CN115694711A - 一种基于波分复用技术的机载组网及信号传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机载嵌入式计算机网络技术领域，具体涉及一种基于波分复用技术的机载组网及信号传输方法，通过构建光骨干网和接入网两层网络架构，基于双环形拓扑的光骨干网，通过波长选择和规划配置，实现不同接入网数据的路由和传输。可以实现协议无关传输并提供丰富的带宽资源，实现机载网络的灵活扩展。
Description
技术领域
本发明属于机载嵌入式计算机网络技术领域，具体涉及一种基于波分复用技术的机载组网及信号传输方法。
背景技术
以光纤为传输介质，信号的传输过程在光域内进行，中间没有光电转换的骨干网称为光骨干网，可以使航电网络易于扩展、组网灵活，协议无关的透明传输、减少飞机电缆数量并降低布线复杂度、提高网络传输资源的共享程度。光骨干网是未来机载网络的发展方向，也是解决未来机载网络面临的传输带宽资源不足、网络升级成本高和周期长、机内布线复杂度高等问题的主要途径。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于波分复用技术的机载组网及信号传输方法，通过构建光骨干网和接入网两层网络架构，基于双环形拓扑的光骨干网，通过波长选择和规划配置，实现不同接入网数据的路由和传输。可以实现协议无关传输并提供丰富的带宽资源，实现机载网络的灵活扩展。
为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：
一种基于波分复用技术的机载组网，其特征在于，所述组网的网络架构包括光骨干网和接入网；
各所述光骨干网包含多个骨干网节点，各骨干网节点之间基于光纤相互通信，均配置有波分复用与解复用功能、波长选择功能、波长转换功能、光放大功能、滤波功能以及光探测功能，用于实现不同波长的光信号在所述光纤内合波传输；
所述接入网采集机载FC总线信号、机载818视频、机载TSN总线信号；
所述光骨干网为双环形拓扑结构，实现各所述接入网数据之间的路由和传输。
进一步的，所述波分复用技术为密波分复用技术。
进一步的，光骨干网通过波长选择和规划配置实现不同接入网数据的路由和传输；
本发明还提出根据上述基于波分复用技术的机载组网完成的一种基于波分复用技术的信号传输方法，其特征在于，所述传输方法的过程包括传输过程和复用过程；
所述复用过程为：
采集接入网中各终端的光纤信号并转换为同一波长；
将各所述同一波长的光纤信号复用为一束光信号在所述光骨干网中进行传输；
所述传输过程为：
光骨干网的节点接收上个节点的复用光信号并按比例对其进行分割，一部分继续向下一个节点传输，另一部分在本节点内向所述接入网进行输出。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明具体实施方式中基于波分复用技术的机载组网的环形拓扑架构的光骨干网络示意图；
图2为本发明具体实施方式中光骨干网节点设计方案示意图；
图3为本发明具体实施方式中波长转换原理图；
图4为本发明具体实施方式中两台FC交换机级联逻辑示意图；
图5为本发明具体实施方式中两台FC交换机通过骨干网连接示意图；
图6为本发明具体实施方式中ARINC818总线连接逻辑示意图；
图7为本发明具体实施方式中ARINC818总线通过骨干网连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
在本发明的一个实施例中，提出一种基于波分复用技术的机载组网，所述组网的网络架构包括光骨干网和接入网；
各所述光骨干网包含多个骨干网节点，各骨干网节点之间基于光纤相互通信，均配置有波分复用与解复用功能、波长选择功能、波长转换功能、光放大功能、滤波功能以及光探测功能，用于实现不同波长的光信号在所述光纤内合波传输；
所述接入网采集机载FC总线信号、机载818视频、机载TSN总线信号；
所述光骨干网为双环形拓扑结构，实现各所述接入网数据之间的路由和传输。
在本实施例中，所述波分复用技术为密波分复用技术。
在本实施例中，光骨干网通过波长选择和规划配置实现不同接入网数据的路由和传输；
基于同样的发明构思，本发明还提出一种基于上述波分复用技术的机载组网完成的一种基于波分复用技术的信号传输方法，所述传输方法的过程包括传输过程和复用过程；
所述复用过程为：
采集接入网中各终端的光纤信号并转换为同一波长；
将各所述同一波长的光纤信号复用为一束光信号在所述光骨干网中进行传输；
所述传输过程为：
光骨干网的节点接收上个节点的复用光信号并按比例对其进行分割，一部分继续向下一个节点传输，另一部分在本节点内向所述接入网进行输出。
光骨干网拓扑主要有星型、环形两种拓扑方式。星型拓扑方式，在扩展性方面较差，适合作为交换式网络的传输载体，不适合作为各类总线协议的统一传输网络。环形拓扑结构在组网方式比较灵活以及可扩展性上较强的优势，如果实现各个节点的全互联，且采用双环形结构能够实现链路的冗余备份，提高了网络的可靠性，适合作为各类总线协议的传输网路。同时，环形网络在电信领域中使用较多，相关技术成熟，因此本实施例的光骨干网络采用环形拓扑架构，如图1所示。
本实施例的光骨干网节点采用先下路后上路的方式实现，即先下路对应的波长，然后再上路所需的波长。光骨干网节点的基本方案设计框图如下所示。光骨干网节点主要由分光单元、波分复用单元、波长选择单元、波长转换单元、网络管理单元组成，如图2所示。
图2中：1)分光单元：分光单元是将光信号按功率比进行分离，每一路光信号的传输内容相同，只是功率不同。分光单元通常分离出一小部分光信号供下路使用，同时保证大部分光信号正常运行。
2)波分复用单元：波分复用器的作用是将多路不同波长的光信号复用至一路具有不同波长的光信号，沿着单根光纤传输。基本要求是插入损耗小，信道之间的隔离度高，对环境温度变化和偏振不敏感，能容忍信号源的波长在一定范围内漂移和抖动，并在上下行过程中能够保证传输的各信道间的功率基本保持一致。
3)光放大单元：通常采用掺铒光纤放大器(EDFA)，其直接使光信号在光域放大，无需转换电信号进行信息处理，成本低廉，设备简化。EDFA主要由掺铒光纤(EDF)、泵源(Pump)、隔离器(Isolator)、合波器(WDM)、耦合器(Coupler)、探测器(Detector)及控制电路(Control Unit)等部分组成。
4)波长转换单元：利用光电转换技术，将850nm波长转换成线路指定波长进行传输。如图所示。波长为850nm的光信号，首先通过光接收模块(ROSA)转化为电信号，再经过限幅放大器输出一个较大的恒定幅度作为激光驱动器的输入端，然后通过激光驱动器将电信号通过光发送模块(TOSA)转化为特定波长的光信号，最终完成光信号波长的转换，如图4所示。
5)波长选择单元：WSS模块是基于自由空间光学和MEMS技术，并广泛应用于ROADM系统，用作波长动态衰减、阻断、切换以及路由的模块。具有低插入损耗、切换无冲击、低功耗等特征。
6)网络管理单元：实现对光骨干网节点的管理，包括光骨干网节点的波长选择开关控制、链路故障状态监测、光功率等功能。
本实施例的接入网设计
1)FC接入网
FC接入网包括交换机和终端设备，方案中FC接入网为2个，两个接入网之间采用多模光纤850nm的固定波长连接到光骨干网节点，光骨干网节点将波长转换后，进入到波分复用的光纤中进行传输。两个FC交换机的逻辑拓扑如图4、5所示。
2)ARINC818接入网
方案中将2路ARINC818视频接入到骨干网中，ARINC818总线为点对点型总线，如图6、7所示。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种基于波分复用技术的机载组网，其特征在于，所述组网的网络架构包括光骨干网和接入网；
各所述光骨干网包含多个骨干网节点，各骨干网节点之间基于光纤相互通信，均配置有波分复用与解复用功能、波长选择功能、波长转换功能、光放大功能、滤波功能以及光探测功能，用于实现不同波长的光信号在所述光纤内合波传输；
所述接入网采集机载FC总线信号、机载818视频、机载TSN总线信号；
所述光骨干网为双环形拓扑结构，实现各所述接入网数据之间的路由和传输。
2.根据权利要求1所述的基于波分复用技术的机载组网，其特征在于，所述波分复用技术为密波分复用技术。
3.根据权利要求1所述的基于波分复用技术的机载组网，其特征在于，光骨干网通过波长选择和规划配置实现不同接入网数据的路由和传输。
4.根据权利要求1-3之任一项所述的基于波分复用技术的机载组网完成的一种基于波分复用技术的信号传输方法，其特征在于，所述传输方法的过程包括传输过程和复用过程；
所述复用过程为：
采集接入网中各终端的光纤信号并转换为同一波长；
将各所述同一波长的光纤信号复用为一束光信号在所述光骨干网中进行传输；
所述传输过程为：
光骨干网的节点接收上个节点的复用光信号并按比例对其进行分割，一部分继续向下一个节点传输，另一部分在本节点内向所述接入网进行输出。
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