CN109417656B - 光交换数据网络 - Google Patents

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Abstract

一种光交换数据网络，包括：光数据总线；光波长总线；以及多个节点，所述多个节点通过所述光数据总线和所述光波长总线连接。第一节点确定其有通信信息要传输到第二节点，并且确定第一订阅信号是否存在于所述光波长总线上。所述第一订阅信号包括目标频率。如果所述第一订阅信号不存在于所述光波长总线上，那么所述第一节点将光通信信号注入到所述光数据总线上。所述光通信信号包括所述通信信息和载波。所述载波包括所述目标频率。所述第二节点使用所述光数据总线来接收所述光通信信号。如果所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上，那么推迟将所述光通信信号注入到所述光数据总线上。

Description

光交换数据网络
相关申请
本申请要求2016年6月1日提交并且发明名称为“An Optically-Switched DataNetwork”的美国临时专利申请No.62/344,107的利益，所述申请的全文特此出于所有目的以引用方式并入。
背景技术
使用数据网络来建立计算装置之间的数据通信。数据网络包括安装在所述计算装置(“节点”)中的每一者处/中的网络接口以及将那些网络接口彼此连接的电或光物理介质。将通信信息转变成电信号或光信号并且接着使用所述物理介质在节点之间输送。为了实现由多个节点组成的通信网络(有时被称作多节点网络)，通常使用呈集线器、交换机或路由器的形式的网络聚合装置(NAD)来将数据流从数据的源节点路由到数据的目的节点。
在一些配置中，NAD通过直接物理连接(或链路)或经由其它NAD通过间接物理连接而连接到所述网络的所有节点或所述网络的节点的子集。节点之间的完全连接(例如，全方位连接)可能非常复杂而难以实践。
在一些配置中，通过限定阶层式NAD层来实现具有多个节点的网络，借此同一级的节点借助于较高阶层级的路由节点/NAD而连接和通信。在光通信网络中，通常通过光波来运送NAD之间的数据通信(例如，使用物理介质)，而NAD操纵信号/数据的电实施方案。因此，NAD通常包括电对光、光对电以及光对电对光信号转换模块。这些模块可能会对NAD的能量效率和复杂性有负面影响。另外，NAD包括有限数目个端口，对所述端口进行与节点和其它NAD的物理连接。因此，NAD数据业务处理能力通常受限于每个NAD的内部处理和网络接口吞吐量限制。因而，常规数据网络架构受到能量效率的基础限制以及可缩放性挑战。
发明内容
在一些实施方案中，一种光交换数据网络大体上包括光数据总线、光波长总线和多个节点。每个节点通过所述光数据总线和所述光波长总线而连接到所述多个节点中的其它节点。所述多个节点中的第一节点被配置成确定所述第一节点有通信信息要传输到所述多个节点中的第二节点，并且确定包括目标频率的第一订阅信号是否存在于所述光波长总线上。如果确定所述第一订阅信号不存在于所述光波长总线上，那么将光通信信号注入到所述光数据总线上。所述光通信信号包括所述通信信息和载波。所述载波包括所述目标频率。如果确定所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上，那么推迟将所述光通信信号注入到所述光数据总线上。所述第二节点被配置成使用所述光数据总线来接收所述光通信信号。
在一些实施方案中，一种用于使用具有多个节点的光交换数据网络来交换数据的方法大体上涉及确定第一节点有通信信息要传输到第二节点。所述第一节点和所述第二节点属于所述多个节点。所述多个节点中的每个节点通过光数据总线和光波长总线而连接到其它节点。确定第一订阅信号是否存在于所述光波长总线上。所述第一订阅信号包括目标频率。如果确定所述第一订阅信号不存在于所述光波长总线上，那么将光通信信号注入到所述光数据总线上。在所述第二节点处使用所述光数据总线来接收所述光通信信号。所述光通信信号包括所述通信信息和载波。所述载波包括所述目标频率。如果确定所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上，那么推迟将所述光通信信号注入到所述光数据总线上。
附图说明
图1是使用树形阶层组织的现有技术的光数据网络的简化示意性表示。
图2是使用胖树阶层组织的现有技术的光数据网络的简化示意性表示。
图3A至图3C是根据一些实施方案的光交换数据网络的简化示意性表示。
图4是根据一些实施方案的与图3A至图3C中所示的网络类似的光交换数据网络的节段的简化示意性表示。
图5A至图5B是根据一些实施方案的与图3A至图3C中所示的网络类似的光交换数据网络的节点的部分的简化示意性表示。
图6A至图6B以及图7至图12是根据一些实施方案的用于光交换数据网络中的避碰的简化示例性方法的流程图。
具体实施方式
公开用于使用网络系统，诸如光交换(或波长交换)数据网络系统，来路由数据并且执行数据避碰的经改进的方法和系统。所公开的光交换数据网络系统在光交换数据网络的节点与NAD之间有效地路由数据。在一些实施方案中，通过以下操作来实施光交换数据网络系统：(1)按环形拓扑来组织节点 /NAD；(2)将光波长(目标频率)归到将从源节点传输到目的节点的特定传输； (3)调制具有所述目标频率的载波波形；(4)将目的节点处的波长选择装置(例如，光调谐模块)设为所述目标频率；(5)从所述源节点发射调制载波波形；以及(6)在目的节点处接收所述调制载波波形。因此有利地在光交换数据网络系统的节点与NAD之间实现并行。
在一些实施方案中，光交换数据网络系统的节点/NAD实施分散式避碰系统。实施避碰以防止相同物理总线(例如，光数据总线)的多个节点/NAD 同时传输具有相同目标频率的通信信号(例如，使用相同的波形或相同的目标波长)。分散式(节点级)避碰和波长路由有利地降低网络复杂性，因为可以简化或去除集中型网络调度部件。另外，因为本文中描述的节点能够快速调谐，所以实现亚微秒可重配置网络交换。
在一些实施方案中，光交换数据网络的节点/NAD通过光数据总线连接以交换光通信信号。所述节点/NAD还通过光波长总线连接。光波长总线可以有利地用作使用调制载波的网络避碰系统的部分以及将未调制载波提供到节点。另外，未调制载波可以用于调谐相应节点的光发射体(例如，激光器)或直接由所述节点用作载波或用作光本地振荡器波形。
在节点可以将数据传输到另一个节点之前，发射节点必须向所有其它节点指示所述传输所需的波长或频率目前正在使用中。因此，在一些实施方案中，避碰包括通过发射节点将订阅信号注入到光波长总线上。所述订阅信号是包括目标频率的调制载波或波形，所述调制载波或波形与由发射节点用于在光数据总线上传输光通信信号的载波相同。订阅信号在载波上的存在因此是所述载波目前正被所述节点中的一者使用的指示，所以其它节点将避免同时使用相同载波的任何尝试。在一些实施方案中，通过用订阅信息调制具有目标频率的载波来形成订阅信号。在一些实施方案中，订阅信息是已知的识别序列。在一些实施方案中，订阅信息可以包括与发射节点和/或光通信信号的属性(例如，信号长度/持续时间/极性)相关联的信息。在一些实施方案中，订阅信息可以有利地包括网络调度信息。
光交换数据网络的另一个节点检测订阅信号在光波长总线上的存在并且将推迟、暂停、停止、取消或中止以订阅信号的频率进行发射。在一些实施方案中，如果所述另一个节点能够调谐到另一个频率以与另一个目的节点通信或在不同的频率下与相同的目标节点通信，那么所述另一个节点可以选择另一个目标频率。
图1是使用树形阶层组织的现有技术的光数据网络100的简化示意性表示。所示的光数据网络包括节点101a至101b和NAD 102a至102e以及未标出的其它节点和NAD。为了使节点101a与节点101b交换数据，在这个实例中，所述数据必须传递通过NAD 102a至102e中的每一者。
如网络100等常规光数据网络通常被优化以在NAD之间提供较高的数据带宽，所述NAD在树形阶层中较高。这在图2中示出，该图是使用胖树阶层组织的现有技术的光数据网络200的简化示意性表示。所述光数据网络包括节点201a至201b和NAD 202a至202e以及未标出的其它节点和NAD。如由具有不同粗度的互连线所指示，网络连接之间的带宽改变，其中与较细的线相比，较粗的线指示较高带宽的通信路径，较细的线指示较低带宽的通信路径。然而，上述常规网络架构100与200两者仍需要大量的高吞吐量的 NAD，所述NAD是成本和功率消耗密集的。
图3A至图3C是根据一些实施方案的光交换数据网络系统300的简化示意性表示。光交换数据网络系统300大体上包括通过物理总线310按环形拓扑连接的节点301a至301h。图3C另外示出节点301a至301h和351a至 351g连接成多个环的实施方案，所述环连结在一起。在所示实例中，第一物理总线310(具有按环形拓扑的节点301a至301h)与第二物理总线350(具有按环形拓扑的节点351a至351g和301c)均包括节点301c，使得两个环通过节点301c连接或连结在一起。额外实施方案可以潜在地将任何适当数目个节点环连结在一起。物理总线310/350可以包括信号缓冲器、信号放大器、滤波器或所述物理总线的路径中的其它介入模块。在图3A中示出信号路由指示器302a至302d，并且在图3B中示出信号路由指示器302e至302i。为简单起见，仅示出八个节点(301a至301h)。然而，光交换数据网络系统300可以包括任何适当数目个节点。在一些实施方案中，节点301a至301h中的一者或多者是可以连接到另一个类似网络或连接到常规网络(诸如网络100 或网络200)的NAD。
图3A示出如由信号路由指示器302a至302d表示的在节点301a至301h 的子集之间路由数据。为便于阐释，信号路由指示器302a至302d如图所示横过物理总线310(例如，直接在节点301a至301h之间行进)，由此指示哪些节点与哪些其它节点通信或将数据传输到哪些其它节点。然而，使用物理总线310来输送在节点301a至301h之间交换的数据信号。如由信号路由指示器302a所示，节点301a将数据传输到节点301f(经由物理总线310)；如由信号路由指示器302b所示，节点301b将数据传输到节点301e；如由信号路由指示器302c所示，节点301g将数据传输到节点301c；并且如由信号路由指示器302d所示，节点301h将数据传输到节点301d。
图3B提供在光交换数据网络系统300内在节点301a至301h的子集之间路由数据的另一个实例。如由信号路由指示器302e所示，节点301a将数据传输到节点301h(经由物理总线310)；如由信号路由指示器302f所示，节点301b将数据传输到节点301d；如由信号路由指示器302g所示，节点301e 将数据传输到节点301c；如由信号路由指示器302h所示，节点301g将数据传输到节点301f；并且如由信号路由指示器302i所示，节点301h将数据传输到节点301g。
如图3C中所示，在一些实施方案中，多个“环”相连接，每个环具有共同的一个或多个NAD。在所示实例中，节点301c是物理总线310和物理总线350共有的NAD。因此，可以在节点301a至301h中的任一者与节点351a 至351g中的任一者之间交换光通信信号。光交换数据网络系统300可以包括其它元件，所述其它元件已为了简单起见而被省去。
在物理总线310/350内(例如，在物理总线310/350上输送)使用多个波长的光来实现节点/NAD(301a至301h和351a至351g)之间的并行以及实施从起始计算装置到目的计算装置的信息路由和递送。在一些实施方案中，利用能够改变或调整其发射波长或发出多个波长的一个或多个光源来在通过物理总线310/350连接的节点/NAD(301a至301h和351a至351g)之间实施数据路由。在一些实施方案中，节点301a至301g/351a至351g的网络接口装备有光源，所述光源能够发出多个波长和/或在多个波长间改变其波长。
如所示，节点(301a至301g、351a至351g)连接到具有环形拓扑的共同光路径(310/350)。实际上，环由光波导(诸如光纤)的级联节段建构。作为信号路由的部分，在给定时间，每个节点(301a至301g、351a至351g)被指派来接收具有特定波长(例如，目标频率)的光信号。所要(例如，目标或发往的) 节点在接收到光通信信号之后通过利用波长选择装置将所接收的光通信信号从物理总线(310/350)移除(例如，毁灭)。为了将数据传输到所要节点，源(或发射)节点改变其内部光源的波长，使得发射波长匹配目的节点的所选或所指派的波长。接着通过调制由(网络)控制装置(图3A至图3C中未示出)指派的波长的光波来将数据载入到波长匹配的光波中。所述调制光波随后沿着数据总线传播，直到到达目的节点为止，其中其接收波长选择装置将所述光波从数据总线提取出，并且通过使用兼容的光检测器来检测所述光波携载的调制来恢复所运送的通信信息。以所述方式，该组节点可以实现彼此的非阻塞通信，完全避免了像在常规网络架构中常见的(或存在)那样涉及到网络交换机或路由器。
图4是根据一些实施方案的光交换数据网络系统400(与光交换数据网络系统300类似)的节段的简化示意性表示。所述节段大体上包括第一节点 420a、第二节点420b和物理总线410。节点420a至420b与节点301a至301h、 351a至351g类似。物理总线410包括光波长总线412和光数据总线414。在一些实施方案中，光交换数据网络系统400包括其它模块或元件，包括一个或多个额外节点，所述其它模块或元件已为了简单起见而被省去。
如所示，第一节点420a和第二节点420b以及任何额外节点通过光波长总线412和光数据总线414而彼此耦接。光波长总线412将光载波(包括调制和未调制的光波形)输送到所述节点(例如，420a至420b)中的每一者。光数据总线414将调制光通信信号输送到所述节点(例如，420a至420b)中的每一者。在一些实施方案中，节点420a至420b中的一者或两者(和/或其它额外节点中的任一者)是NAD。参看图6A至图6B来讨论光交换数据网络系统 400的细节。
在一些实施方案中，(例如，网络控制装置417的)光频率梳产生器416 耦接到光波长总线412。光频率梳表示由频域中的等距隔开的发射线(音调) 表征的多线光发射体。在一些实施方案中，光频率梳产生器416被配置成产生具有固定波长间距的多个(例如，数十、数百或数千)未调制光波形，并且将所述未调制光波形注入(例如，发射)到光波长总线412上。在一些实施方案中，可以从单个孔隙发出至少两个音调的光源(例如，在光频率梳产生器 416内)耦接到光波长总线412。
在图5A中示出节点520a/520b的细节(例如，用于在与光交换数据网络系统300或400类似的光交换数据网络系统500中使用)。节点520a/520b属于光交换数据网络系统500。在所示实例中，节点520a/520b与节点420a至 420b中的任一者类似。举例来说，节点520a可以是源节点，并且节点520b 可以是目的节点。根据一些实施方案，节点520a/520b大体上包括光模块530、控制器模块550(例如，改型40/100千兆以太网模块或其它适当的网络模块)、波长交换光模块560和连接580a至580m。光模块530大体上包括发射器光模块535和接收器光模块540。控制器模块550大体上包括波长交换控制器模块551、数/模转换器(DAC)模块552a至552b以及模/数转换器(ADC)模块 553a至553b。在一些实施方案中，不使用DAC模块552a至552b和ADC 模块553a至553b。在一些实施方案中，对光通信信号进行二进制调制(例如，使用开关键控(OOK))，并且用其它数字电路来执行数据(例如，通信信息)调制和数据接收。还示出了光波长总线512(与光波长总线412类似)的一部分以及光数据总线514(与光数据总线414类似)的一部分。发射器光模块535 大体上包括一个或多个光调制器535a。接收器光模块540大体上包括一个或多个光解调器540a。在一些实施方案中，节点520a/520b包括其它模块或元件，所述其它模块或元件已为了简单起见而被省去。
波长交换光模块560耦接到光波长总线512、光数据总线514、波长交换控制器模块551、发射器光模块535和接收器光模块540。发射器光模块 535耦接到控制器模块550的DAC模块552a至552b。接收器光模块540耦接到控制器模块550的ADC模块553a至553b。
DAC模块552a至552b产生将由节点520a/520b的发射器部分发射的数据的数字信号的模拟表示。在一些实施方案中，所述模拟表示是同相和正交 (IQ)信号，DAC模块552a提供所述信号的同相(I)表示，并且DAC模块552b 提供所述信号的正交(Q)表示。将发射的数据在其它模块(未图示)处发出并且被提供到控制器模块550。
ADC模块553a至553b产生携载由节点520a/520b的接收器部分接收的数据的模拟信号的数字表示。在一些实施方案中，所接收的模拟信号是IQ 信号。ADC模块553a提供所接收的模拟信号的同相(I)表示，并且ADC模块553b提供所接收的模拟信号的正交(Q)表示。将所述数字表示传输到其它模块(未图示)以恢复所接收的数据。
关于使用节点520a/520b的光信号发射，发射器光模块535从连接580i 接收载波并且从连接580e至580f接收模拟信息信号，所述模拟信息信号由 DAC模块552a至552b产生。发射器光模块535通过使用所述模拟信息信号调制载波来产生光通信信号，并且使用连接580k将所述光通信信号传输到波长交换光模块560。波长交换光模块560将所述光通信信号注入(例如，发射)到光数据总线514上。
关于使用节点520a/520b的光信号接收，波长交换光模块560从光数据总线514接收所接收的光通信信号。波长交换光模块560使用连接580m将所接收的光通信信号传输到接收器光模块540，并且使用连接580j将本地振荡器波形传输到接收器光模块540。接收器光模块540使用本地振荡器波形来对所接收的光通信信号降频混合并且将所得模拟信号传输到控制器模块 550的ADC模块553a至553b。就图6A至图6B来讨论光信号接收的更多细节。
使用连接580a至580d在波长交换控制器模块551与波长交换光模块 560之间交换控制信号、测量信号和数据信号。虽然示出了四个连接(580a 至580d)的实例，但是在一些实施方案中，存在更多连接或更少连接。在一些实施方案中，所述控制信号、测量信号和数据信号包括数字和/或模拟电信号。
在图5B中示出节点520a/520b的波长交换光模块560的细节。在一些实施方案中，波长交换光模块560大体上包括发射器部分，所述发射器部分包括第一发射器(Tx)光调谐模块561、第二Tx光调谐模块562、Tx光源563、 Tx光调制器564和连接565a至565c。波长交换光模块560还大体上包括接收器部分，所述接收器部分包括第一接收器(Rx)光调谐模块571、第二Rx 光调谐模块572、Rx光源573和连接574a至574b。另外，在一些实施方案中，不包括Tx光源563和Rx光源573。而是，使用直接检测和/或非相干信令处理，其中不需要在单独光源中的本地振荡器。在这种情况中，所要载波的源是直接来自光波长总线512或经由Tx或Rx光调谐模块562和/或572，使得光波长总线512(或光波长总线512与Tx或Rx光调谐模块562和/或572 的组合)被认为是输出所要载波的光源。
波长交换控制器模块551通过连接580a至580d而耦接到波长交换光模块560以交换控制信号、数据信号和测量信号。Tx光源563耦接到第二Tx 光调谐模块562并且耦接到Tx光调制器564。另外，Tx光源563经由连接 580i而耦接到(图5A的)发射器光模块535的光调制器535a。光波长总线512 通过连接565a而耦接到第二Tx光调谐模块562并且通过连接565b而耦接到Tx光调制器564。第一Tx光调谐模块561通过连接580k而耦接到(图5A 的)光调制器535a。
Rx第二光调谐模块572通过连接574b而耦接到光波长总线512，并且耦接到Rx光源573。Rx光源573通过连接580j而耦接到(图5A的)接收器光模块540的光解调器540a。第一Rx光调谐模块571通过连接574a而耦接到光数据总线514并且通过连接580m而耦接到(图5A的)光解调器540a。在一些实施方案中，节点(例如，520a/520b)可以包括一个以上接收器部分。
在一些实施方案中，第一Tx光调谐模块561、第二Tx光调谐模块562、第一Rx光调谐模块571和第二Rx光调谐模块572包括一个或多个光耦合器、光功率分配器、光电装置、一个或多个电流调谐环形滤波器和/或热调谐环形滤波器。在一些实施方案中，光调谐模块561、562、571和572中的一者或多者包括一个或多个电流调谐环形滤波器并且不包括热调谐环形滤波器。使用载波注入/耗尽来进行环形滤波器的共振调谐有助于实现节点快速地调谐和切换到载波的不同目标频率。如与不需要此类频率切换和重配置的传输网络相比，这个优点在光交换数据网络系统中特别显著，所述光交换数据网络系统包括由用于交换网络的光频率梳产生器416产生的光频率梳，所述交换网络可以有助于纳秒级的网络重配置以及用于切换单独的网络封包。
在一些实施方案中，光交换数据网络系统300或400有利地使用图5A 至图5B中所示的全部或一部分模块来实施信号避碰。如果多个节点(在光数据总线514上)想要以相同波长/频率发射，那么可能会发生信号碰撞。这种情形可能会导致干扰、减损或以其它方式损坏信号的完整性。因此，在一些实施方案中，光波长总线512不仅用于波长路由以提供或产生用于经由光数据总线514发送和接收数据的未调制载波，而且还用于避碰目的。换句话说，本文中描述的避碰系统实现了光交换数据网络系统中的光波长总线512的此额外功能的改进和优点，所述光交换数据网络系统包括将节点连接在一起的两种类型的光总线512和514的组合。
在一些实施方案中，通过结合连接到光波长总线512的光调谐模块(例如，562)来实施避碰系统。在一些实施方案中，第二Tx光调谐模块562包括光功率分配器和可调谐光滤波器(例如，可调谐环形滤波器)。光功率分配器耦合来自光波长总线512的光功率的小部分(例如，10％)，并且可调谐光滤波器从所耦合的光波(例如，通过光波长总线512输送的波形)提取处于所要波长(例如，目标频率)的波形。
在一些实施方案中，所要波长在光波长总线512上的存在用作订阅信号 (即，对于这个实施方案，它未经调制)。在此类实施方案中，第二Tx光调谐模块562还包括光检测器。所述光检测器跟在可调谐光滤波器后面并且测量处于所要波长的所提取的光波的功率。在Tx光源563经过调谐并且以所要波长发射之前，将第二Tx光调谐模块562的可调谐光滤波器调谐到所述波长，并且光检测器报告该波长下的光功率水平。在此类实施方案中，如果光功率水平高于某一阈值，那么确定所述波长被占用，并且Tx光源563将推迟或取消调谐到该波长并且注入光通信信号，由此避免碰撞。也就是说，在一些实施方案中，光波长总线512上的所有波长用作上述订阅信号。因此，在检测到订阅数据的存在后，控制器模块550实施全部或一部分的上述避碰选项。
在一些实施方案中，第二Tx光调谐模块562将所提取的光波传输到信号处理模块566。信号处理模块566包括数字化器、转换器、解调器、滤波器和/或其它信号处理模块中的一者或多者。信号处理模块566被配置成确定所提取的光波形是否是订阅信号和/或包括订阅信息。如果是，那么信号处理模块566将订阅信息(或所提取的光波形是订阅信号的简单真/假指示)提供给波长交换控制器模块551(例如，经由连接580c至580d)。使用订阅信息，波长交换控制器模块551确定所提取的光波形是否是目前被占用的波长。如果所述光波形被确定为订阅信号或用订阅信息来调制，那么确定所述波长被占用。在这种情形中，波长交换控制器模块551使(例如，经由连接580a至 580b用控制信号)Tx光源563或第二Tx光调谐模块562(例如，在不包括 Tx光源563的实施方案中)推迟或取消调谐到该波长，使得节点520a/520b 推迟或取消将光通信信号注入到光数据总线514上，由此避免碰撞。
图6A是根据一些实施方案的针对光交换数据网络系统(例如，300或400) 的元件的简化示例性方法600A的流程图，所述方法在光交换数据网络系统中实施用于避碰的上述技术的一部分，所述光交换数据网络系统包括将网络节点连接在一起的光波长总线(例如，512)与光数据总线(例如，514)的组合。明确地说，方法600A使得发射节点能够确定所要载波或目标频率是否可用于将光通信信号传输到接收节点。参看图5A至图5B来讨论图6A。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。
在步骤605，确定光交换数据网络(例如，500)的第一节点(例如，节点 520a)有通信信息要传输到光交换数据网络(500)的第二节点(例如，节点 520b)。光交换数据网络(500)具有与第一节点(520a)和第二节点(520b)相同或类似的多个节点。光交换数据网络的节点通过光数据总线(514)和光波长总线 (512)连接。
在步骤610，在第一节点(520a)处确定第一订阅信号是否存在于光波长总线(512)上。第一订阅信号包括目标频率。
在步骤611，如果确定第一订阅信号存在于光波长总线(512)上，那么过程流程继续到步骤615。在步骤615，基于步骤611处的确定，第一节点(520a) 推迟(或取消)将光通信信号注入到光数据总线(514)上并且接着返回到步骤 610以如上重复。在一些实施方案中，在波长交换控制器模块551处确定推迟或取消将光通信信号注入到光数据总线(514)上的决定。在一些实施方案中，如果将第一光通信信号注入到光数据总线(514)上被推迟的时间长于阈值延迟，那么取消注入。在一些实施方案中，胜于推迟从第一节点(520a)发射，将第一光调谐模块(561)调谐到与目标频率不相等的另一个发射频率。在一些实施方案中，如果在目标频率处检测到订阅信号，那么第一节点(520a)将调度与光交换数据网络(500)的不同节点的通信。在以其它发射频率发射光通信信号之后，第一节点(520a)可以再次返回以确定在目标频率处订阅信号是否存在于光波长总线(512)上。
如果在步骤611确定第一订阅信号不存在于光波长总线(512)上，那么过程流程继续到步骤620。在步骤620，基于步骤611处的确定，第一节点(520a) 使用第一节点(520a)的光源(例如，Tx光源563或直接来自光波长总线512) 和第一光调谐模块(561)将光通信信号注入到光数据总线(514)上。接收节点 (即，第二节点)接着经由光数据总线(514)接收(在步骤625)光通信信号。
图6B是根据一些实施方案的针对光交换数据网络系统(例如，300或400) 的元件的简化示例性方法600B的流程图，所述方法在光交换数据网络系统中实施用于避碰的上述技术的额外部分。明确地说，方法600B使得发射节点能够控制或预留所要载波或目标频率，或否则向其它节点指示所要载波目前正在使用中。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。参看图5A至图5B来讨论图6B。
在一些实施方案中，示例性方法600B的至少一些部分在步骤611之后并且在图6A的步骤620之前发生。在步骤630，在第一节点(520a)处产生第二订阅信号。第二订阅信号包括目标频率。在步骤635，将第二订阅信号注入到光波长总线(512)上，由此预留具有目标频率的波长。在一些实施方案中，由第一Tx光调制器(564)经由连接(565b)注入第二订阅信号。
在步骤640，在光交换数据网络系统(500)的另一个节点(与节点520a和节点520b类似)处使用光波长总线(512)来接收第二订阅信号。接着，在步骤 645(如上文针对步骤610和611所描述)，如果另一个节点检测到第二订阅信号(使用光波长总线512)，那么(如上文针对步骤615所描述)在第二通信信号将使用或包括相同的目标频率的情况下，所述另一个节点推迟(或取消)将第二通信信号注入到光数据总线(514)上。
图7是根据一些实施方案的针对发射节点的简化示例性方法710的流程图，所述方法在光交换数据网络系统(例如，300或400)中实施用于避碰的上述技术的另一部分。明确地说，方法710提供确定所要载波或目标频率是否可用于将光通信信号发射到接收节点的更多细节。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。在一些实施方案中，示例性方法710 的全部或一部分是示例性方法600A的步骤610的步骤。参看图5A至图5B 来讨论图7。
在步骤711，将第一节点(520a)的第二光调谐模块(562)调谐到目标频率。在步骤712，在第二光调谐模块(562)处从光波长总线(512)接收波形。接着，在步骤713，如果所接收的波形包括第一订阅信号，那么确定第一订阅信号存在于光波长总线(512)上。
图8是根据一些实施方案的针对发射节点的简化示例性方法830的流程图，所述方法在光交换数据网络中实施用于避碰的上述技术的另一部分。明确地说，方法830提供关于控制或预留所要载波或目标频率或否则向其它节点指示所要载波目前正在使用中的更多细节。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。在一些实施方案中，示例性方法830的全部或一部分是示例性方法600B的步骤630的步骤。参看图5A至图5B来讨论图8。
在步骤833，从第一节点(520a)的光源(例如，Tx光源563或直接来自光波长总线512或第二Tx光调谐模块562)输出载波。在步骤834，由第一节点(520a)的第一光调制器(564)通过用订阅信息调制载波来产生第二订阅信号。接着，在步骤835，由第一光调制器(564)将第二订阅信号注入到光波长总线(512)上。
图9是根据一些实施方案的针对发射节点的简化示例性方法920的流程图，所述方法在光交换数据网络中实施用于避碰的上述技术的另一部分。明确地说，方法920提供关于在发射节点处产生光通信信号的更多细节。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。在一些实施方案中，示例性方法920的全部或一部分是示例性方法600A的步骤620的步骤。参看图5A至图5B来讨论图9。
在步骤921，从第一节点(520a)的光源(例如，Tx光源563或直接来自光波长总线512或第二Tx光调谐模块562)输出载波。在步骤922，由第一节点(520a)的第二光调制器(535a)通过用通信信息(来自DAC模块552a至552b) 调制载波来产生光通信信号。在步骤923，使用第一光调谐模块(561)将光通信信号注入到光数据总线(514)上。在一些实施方案中，通过将第一光调谐模块(561)调谐到目标频率来将光通信信号注入到光数据总线(514)上。
图10是根据一些实施方案的针对发射节点的简化示例性方法1000的流程图，所述方法在光交换数据网络中实施用于避碰的上述技术的另一部分。明确地说，方法1000提供关于由光源在发射节点处使用来自光波长总线的所接收的波形来输出载波的更多细节。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。在一些实施方案中，示例性方法1000的全部或一部分是作为示例性方法830的步骤833的部分输出载波的部分，和/或作为示例性方法920的步骤921的步骤输出载波的部分。在一些实施方案中，使用相同的载波来产生订阅信号和产生光通信信号。参看图5A至图5B来讨论图10。
在步骤1005，将第一节点的第二光调谐模块(562)调谐到目标频率。在步骤1010，使用第二光调谐模块(562)从光波长总线(512)接收波形。在步骤 1015，在光源处(例如，对于包括Tx光源563的实施方案)从第二光调谐模块 (562)接收所述波形。接着，在步骤1020，从光源(例如，Tx光源563或直接来自光波长总线512或第二Tx光调谐模块562)输出载波，其中所述载波基于所接收的波形。在一些实施方案中，光波长总线(512)输送多个未调制光波形，其中每个未调制光波形具有相应的中心频率，并且所接收的波形是所述未调制光波形中的一者。在包括光源563的一些实施方案中，光源(563)使用光发射体(未图示；例如，激光器)来输出载波，所述光发射体是使用所接收的波形来进行调谐(例如，使用注射锁定)。在一些实施方案中，光源(563)使用光耦合器和/或光放大器(未图示)来输出载波，所述光放大器放大所接收的波形。也就是说，光源(563)在对所接收的波形执行或不执行信号调节的情况下直接输出所接收的波形。
图11是根据一些实施方案的针对接收节点(例如，示例性方法600A的第二节点)的简化示例性方法1140的流程图，所述方法在光交换数据网络中实施用于避碰的上述技术的另一部分。明确地说，方法1140提供关于在接收节点处接收光通信信号的更多细节。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。在一些实施方案中，示例性方法1140的全部或一部分是示例性方法600A的步骤625的部分。参看图5A至图5B来讨论图11。
在步骤1141，将第二节点(520b)的第一光调谐模块(571)调谐到目标频率。在步骤1142，在第一光调谐模块(571)处从光数据总线(514)接收光通信信号。在步骤1143，由第二节点(520b)的光源(例如，Rx光源573或直接来自光波长总线512或第二Rx光调谐模块572)输出光本地振荡器波形。接着，在步骤1144，由第二节点(520b)的光解调器(540a)根据所述光通信信号使用光本地振荡器波形来产生解调通信信号。
图12是根据一些实施方案的针对接收节点(例如，示例性方法600B的第二节点)的简化示例性方法1243的流程图，所述方法在光交换数据网络中实施用于避碰的上述技术的另一部分。明确地说，方法1243提供关于由光源在接收节点处使用来自光波长总线的所接收的波形来输出光本地振荡器波形的更多细节。示出特定步骤、步骤次序和步骤组合仅是为了进行说明和阐释。其它实施方案可以使用不同的步骤、步骤次序和步骤组合来执行类似的功能。在一些实施方案中，示例性方法1243的全部或一部分是示例性方法1140的步骤1143的部分。参看图5A至图5B来讨论图12。
在步骤1243a，将第二节点(520b)的第二光调谐模块(572)调谐到目标频率。在步骤1243b，在第二光调谐模块(572)处从光波长总线(512)接收波形。在步骤1243c，在第二节点(520b)的光源处(例如，对于包括Rx光源573的实施方案)从第二光调谐模块(572)接收所述波形。接着，在步骤1243d，从光源(例如，Rx光源573或直接来自光波长总线512或第二Rx光调谐模块572) 输出光本地振荡器波形，其中所述光本地振荡器波形基于所接收的波形。
在一些实施方案中，光波长总线(512)输送多个未调制光波形，其中每个未调制光波形具有相应的中心频率，并且所接收的波形是所述未调制光波形中的一者。在包括光源573的一些实施方案中，光源(573)使用光发射体(未图示；例如，激光器)来输出光本地振荡器波形，所述光发射体是使用所接收的波形来进行调谐(例如，使用注射锁定)。在一些实施方案中，光源(573) 使用光耦合器和/或光放大器(未图示)来输出光本地振荡器波形，所述光放大器放大所接收的波形。也就是说，光源(573)在对所接收的波形执行或不执行信号调节的情况下直接输出所接收的波形。
已详细地参考所公开的发明的实施方案，已在附图中示出了所述实施方案的一个或多个实例。提供每个实例是为了阐释本技术，而非限制本技术。事实上，虽然已就本发明的特定实施方案详细地描述了本说明书，但是将了解，本领域技术人员在理解了前文之后可以容易地设想出这些实施方案的变更、变化和等效物。举例来说，被说明或描述为一个实施方案的部分的特征可以与另一个实施方案一起使用以得到另一个实施方案。因此，希望本主题覆盖属于所附权利要求以及其等效物的范围内的所有这样的修改和变化。在不偏离本发明的范围的情况下，可以由本领域的普通技术人员来实践对本发明的这些和其它修改和变化，在所附权利要求中更具体地陈述本发明的范围。此外，本领域的普通技术人员将了解，前文描述只是举例并且不希望限制本发明。

Claims (20)

1.一种光交换数据网络系统，所述系统包括：
光数据总线；
光波长总线；以及
多个节点，每个节点通过所述光数据总线连接至所述多个节点中的其它节点，并且每个节点通过所述光波长总线连接至所述其它节点；
其中：
所述多个节点中的第一节点被配置成：
(i)确定所述第一节点有通信信息要传输到所述多个节点中的第二节点；
(ii)确定包括目标频率的第一订阅信号是否存在于所述光波长总线上；
(iii)如果确定所述第一订阅信号不存在于所述光波长总线上，那么将光通信信号注入到所述光数据总线上，所述光通信信号包括所述通信信息和载波，所述载波包括所述目标频率；以及
(iv)如果确定所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上，那么推迟将所述光通信信号注入到所述光数据总线上；并且
所述第二节点被配置成使用所述光数据总线来接收所述光通信信号。
2.如权利要求1所述的系统，其中：
在(iii)之前：
所述第一节点被配置成产生第二订阅信号，并且将所述第二订阅信号注入到所述光波长总线上，所述第二订阅信号包括所述目标频率；
所述多个节点中的其它节点被配置成使用所述光波长总线来接收所述第二订阅信号；并且
如果所述其它节点中的节点检测到所述第二订阅信号，那么所述节点被配置成如果第二通信信号包括所述目标频率则推迟将所述第二通信信号注入到所述光数据总线上。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一节点包括发射器部分，所述发射器部分包括：
光源，所述光源输出所述载波；
第一光调制器，所述第一光调制器耦接至所述光源和所述光波长总线，其中所述第一光调制器通过用订阅信息调制所述载波来产生所述第二订阅信号，并且所述第一光调制器将所述第二订阅信号注入到所述光波长总线上；
第二光调制器，所述第二光调制器耦接至所述光源和第一光调谐模块，其中所述第一光调谐模块耦接至所述光数据总线，并且所述第二光调制器通过用所述通信信息来调制所述载波而产生所述光通信信号；并且
所述第一光调谐模块从所述第二光调制器接收所述光通信信号并且将所述光通信信号注入到所述光数据总线上。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一节点的所述发射器部分还包括：
第二光调谐模块，所述第二光调谐模块耦接至所述光波长总线和所述光源；
其中：
所述第二光调谐模块通过调谐到所述目标频率而从所述光波长总线接收所接收的波形，所述所接收的波形包括所述目标频率；
所述光源从所述第二光调谐模块接收所述所接收的波形；
所述光源基于所述所接收的波形而输出所述载波；
所述光波长总线输送多个未调制光波形；
每个未调制光波形具有相应的中心频率；并且
所述所接收的波形是所述未调制光波形中的一者。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述光源使用光发射体来输出所述载波，所述光发射体是使用所述所接收的波形来调谐。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述光源输出所述载波，所述载波是所述光波长总线的载波。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述第一节点包括发射器部分，所述发射器部分包括：
第一光调谐模块，所述第一光调谐模块耦接至所述光数据总线；以及
第二光调谐模块，所述第二光调谐模块耦接至所述光波长总线；
其中在将所述第一光调谐模块调谐到所述目标频率之前：
所述第二光调谐模块通过调谐到所述目标频率而从所述光波长总线接收所接收的波形；
所述所接收的波形包括所述目标频率；并且
如果所述所接收的波形包括所述第一订阅信号，那么确定所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上。
8.如权利要求1所述的系统，其中：
所述载波是基于由所述第一节点从所述光波长总线接收到的波形。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述第二节点包括接收器部分，所述接收器部分包括：
第一光调谐模块，所述第一光调谐模块耦接至所述光数据总线，其中所述第一光调谐模块通过调谐到所述目标频率而从所述光数据总线接收所述光通信信号；以及
光解调器，所述光解调器耦接至所述第一光调谐模块，其中所述光解调器从所述第一光调谐模块接收所述光通信信号并且根据所述光通信信号产生解调通信信号。
10.如权利要求9所述的系统，其中：
所述第二节点的所述接收器部分还包括光源，所述光源输出包括所述目标频率的光本地振荡器波形；
所述第二节点的所述接收器部分还包括第二光调谐模块，所述第二光调谐模块耦接至所述光波长总线和所述光源，其中所述第二光调谐模块通过调谐到所述目标频率而从所述光波长总线接收所接收的波形，所述所接收的波形包括所述目标频率；
所述光源从所述第二光调谐模块接收所述所接收的波形；
所述光源基于所述所接收的波形而输出所述光本地振荡器波形；
所述光波长总线输送多个未调制光波形；
每个未调制光波形具有相应的中心频率；并且
所述所接收的波形是所述未调制光波形中的一者。
11.如权利要求1所述的系统，其中如果将所述光通信信号注入到所述光数据总线上被推迟的时间长于阈值延迟，那么取消所述注入。
12.一种用于使用光交换数据网络来交换数据的方法，所述方法包括：
(i)确定第一节点有通信信息要传输到第二节点，所述第一节点和所述第二节点属于多个节点，其中所述多个节点中的每个节点通过光数据总线以及光波长总线而连接至所述多个节点中的其它节点；
(ii)确定第一订阅信号是否存在于所述光波长总线上，所述第一订阅信号包括目标频率；
(iii)如果确定所述第一订阅信号不存在于所述光波长总线上，那么将光通信信号注入到所述光数据总线上并且在所述第二节点处使用所述光数据总线来接收所述光通信信号，所述光通信信号包括所述通信信息和载波，所述载波包括所述目标频率；以及
(iv)如果确定所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上，那么推迟将所述光通信信号注入到所述光数据总线上。
13.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括：
在(iii)之前：
在所述第一节点处产生第二订阅信号，其中所述第二订阅信号包括所述目标频率；
将所述第二订阅信号注入到所述光波长总线上；
在所述多个节点中的另一个节点处使用所述光波长总线来接收所述第二订阅信号；以及
如果所述另一个节点检测到所述第二订阅信号，并且第二通信信号包括所述目标频率，那么在所述另一个节点处推迟将所述第二通信信号注入到所述光数据总线上。
14.如权利要求13所述的方法，其中：
所述第一节点还包括光源、第一光调谐模块、第一光调制器和第二光调制器；并且
所述方法还包括：
由所述光源输出载波；
由所述第一光调制器通过用订阅信息调制所述载波来产生所述第二订阅信号；
由所述第一光调制器将所述第二订阅信号注入到所述光波长总线上；
由所述第二光调制器通过用所述通信信息调制所述载波来产生所述光通信信号；以及
由所述第一光调谐模块将所述光通信信号注入到所述光数据总线上。
15.如权利要求14所述的方法，其中：
所述第一节点还包括第二光调谐模块；并且
所述方法还包括：
将所述第二光调谐模块调谐到所述目标频率；
由所述第二光调谐模块从所述光波长总线接收所接收的波形；
由所述光源从所述第二光调谐模块接收所述所接收的波形；以及
由所述光源基于所述所接收的波形来输出所述载波；
其中：
所述光波长总线输送多个未调制光波形；
每个未调制光波形具有相应的中心频率；并且
所述所接收的波形是所述未调制光波形中的一者。
16.如权利要求12所述的方法，其中：
所述第一节点包括耦接至所述光数据总线的第一光调谐模块以及耦接至所述光波长总线的第二光调谐模块；并且
所述方法还包括：
将所述第二光调谐模块调谐到所述目标频率；
在所述第二光调谐模块处从所述光波长总线接收所接收的波形，其中所述所接收的波形包括所述目标频率；以及
如果所述所接收的波形包括所述第一订阅信号，那么确定所述第一订阅信号存在于所述光波长总线上。
17.如权利要求12所述的方法，其中：
所述载波是基于由所述第一节点从所述光波长总线接收到的波形。
18.如权利要求12所述的方法，其中：
所述第二节点包括第一光调谐模块和光解调器；并且
所述方法还包括：
将所述第一光调谐模块调谐到所述目标频率；
由所述第一光调谐模块从所述光数据总线接收所述光通信信号；以及
由所述光解调器根据所述光通信信号产生解调通信信号。
19.如权利要求18所述的方法，其中：
所述第二节点还包括第二光调谐模块和光源；并且
所述方法还包括：
将所述第二光调谐模块调谐到所述目标频率；
由所述第二光调谐模块从所述光波长总线接收所接收的波形；
由所述光源从所述第二光调谐模块接收所述所接收的波形；以及
由所述光源基于所述所接收的波形来输出光本地振荡器波形；
其中：
所述光波长总线输送多个未调制光波形；
每个未调制光波形具有相应的中心频率；并且
所述所接收的波形是所述未调制光波形中的一者。
20.如权利要求12所述的方法，其中如果将所述光通信信号注入到所述光数据总线上被推迟的时间长于阈值延迟，那么取消所述注入。
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