CN117254874A - 异步光时分复用时隙控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异步光时分复用时隙控制装置及方法，属于光纤通信技术领域。本发明在异步光时分复用时隙控制装置中设置发送端、中间站点模块以及接收端，发送端发送光载波随路控制信道至中间站点模块，其中，光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；中间站点模块读取光时分复用控制信息，并通过光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，以随路控制信道传递控制信息，利用控制信息相对于业务时隙在时序上的提前量，完成控制信息分析和业务时隙指配指令下发执行过程，并且不要求全网站点同步，可以完全分布式实现，提高异步光时分复用时隙控制效果且降低控制成本。

Description

异步光时分复用时隙控制装置及方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种异步光时分复用时隙控制装置及方法。

背景技术

光时分复用(Optical Time Division Multiplexing，OTDM)技术是一种在时域进行光信号的直接复用的技术。电信号的时分复用(TDM)是广为人知的方法，例如同步数字体系(SDH)，这种体系使用一种规定的结构对电信号进行时域的复用，然后在光纤上传输经过电光转换而得到的复合光信号。但是，电时分复用信号在处理和传输的过程中，需要经过多次的光电转换处理，才能通过光纤来传输，导致系统规模增大且结构复杂。因此对光信号直接进行时分复用和解复用处理，过程中尽可能少地引入电信号辅助处理和光电转换，就能够提高系统的效率。

异步光时分复用技术是指不需要在光时分复用系统中实现各节点之间的频率同步或时频同步。系统中各节点仅根据自身的频率振荡器输出频率来进行信号识别和处理，各节点的频率振荡器输出频率需要满足一定的频率稳定度(即偏差)的条件(该条件通常比同步时分系统的频率稳定度要求更为宽松)，以避免系统中不同节点之间的频差过大。异步系统相对于同步系统的优点是避免了复杂昂贵的全网同步跟踪和频率调整。

现有的OTDM实现方案大多需要通过另行设立独立于光载波信号的控制信令通道才能对信道调整和时隙指配等进行控制，没有充分利用每个光载波信号中可以随路携带低速信令信息的能力。这样做带来的问题是付出了额外的控制信令通道设立成本且控制效果较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种异步光时分复用时隙控制装置及方法，旨在解决现有技术光时分复用时隙控制效果较差且成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种异步光时分复用时隙控制装置，所述异步光时分复用时隙控制装置包括：发送端、中间站点模块以及接收端；

所述发送端，用于发送光载波随路控制信道至所述中间站点模块，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；

所述中间站点模块，用于读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间。

可选地，所述中间站点模块，还用于对所述光载波随路控制信道进行分析，得到光载波信号；

所述中间站点模块，还用于对所述光载波信号进行分析，得到光时分复用控制信息。

可选地，所述中间站点模块包括：解调模块、分析与执行模块以及波长选择开关；

所述解调模块，用于对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；

所述解调模块，还用于对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息，并将所述光时分复用控制信息发送至所述分析与执行模块；

所述解调模块，还用于对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息，并将所述时钟控制选择信息发送至所述分析与执行模块；

所述分析与执行模块，用于对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关；

所述波长选择开关，用于根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

可选地，所述分析与执行模块，还用于对所述光时分复用控制信息进行分析，得到光载波的光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口；

所述分析与执行模块，还用于根据所述开始时间、所述结束时间、所述优先级、所述目标输出端口以及所述时钟控制选择信息生成端口选择指令以及起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关。

可选地，所述异步光时分复用时隙控制装置还包括：集中控制器；

所述集中控制器，用于获取所述发送端发送的光载波随路控制信道，生成初始光时分复用业务时隙申请策略；

所述发送端，还用于根据所述初始光时分复用业务时隙申请策略进行光载波随路控制信道的发送。

可选地，所述集中控制器，还用于获取所述中间站点模块发送的端口选择指令，得到时隙分配结果；

所述集中控制器，还用于根据所述时隙分配结果更新所述初始光时分复用业务时隙申请策略，得到目标光时分复用业务时隙申请策略；

所述发送端，还用于根据所述目标光时分复用业务时隙申请策略调整光载波随路控制信道的发送路径。

此外，为实现上述目的，本发明提供了一种异步光时分复用时隙控制方法，异步光时分复用时隙控制装置包括：发送端、中间站点模块以及接收端，所述异步光时分复用时隙控制方法应用于所述中间站点模块，所述方法包括以下步骤：

接收发送端发送的光载波随路控制信道，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；

读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间。

可选地，所述读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，包括：

对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；

对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息；

对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息；

对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令；

根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

可选地，所述对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令，包括：

对所述光时分复用控制信息进行分析，得到光载波的光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口；

根据所述开始时间、所述结束时间、所述优先级、所述目标输出端口以及所述时钟控制选择信息生成端口选择指令以及起始时间指令。

可选地，所述根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端之后，还包括：

获取所述光载波随路控制信道中的时钟频率；

通过所述时钟频率控制光载波信号的光时分复用时隙的分配；

在完成当前的光时分复用时隙分配后，重置时间计数。

本发明在异步光时分复用时隙控制装置中设置发送端、中间站点模块以及接收端，所述发送端，用于发送光载波随路控制信道至所述中间站点模块，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；所述中间站点模块，用于读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间，以光载波随路控制信道传递光时分复用控制信息，利用光时分复用控制信息相对于业务时隙在时序上的提前量，完成光时分复用控制信息分析和业务时隙指配指令下发执行过程，并且不要求全网站点同步，可以完全分布式实现，提高光波长通道资源使用效率且降低控制成本。

附图说明

图1为本发明异步光时分复用时隙控制装置第一实施例的结构示意图；

图2为本发明异步光时分复用时隙控制装置第二实施例的结构示意图；

图3为传统的1×N WSS器件原理示意图；

图4为本发明异步光时分复用时隙控制装置中新型M×N WSS器件原理示意图；

图5为本发明异步光时分复用时隙控制装置一实施例中共享型M×N WSS器件的空间共享特性示意图；

图6为本发明异步光时分复用时隙控制装置一实施例中共享型M×N WSS器件的时间共享特性示意图；

图7为本发明异步光时分复用时隙控制装置一实施例中共享型M×N WSS器件的控制信号流共享特性示意图；

图8为本发明异步光时分复用时隙控制装置一实施例的中间站点模块的功能模块组成示例图；

图9为本发明异步光时分复用时隙控制装置一实施例中异步光时分复用时隙控制装置的组网工作环境示意图；

图10为本发明异步光时分复用时隙控制方法第一实施例的流程示意图；

图11为本发明异步光时分复用时隙控制方法第二实施例的流程示意图；

图12为本发明异步光时分复用时隙控制方法一实施例的随路控制信道的逻辑层次示例图；

图13为本发明异步光时分复用时隙控制方法一实施例的整体流程示意图；

图14为本发明异步光时分复用时隙控制方法一实施例的又一流程示意图；

图15为本发明异步光时分复用时隙控制方法一实施例的实现示例图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	发送端	203	波长选择开关
20	中间站点模块	30	接收端
				201	解调模块	40	集中控制器
202	分析与执行模块

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明异步光时分复用时隙控制装置第一实施例的结构示意图。

如图1所示，本实施例中异步光时分复用时隙控制装置包括：发送端10、中间站点模块20以及接收端30。

需要说明的是，发送端10即为源站点，源站点的数量可为多个，可同时发送多种信号。

在本实施例中，所述发送端10，用于发送光载波随路控制信道至所述中间站点模块20，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息。

应理解的是，随路光标签实质是一种波长踪迹的光层监视方法，又称波长标签或波长踪迹监控标签。基本原理是在波长路径的源端点，在波长信号进入波分系统之前使用编码器进行调制编码，为每个波长信号附加一个全网唯一的标识(波长标签)。在波长路径经过的各个节点的各个参考点上，都可以通过嵌入的波长标签检测器来监测和识别经过该点的各个波长的标签，波长标签的编码方案应保证在同一个参考点的所有波长能够被各自独立地检测出来。通过在各个检测点设置预期的波长标签，并与检测收到的波长标签进行比较，可以监测波长路径的正确性，防止由于可重构的光分插复用(ROADM)错误调度引起的波长错连。通过这个与波长信号绑定的唯一标签还可以支持波长路径的追踪和自动发现。通过在检测点增加波长的功率监测等功能，还能实现波长级别的功率监视和功率自动均衡功能，从而最终提供一个完整的波长管理解决方案。

波分系统工程应用中的随路光标签，通常是采用调顶机制来实现，即加载在业务光波长光谱信号包络之上的一种低速数字信号，这种数字信号中可以加载一些与该业务光波长相关的信息，并且在光路中的某些参考点可以直接进行解调即可提取，而无需先行解调整个业务光波长的光谱信号。具体应用上，常见的是在载波波长上叠加低频的调顶信号，在波长路径的源端点(即波长信号进入波分系统的位置)使用编码器进行调制编码，为每个波长信号附加一个全网唯一的标识，在波长路径经过的各个节点的各参考点上，都可以通过设置随路光标签检测器来识别调顶信号，并通过解调调顶信号得到其中携带的波长标识信息。

光载波随路控制信道中的随路光标签技术并不仅仅只能够标记简单的一个固定标识，由于随路光标签的本质是跟随每一个光波长都构建了一条额外的低速信息传递通道，通常速率可达10kbps级别。该信息通道是随着每一个光载波信号在波长路径上逐个节点依次传递的，既可以在波长路径中的节点对该信息通道进行透明传递，也可以进行再生、终结处理或添加新的信息后向下游传递。我们可以认为这是一种随路控制信令通道，并且可以进一步地定义通过这个通道来传递信息的数据格式，并用于传递除了简单标识之外的状态信息或控制信息。

因此，发送端10可发送光载波随路控制信道至中间站点模块20，并在光载波随路控制信道中携带光时分复用控制信息，通过光载波随路控制信道传递光时分复用控制信息，且光时分复用控制信息的时序早于业务时隙。

光时分复用控制信息中可包括有时隙指配信息、时隙指配优先级信息、业务时隙申请的开始时间、结束时间以及指定的输出端口等信息。

在具体实施中，所述中间站点模块20，用于读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端30，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间。

中间站点模块20可读取携带的光时分复用控制信息，从而根据控制信息操作可控虚拟反射镜面，镜面动作决定光载波中的光时分复用业务时隙占用结果，从而确定对应的发送规则、发送时间或目标端口，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端30。由于光时分复用业务时隙的到达时间晚于光时分复用控制信息的到达时间，因此可通过两个信息之间预留的间隙来完成控制信息分析比对、时隙分配决策和可控虚拟反射镜面的操作，待光载波中的有效业务时隙到达中间站点模块20时，相关准备工作已经完成，该业务时隙将被顺利交换至中间站点模块20的目标输出端口，从而发送至接收端30。

在具体实施中，所述中间站点模块20，还用于对所述光载波随路控制信道进行分析，得到光载波信号；所述中间站点模块20，还用于对所述光载波信号进行分析，得到光时分复用控制信息。

需要说明的是，在中间站点模块20接收到光载波随路控制信道后，可对光载波随路控制信道进行分析，从而得到发送端10发送的光载波信号，并对光载波信号进行分析，得到携带的光时分复用控制信息。

本实施例通过在异步光时分复用时隙控制装置中设置发送端10、中间站点模块20以及接收端30；所述发送端10，用于发送光载波随路控制信道至所述中间站点模块20，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；所述中间站点模块20，用于读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端30，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间，以光载波随路控制信道传递光时分复用控制信息，利用光时分复用控制信息相对于业务时隙在时序上的提前量，完成光时分复用控制信息分析和业务时隙指配指令下发执行过程，并且不要求全网站点同步，可以完全分布式实现，提高光波长通道资源使用效率且降低控制成本。

参照图2，图2为本发明异步光时分复用时隙控制装置第二实施例的结构示意图。

基于上述第一实施例，提出本发明异步光时分复用时隙控制装置第二实施例。

如图2所示，本实施例中所述中间站点模块20包括：解调模块201、分析与执行模块202以及波长选择开关203。

需要说明的是，波长选择开关203为共享型M×N WSS(Wavelength SelectiveSwitching，光波长选择开关)器件，共享型M×N WSS器件是一种池化波分系统中的关键器件，它可以实现多个光方向共享的波长交换功能，又可称为共享型M×N WSS器件。该器件称为“基于多环共享架构的新型WSS”。如图3所示，图3为传统的1×N WSS器件原理示意图，传统的WSS为1×N维度，即接收一个方向的线路合波光信号，把合波光信号按波长调度到N个方向。而针对城域多环汇聚到一组汇聚节点的组网方式，在汇聚节点将1×N WSS改进为新型M×N WSS，即支持多环接入共享一组WSS，接收M个方向的线路合波光信号，把它们按波长调度到N个方向，从而节省空间，降低功耗和成本。如图4所示，图4为新型M×N WSS器件原理示意图，M×N WSS器件的实现原理，是通过光学架构和LCoS算法优化来实现多个光方向共享同一个WSS器件。由于WSS端口数量的增加，在隔离度/插损等方面存在挑战，需要通过优化算法来提升相邻端口隔离度。通过图3和图4比较可知，新型M×N WSS器件相对于传统的1×N WSS器件来说，体现多个光方向共享的关键，就在于它允许从一组入射光方向中同时选择所需的波长及其出射光方向。而传统的1×N WSS器件只允许从一个入射光方向中选择所需的波长及其出射光方向。但新型M×N WSS器件的内部交换元件依然是LcoS构成的可控虚拟反射镜面，只是对其控制逻辑等方面进行了进一步的优化。

在共享型M×N WSS器件中，多个光方向共享同一组交换元件(即可控虚拟反射镜面)。这种共享方式具备以下五个方面的特征：一是在某个时刻，交换元件只能被某个光方向(入端口)的某个光载波信号占用并被正确地交换到所需的出端口。二是根据需要，可以选择哪一个入端口有权占用它，此时所有其它的入端口中的同频光载波信号均无法被交换到任何出端口，这是通过计算和设计虚拟反射镜面的反射角来实现的，以免引起信号干扰(注：若希望进一步减少干扰可增加每个入端口的波长选择性阻断控制)。三是根据需要，可以选择该光载波被交换到哪一个光方向(出端口)。四是在下一个时刻可以重新进行上述选择，但是重新选择之后需要等待少量时间以便交换元件完成切换动作。五是在光波长通道资源上的共享性，即入射端口组共计可以包含M×96个光载波，出射端口组共计可以包含N×96个光载波，但无论M与N的数值关系如何，M×96个入射光载波都只能共享96个交换单元，每个交换单元仅能处理一个固定序号的光波长通道。

以下分别从空间特性、时间特性和控制信号流这三个角度来对共享型M×N WSS器件的特性进行详细解释说明。

空间特性角度：在共享型M×N WSS器件内部，空间上布置了96个可控虚拟反射镜面，逐一对应96个光波长通道资源的序号(96个仅为当前C波段典型值，便于举例和理解，并非特定限制值，下同)，这就是负责完成交换功能的元件，也决定了该器件能够交换的最大光载波信号数量。这些交换元件的基本功能是相同的，即从左侧的入射端口组(M个端口)中任意选取一个端口，将该端口中与本交换单元序号相符的光载波信号反射到右侧的出射端口组(N个端口)中的某一个端口，从而完成了一个光波长通道的交换。这些交换元件之间的功能差异在于每一个交换元件仅负责与自身序号相同的光波长通道的交换，各交换元件对于入射端口和出射端口的选择均由外部电信号进行控制，且每个交换元件的控制是独立的、互不干扰。具体如图5所示，图5为共享型M×N WSS器件的空间共享特性示意图，包括N个出端口，每一个出端口均有可能包含0～96个光载波信号，但总计不会超过96个光载波信号，供油96个交换元件，元件序号与光波长通道资源序号—一对应，每一个交换元件均可通过外部施加的控制信号进行独立的控制，选择接收哪一个入端口的光载波信号输入，选择将该光载波信号交换到哪一个出端口。发送端共有M个入端口，每一个入端口均有可能包含0～96个光载波信号，但被有效交换的光载波信号总计不会超过96个。

时间特性角度：在共享型M×N WSS器件内部，时间上每个交换单元都是独占的。如图6所示，图6为共享型M×N WSS器件的时间共享特性示意图。即在T0时刻，任意一个交换单元仅能向一个光载波信号提供服务。但是，在T0+ΔT时刻，通过外部控制信号状态的切换，某个交换单元又可以改为向另一个光载波信号提供服务。其中，ΔT时常用于：下达新的控制信号状态；等待可控虚拟反射镜面根据控制信号状态变更进行相应的调节；等待接收端锁定新的光载波信号并进入稳定接收状态。无论是交换单元对入射端口的选择发生变化，还是对出射端口的选择发生变化，或者两者同时发生变化，均需要相近的ΔT时长，按现有WSS器件的一般水平，ΔT为百毫秒～秒级，暂时无法做到在很短的时间内快速地完成状态转换操作。每个交换元件的控制在时间上也是独立的、互不干扰，也不需要相互同步执行操作动作。

控制信号流角度：如图7所示，图7为共享型M×N WSS器件的控制信号流共享特性示意图。对于共享型M×N WSS器件内部的可控虚拟反射镜面来说，其动作由外部控制指令进行调控，以便器件可以按照指令要求来完成交换功能。

在本实施例中，如图8所示，图8为中间站点模块20的功能模块组成示例图，所述解调模块201，用于对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；所述解调模块201，还用于对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息，并将所述光时分复用控制信息发送至所述分析与执行模块202。

多个入端口将对应的入射光载波通过光载波随路控制信道发送，解调模块201对随路控制信道进行异步解调，从而得到解调后的数据流，并对解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息，将光时分复用控制信息发送至分析与执行模块202。

在具体实施中，所述解调模块201，还用于对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息，并将所述时钟控制选择信息发送至所述分析与执行模块202。

解调模块201还用于对时钟控制，即对光载波随路控制信道中的时钟进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，从而进行时钟控制，即生成时钟控制选择信息，并发送至分析与执行模块202。

以常见的IEEE 802.3以太网为例，发送端10以自己的本地时钟频率在传输媒质上将比特流发出，接收端通过CDR(Clock and Data Recovery，数据和时钟恢复电路)把比特流和Rx时钟同时从传输媒质上恢复出来，这里的Rx时钟频率就是发送端的本地时钟频率。只要通过编码设计使得比特流中不出现连续长0或连续长1，这种CDR电路就可以长时间稳定工作输出信道解调比特流，同时完成Rx时钟信息的跟踪和存储。

在具体实施中，所述分析与执行模块202，用于对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关203；所述波长选择开关203，用于根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端30。

需要说明的是，分析与执行模块202通过对光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，从而确定时隙匹配信息，生成对应的端口选择指令以及起始时间指令，从而将指令下发至控制接口，控制接口通过指令在波长选择开关203中将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的出端口，从而通过出端口发送至接收端30。

可选地，所述分析与执行模块202，还用于对所述光时分复用控制信息进行分析，得到光载波的光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口；所述分析与执行模块202，还用于根据所述开始时间、所述结束时间、所述优先级、所述目标输出端口以及所述时钟控制选择信息生成端口选择指令以及起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关203。

应理解的是，光时分复用控制信息中包括有光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口，优先级指的是优先级定义和根据优先级进行业务端口/数据流/逻辑通道的选择，主要是用于存在资源争用或资源抢占的位置。通常，首先会针对业务端口/数据流/逻辑通道进行优先级的标记，然后在存在资源争用或资源抢占可能性的地方根据优先级进行资源指配或排队，最后根据指配或排队的情况实现资源的实时分配。

在具体实施中，分析与执行模块202可根据光时分复用控制信息中的数据生成端口选择指令，并根据时钟控制选择信息生成起始时间指令，从而在特定的时间段(由一个或多个时隙单位构成)中允许特定光载波占用光波长通道资源，实现了多个同频光载波以时隙为单位复用到同一个光波长通道中去。

本实施例中所述中间站点模块20包括：解调模块201、分析与执行模块202以及波长选择开关203；所述解调模块201，用于对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；所述解调模块201，还用于对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息，并将所述光时分复用控制信息发送至所述分析与执行模块202；所述解调模块201，还用于对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息，并将所述时钟控制选择信息发送至所述分析与执行模块202；所述分析与执行模块202，用于对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关203；所述波长选择开关203，用于根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端30，可根据解调模块201快速对光载波随路控制信道进行异步解调，以得到携带的光时分复用控制信息和时钟控制选择信息，从而可提前确定不同的业务时隙对应的输出接口，提高异步光时分复用时隙控制效果。

基于上述第一和第二实施例，提出本发明异步光时分复用时隙控制装置第三实施例。

在本实施例中，所述异步光时分复用时隙控制装置还包括：集中控制器40；所述集中控制器40，用于获取所述发送端10发送的光载波随路控制信道，生成初始光时分复用业务时隙申请策略；所述发送端10，还用于根据所述初始光时分复用业务时隙申请策略进行光载波随路控制信道的发送。

需要说明的是，如图9所示，图9为异步光时分复用时隙控制装置的组网工作环境示意图，集中控制器40可收集发送端10发送的光载波随路控制信道张工的拓扑信息，从而给出初步的业务时隙申请策略，而不是进行全网集中形式的静态时隙指配，发送端10可根据初始光时分复用业务时隙申请策略进行光载波随路控制信道的发送，从而可灵活改变发送策略。

在具体实施中，所述集中控制器40，还用于获取所述中间站点模块20发送的端口选择指令，得到时隙分配结果；所述集中控制器40，还用于根据所述时隙分配结果更新所述初始光时分复用业务时隙申请策略，得到目标光时分复用业务时隙申请策略；所述发送端10，还用于根据所述目标光时分复用业务时隙申请策略调整光载波随路控制信道的发送路径。

应理解的是，在光载波随路控制信道发送至中间站点模块20后，中间站点模块20会根据读取的光时分复用控制信息进行分析，从而得到端口选择指令，集中控制器40可根据中间站点模块20发送的端口选择指令确定实际的时隙分配结果，集中控制器40可根据实际的时隙分配结果对初始光时分复用业务时隙申请策略进行更新，得到目标光时分复用业务时隙申请策略，并据此通知发送端的源站点A/B/C，发送端10可根据目标光时分复用业务时隙申请策略确定中间站点模块20的拥塞情况，从而相应动态地进行时隙申请的调整，调整光载波随路控制信道的发送路径以及发送时间等。

本实施例所述异步光时分复用时隙控制装置还包括：集中控制器40；所述集中控制器40，用于获取所述发送端10发送的光载波随路控制信道，生成初始光时分复用业务时隙申请策略；所述发送端10，还用于根据所述初始光时分复用业务时隙申请策略进行光载波随路控制信道的发送，可动态调整业务申请时隙，提高异步光时分复用时隙控制效果。

本发明实施例提供了一种异步光时分复用时隙控制方法，参照图10，图10为本发明异步光时分复用时隙控制方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，异步光时分复用时隙控制装置包括：发送端、中间站点模块以及接收端，异步光时分复用时隙控制方法应用于所述中间站点模块，所述异步光时分复用时隙控制方法包括以下步骤：

步骤S10：接收发送端发送的光载波随路控制信道，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息。

需要说明的是，发送端即为源站点，源站点的数量可为多个，可同时发送多种信号。光载波随路控制信道中的随路光标签技术并不仅仅只能够标记简单的一个固定标识，由于随路光标签的本质是跟随每一个光波长都构建了一条额外的低速信息传递通道，通常速率可达10kbps级别。该信息通道是随着每一个光载波信号在波长路径上逐个节点依次传递的，既可以在波长路径中的节点对该信息通道进行透明传递，也可以进行再生、终结处理或添加新的信息后向下游传递。我们可以认为这是一种随路控制信令通道，并且可以进一步地定义通过这个通道来传递信息的数据格式，并用于传递除了简单标识之外的状态信息或控制信息。

因此，可接收发送端发送的光载波随路控制信道，并读取光载波随路控制信道中携带光的时分复用控制信息，通过光载波随路控制信道传递光时分复用控制信息，且光时分复用控制信息的时序早于业务时隙。

步骤S20：读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间。

光时分复用控制信息中可包括有时隙指配信息、时隙指配优先级信息、业务时隙申请的开始时间、结束时间以及指定的输出端口等信息。

可通过读取携带的光时分复用控制信息，从而根据控制信息操作可控虚拟反射镜面，镜面动作决定光载波中的光时分复用业务时隙占用结果，从而确定对应的发送规则、发送时间或目标端口，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。由于光时分复用业务时隙的到达时间晚于光时分复用控制信息的到达时间，因此可通过两个信息之间预留的间隙来完成控制信息分析比对、时隙分配决策和可控虚拟反射镜面的操作，待接收到光载波中的有效业务时隙时，相关准备工作已经完成，该业务时隙将被顺利交换至目标输出端口，从而发送至接收端。

本实施例通过接收发送端发送的光载波随路控制信道，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间，以光载波随路控制信道传递光时分复用控制信息，利用光时分复用控制信息相对于业务时隙在时序上的提前量，完成光时分复用控制信息分析和业务时隙指配指令下发执行过程，并且不要求全网站点同步，可以完全分布式实现，提高光波长通道资源使用效率且降低控制成本。

参考图11，图11为本发明异步光时分复用时隙控制方法第二实施例的流程示意图。

基于上述异步光时分复用时隙控制方法第一实施例，本实施例异步光时分复用时隙控制方法所述步骤S20，具体包括：

步骤S201：对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流。

需要说明的是，可通过解调模块对光载波随路控制信道进行异步解调，从而得到解调后的数据流。

步骤S202：对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息。

需要说明的是，通过对解调后的数据流进行内容提取，从而可得到光时分复用控制信息。

步骤S203：对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息。

在具体实施中，还可对时钟进行控制，则可对光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，从而得到时钟控制选择信息。

步骤S204：对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令。

以常见的IEEE 802.3以太网为例，发送端以自己的本地时钟频率在传输媒质上将比特流发出，接收端通过CDR(Clock and Data Recovery，数据和时钟恢复电路)把比特流和Rx时钟同时从传输媒质上恢复出来，这里的Rx时钟频率就是发送端的本地时钟频率。只要通过编码设计使得比特流中不出现连续长0或连续长1，这种CDR电路就可以长时间稳定工作输出信道解调比特流，同时完成Rx时钟信息的跟踪和存储。

通过对光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，从而可确定对应的策略，并生成端口选择指令和起始时间指令。

进一步地，步骤S204具体包括：对所述光时分复用控制信息进行分析，得到光载波的光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口；根据所述开始时间、所述结束时间、所述优先级、所述目标输出端口以及所述时钟控制选择信息生成端口选择指令以及起始时间指令。

可通过分析与执行模块对光时分复用控制信息和时钟控制选择信息进行分析，从而确定时隙匹配信息，光时分复用控制信息中包括有光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口，优先级指的是优先级定义和根据优先级进行业务端口/数据流/逻辑通道的选择，主要是用于存在资源争用或资源抢占的位置。通常，首先会针对业务端口/数据流/逻辑通道进行优先级的标记，然后在存在资源争用或资源抢占可能性的地方根据优先级进行资源指配或排队，最后根据指配或排队的情况实现资源的实时分配。

如图12所示，图12为随路控制信道的逻辑层次示例图，从逻辑上看，随路光标签扩展为随路控制信道之后，主要包含三个层次，一是物理层，二是链路层，三是消息层。物理层，通常采用小幅度载波信号调顶(调幅机制的调顶深度通常为3％～5％，一般不超过10％)、低速简单编码(例如曼彻斯特编码，低-高的电平跳变表示0，高-低的电平跳变表示1)。链路层，通常采用定长的固定帧格式定义，实现帧同步，帧内封装预先定义好的随路消息。消息层，通常将各类随路消息填充到定长的链路层帧之中，并且明确消息类型以便对端解析，具体消息类型可包含主动配置指令、主动查询指令、源端属性通告、本端配置状态上报、状态查询反馈、各类告警上报、握手消息、连接状态维持等。本提案中的OTDM控制信息跟随每一个光载波信号的(例如一个光方向中包含了96个波长的光载波信号，则每一个光载波信号都会具有自己的OTDM控制信息)，并且由于每一个光载波都是收发双向的，所以OTDM控制信息也可以是双向的。在源站的发送端，每一个光载波信号的随路OTDM控制信息均至少包含三个部分，一是优先级信息，二是OTDM的时隙申请信息(起始时间和终止时间)，三是出端口，每一次OTDM时隙申请均可设置不同的优先级和出端口。

可在已有的随路光标签基础上扩展携带光载波信号OTDM控制信息，可以在随路光标签的链路层实现(例如在链路层帧头中直接定义OTDM控制信息字段)，也可以在信息层实现(灵活性更好，便于后续进一步扩展或修改定义)，本提案中给出在消息层实现的典型参考示例，如下表1，表1为链路层帧格式示例表。

表1

如表2所示，表2为随路光载波信号OTDM控制消息格式示例(每3秒发送一次)表。

表2

如图13所示，图13为异步光时分复用时隙控制方法整体流程示意图，当发送端源站点通过控制信道发出业务时隙申请之后，经过中间站点模块比较决策，仅有一个源站点得到了下一个业务时隙的占用权指配。此时，中间站点会通过反向控制信道向提出了相关业务时隙申请的各个源站点进行时隙指配结果反馈通告，各源站点收到反馈通告后，获得时隙指配的源站点A正常按计划发送出业务时隙，未获得时隙指配的其它源站点(B、C)则取消业务时隙发送计划，改为通知业务层将业务数据写入缓存等待进行下一次时隙申请。如前所述，因控制信号时序提前，整个控制信道时隙申请和反馈过程耗时也很短，可在预留的时序空隙中完成。

步骤S205：根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

在具体实施中，在得到端口选择指令和起始时间指令后，可将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

如图14所示，图14为异步光时分复用时隙控制方法又一流程示意图，本方案中的光时分复用时隙控制是在发送端发送的光载波随路控制信道中携带光时分复用控制信息，然后由中间站点模块读取此信息后用于对此光载波中OTDM业务时隙的控制，OTDM控制信息总是稍早于业务时隙到达(即控制信息在时序上提前于业务数据)。然后，通过跟踪低速随路控制信道中的时钟频率(10～100kHz级别)来控制光载波信号的OTDM时隙指配过程，虽然光载波信号本身的速率可能高达10G～100Gbps，但却与实际的OTDM指配无关。可以把它理解成在中间站点进行“开门”和“关门”的过程，随路控制信道中传递“开门”和“关门”的指示信号时序稍早，而真正需要通过“门”的“货物”的时序稍迟，在“货物”到达之前和“货物”通过之后，中间站点都会按照指示及时完成“门”的开关动作。

在本实施例中，在步骤S205之后，还包括：获取所述光载波随路控制信道中的时钟频率；通过所述时钟频率控制光载波信号的光时分复用时隙的分配；在完成当前的光时分复用时隙分配后，重置时间计数。

需要说明的是，可通过获取光载波随路控制信道中的时钟频率，从而通过时钟频率控制光载波信号的光时分复用时隙的分配，并在完成分配后，重置时间计数。

OTDM时隙单位是相对较大的(秒级或以上，例如最小单位时隙长度为5秒，一次OTDM时隙分配最多不超过连续1000个最小单位)，因此低速的随路控制信道时钟的时隙控制精度就足以满足时隙指配的需要。以常见且低成本的符合IEEE 802.3标准要求的以太网设备为例，采用收发异步工作方式，要求设备本地时钟频率相对标准频率的偏差不超过±100ppm，这样发端设备与收端设备之间的频率偏差最多不会超过0.02％，而两个随路控制信道时钟之间频率偏差也是如此。假设采用100kHz的时钟频率来连续控制长达1000个单位的OTDM时隙(每个单位时隙长度5秒，总长度为5000秒)，计算因两个随路控制信道之间的异步时钟频差而导致的OTDM时隙对准偏差如下：

每个时钟计数单位的长度：1秒÷100000＝10μs；

每秒的最大时钟计数偏差：100000个×(1.0001÷0.9999-1)＝20.002个/秒；

连续进行1000个单位的OTDM时隙技术之后的总时间偏差：1000×5秒×20.002个/秒×10μs＝1.0001秒。

根据以上计算，累积5000秒之后的异步频差导致的OTDM时隙对准误差仅约1秒，这样当我们设置的控制动作间隙为一个时隙单位(5秒)时，可以完全覆盖不同光载波之间的时隙对准误差，不会导致“开门”和“关门”时机错误。实际上，典型的OTDM业务时隙长度可远小于5000秒，累积的时隙对准误差也远小于1秒，且完成当前OTDM时隙后会重置时间计数。

如图15所示，图15为异步光时分复用时隙控制方法实现示例图，由于共享型M×NWSS器件可以同时输入M个光方向(每个光方向都可能包含96个波长的光载波信号)，所以需要同时对M×96个光载波信号中的随路控制信道进行异步解调，然后按照其波长序号进行OTDM分组，一共是96个OTDM组。每一个OTDM组中最多将会包含M个输入光载波的随路控制信号，无论每个OTDM组中的多个同频光载波是否争用同一个输出端口，均需要对这些同频光载波的工作时隙进行指配，才能保障该OTDM组的正常工作。提取M×96路控制信息及对这些信息进行分组、分析的过程，也是对多维数组的计算过程。通过在t0时刻提取的三维数组确定是否申请t1时隙、优先级以及出端口，并剔除不申请下一时隙的光载波，得到二维数组，通过找到数组中优先级最大值，生成指令：OTDM分组7的t1时隙，入方向3+出端口Z。通过在t1时刻提取的三维数组确定是否申请t2时隙，优先级以及出端口，并剔除不申请下一时隙的光载波，得到二维数组，通过找到数组中优先级最大值，生成指令：OTDM分组7的t2时隙，入方向M+出端口Z。

本实施例通过对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息；对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息；对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令；根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的异步光时分复用时隙控制方法，此处不再赘述。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(Read Only Memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种异步光时分复用时隙控制装置，其特征在于，所述异步光时分复用时隙控制装置包括：发送端、中间站点模块以及接收端；

所述发送端，用于发送光载波随路控制信道至所述中间站点模块，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；

所述中间站点模块，用于读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间。

2.如权利要求1所述的异步光时分复用时隙控制装置，其特征在于，所述中间站点模块，还用于对所述光载波随路控制信道进行分析，得到光载波信号；

所述中间站点模块，还用于对所述光载波信号进行分析，得到光时分复用控制信息。

3.如权利要求1所述的异步光时分复用时隙控制装置，其特征在于，所述中间站点模块包括：解调模块、分析与执行模块以及波长选择开关；

所述解调模块，用于对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；

所述解调模块，还用于对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息，并将所述光时分复用控制信息发送至所述分析与执行模块；

所述解调模块，还用于对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息，并将所述时钟控制选择信息发送至所述分析与执行模块；

所述分析与执行模块，用于对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关；

所述波长选择开关，用于根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

4.如权利要求3所述的异步光时分复用时隙控制装置，其特征在于，所述分析与执行模块，还用于对所述光时分复用控制信息进行分析，得到光载波的光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口；

所述分析与执行模块，还用于根据所述开始时间、所述结束时间、所述优先级、所述目标输出端口以及所述时钟控制选择信息生成端口选择指令以及起始时间指令，并将所述端口选择指令和所述起始时间指令发送至所述波长选择开关。

5.如权利要求4所述的异步光时分复用时隙控制装置，其特征在于，所述异步光时分复用时隙控制装置还包括：集中控制器；

所述集中控制器，用于获取所述发送端发送的光载波随路控制信道，生成初始光时分复用业务时隙申请策略；

所述发送端，还用于根据所述初始光时分复用业务时隙申请策略进行光载波随路控制信道的发送。

6.如权利要求5所述的异步光时分复用时隙控制装置，其特征在于，所述集中控制器，还用于获取所述中间站点模块发送的端口选择指令，得到时隙分配结果；

所述集中控制器，还用于根据所述时隙分配结果更新所述初始光时分复用业务时隙申请策略，得到目标光时分复用业务时隙申请策略；

所述发送端，还用于根据所述目标光时分复用业务时隙申请策略调整光载波随路控制信道的发送路径。

7.一种异步光时分复用时隙控制方法，其特征在于，异步光时分复用时隙控制装置包括：发送端、中间站点模块以及接收端，所述异步光时分复用时隙控制方法应用于所述中间站点模块，所述方法包括：

接收发送端发送的光载波随路控制信道，其中，所述光载波随路控制信道中携带有光时分复用控制信息；

读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，其中，所述光时分复用业务时隙的到达时间晚于所述光时分复用控制信息的到达时间。

8.如权利要求7所述的异步光时分复用时隙控制方法，其特征在于，所述读取所述光时分复用控制信息，并通过所述光时分复用控制信息对光载波中的光时分复用业务时隙进行控制，将对应的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端，包括：

对所述光载波随路控制信道进行异步解调，得到解调后的数据流；

对所述解调后的数据流进行内容提取，得到光时分复用控制信息；

对所述光载波随路控制信道进行时钟恢复以及时钟跟踪和存储，得到时钟控制选择信息；

对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令；

根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端。

9.如权利要求8所述的异步光时分复用时隙控制方法，其特征在于，所述对所述光时分复用控制信息和所述时钟控制选择信息进行分析，生成端口选择指令和起始时间指令，包括：

对所述光时分复用控制信息进行分析，得到光载波的光时分复用业务时隙申请的开始时间、结束时间、优先级以及目标输出端口；

根据所述开始时间、所述结束时间、所述优先级、所述目标输出端口以及所述时钟控制选择信息生成端口选择指令以及起始时间指令。

10.如权利要求8所述的异步光时分复用时隙控制方法，其特征在于，所述根据所述端口选择指令和所述起始时间指令将光载波中的光时分复用业务时隙转发至对应的接收端之后，还包括：

获取所述光载波随路控制信道中的时钟频率；

通过所述时钟频率控制光载波信号的光时分复用时隙的分配；

在完成当前的光时分复用时隙分配后，重置时间计数。