,经过M×N光开关12的选择，把去向相同维度的本地光信号，送入到同一个复用器（18-1,18-2，……，18-Q）当中，经过复用器（18-1,18-2，……，18-Q）的复用后，传输到M×N光开关12的上波输入端口，通过M×N光开关12的选择,把复用后的光信号传向目标维度的合路器（13-1、13-2、……、13-H）；
通过上述方案，可以实现大数量的上波方案，增加上波的灵活性。
可选的，参照图13所示，至少一个解复用器（19-1,19-2，……，19-M），
其中，解复用器（19-1,19-2，……，19-P）的公共端口连接M×N光开关12的输出端口，解复用器（19-1,19-2，……，19-P）的分支端口连接M×N光开关12的输入端口；
解复用器（19-1,19-2，……，19-P）用于通过对分支端口接收M×N光开关12发送的下波信号，并将下波信号解复用后通过解复用器（19-1,19-2，……，19-P）的分支端口发送至M×N光开关12。图13中示出了一个复用器18-1和一个解复用器19-1。
当下波信号数量大的时候，滤波器（11-1、11-2、……、11-L）可以把每一个维度需要下传的光分支信号都分成一组，形成下波信号，并传输到M×N光开关12内，经过M×N光开关12的选择，把下波信号送入到解复用器（19-1,19-2，……，19-P）内，解复用器（19-1,19-2，……，19-P）对下波信号进行解复用后，再一次的把解复用后的本地下发信号送入到M×N光开关12,通过M×N光开关12的选择，可以把所需要的本地下发信号传输到M×N光开关12任意的下波输出端口；
通过上述方案，可以实现大数量的下波方案，增加下波的灵活性。
图13为在图10的基础上增加了复用器和解复用器的设置，当然在包含上下波模块的结构中均可采用上述连接方式的设置，即在图12的基础上也可增加上述连接方式的设置，未给出附图。
在上述各实施例中，M×N光开关包括：微机电系统MEMS光开关、波导马赫曾德尔干涉MZI型光开关、机械式光开关、磁光开关、液晶开关。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种光网络交换设备，其特征在于，包括至少一个滤波器，M×N光开关，至少一个合路器；
所述滤波器包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，其中所述滤波器的输入端口用于输入第一波分复用信号，所述滤波器的分支输出端口连接所述M×N光开关的输入端口；所述滤波器用于将所述第一波分复用信号分成任意波长的分支光信号输出至所述M×N光开关；
所述合路器包括一个输出端口和至少一个分支输入端口，其中每个所述合路器的输出端口用于输出第二波分复用信号，所述合路器的分支输入端口连接所述M×N光开关的输出端口；所述合路器的分支输入端口用于从所述M×N光开关接收光信号。
2.根据权利要求1所述的光网络交换设备，其特征在于，还包括一个波长转换装置，所述波长转换装置包括至少一个交换输入端口和至少一个交换输出端口，其中波长转换装置的交换输入端口连接所述M×N光开关的交换输出端口，所述波长转换装置的交换输出端口连接所述M×N光开关的交换输入端口；
所述M×N光开关用于在所述M×N光开关的输入端口接收的光信号中选取波长转换光信号输入所述波长转换装置，所述波长转换装置用于改变所述波长转换光信号的波长后重新输出至所述M×N光开关。
3.根据权利要求2所述的光网络交换设备，其特征在于，所述波长转换装置包括：至少一个复用器、至少一个解复用器和波长转换器；
所述解复用器的公共端口连接所述波长转换装置的交换输入端口，所述解复用器的分支端口连接所述波长转换器的输入端口，所述复用器的公共端口连接所述波长转换装置的交换输出端口，所述复用器的分支端口连接所述波长转换器的输出端口；
其中，所述解复用器用于对所述波长转换光信号进行解复用；
所述波长转换器用于对所述解复用后的波长转换光信号进行波长转换得到波长转换信号；
所述复用器用于对所述波长转换信号进行复用。
4.根据权利要求3所述的光网络交换设备，其特征在于，包括：所述M×N光开关的交换输出端口连接所述波长转换器的输入端口；
所述波长转换器还用于对所述波长转换光信号进行波长转换。
5.根据权利要求3或4所述的光网络交换设备，其特征在于，所述波长转换器包括：至少一组波长接收机、电交叉处理器及可调波长发射机，所述波长接收机及可调波长发射机分别与所述电交叉处理器连接；
其中所述波长接收机用于接收所述解复用器的分支端口输出的解复用后的波长转换光信号；
所述电交叉处理器用于将所述解复用后的波长转换光信号转换为电信号；
所述可调波长发射机用于对所述电信号转换为空闲波长光信号，并将所述空闲波长光信号发送给所述复用器。
6.根据权利要求3或4所述的光网络交换设备，其特征在于，所述波长转换器包括：至少一组光波长转换器及光交叉器，所述光波长转换器与光交叉器连接；
其中所述光波长转换器用于接收所述解复用器的分支端口输出的解复用后的波长转换光信号，并对所述解复用后的波长转换光信号进行波长转换；
所述光交叉器用于将波长转换后的光信号进行光交叉处理发送给所述复用器。
7.根据权利要求2-6任一项所述的光网络交换设备，其特征在于，还包括：至少一条延迟线；
所述延迟线一端连接所述M×N光开关的输入端口，所述延迟线另一端连接所述M×N光开关的输出端口；
所述延迟线用于延迟所述波长转换光信号。
8.根据权利要求1-7任一项所述的光网络交换设备，其特征在于，所述M×N光开关包括至少一个用于接收上波信号的输入端口和至少一个用于输出下波信号的输出端口，其中所述输入端口用于接收上波信号，所述N×N光开光用于将所述上波信号传送至相应的合路器，通过所述合路器将所述上波信号与所述任意波长的光分支信号进行合波生成所述第二波分复用信号输出；
所述M×N光开关还用于在所述任意波长的分支光信号中选取下波信号，并在所述输出端口下发所述下波信号。
9.根据权利要求8所述的光网络交换设备，其特征在于，还包括：至少一个上波模块和至少一个下波模块；
其中，所述上波模块包括一个输入端口和至少一个分支输出端口，其中所述上波模块的输入端口用于接收本地上传信号，所述上波模块的分支输出端口连接所述M×N光开关的输入端口；用于把所述本地上传信号转变为所述上波信号，并将所述上波信号传输至所述M×N光开关的输入端口；
所述下波模块包括至少一个输出端口和至少一个分支输入端口，其中所述下波模块的输出端口用于向本地下发信号，所述的下波模块的分支输入端口连接所述M×N光开关的输出端口；用于从所述M×N光开关的输出端口接收所述下波信号，并将所述下波信号转变为所述本地下发信号。
10.根据权利要求9所述的光网络交换设备，其特征在于，所述上波模块为复用器，所述下波模块为解复用器。
11.根据权利要求8所述的光网络交换设备，其特征在于，还包括：至少一个复用器；
其中，所述复用器的公共端口连接所述M×N光开关的输入端口，所述复用器的分支端口连接所述M×N光开关的输出端口；
所述复用器用于通过对所述分支端口接收所述M×N光开关发送的上波信号，并将所述上波信号复用后通过所述复用器的公共端口发送至所述M×N光开关。
12.根据权利要求8所述的光网络交换设备，其特征在于，还包括：至少一个解复用器，
其中，所述解复用器的公共端口连接所述M×N光开关的输出端口，所述解复用器的分支端口连接所述M×N光开关的输入端口；
所述解复用器用于通过对所述分支端口接收所述M×N光开关发送的下波信号，并将所述下波信号解复用后通过所述解复用器的分支端口发送至所述M×N光开关。
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