CN1207856C - 基于可调波长变换器及波长自路由器的光传送网节点结构 - Google Patents
基于可调波长变换器及波长自路由器的光传送网节点结构 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于可调波长变换器及波长自路由器的光传送网节点结构，与相邻节点相连的波长自路由器的下路端口与本地下路模块和可调波长变换器相连，本地上路模块和可调波长变换器与波长自路由器的上路端口相连，本地下路模块的输出端及本地上路模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输出端分别连接本地上路模块和可调波长变换器。本发明采用波长自路由器作为网络节点业务交换核心单元，实现电层业务和光层业务的汇聚，节点通过固定的波长连接进行路由连接，选择相应的波长完成路由选择，实现波长自路由功能，节点中不使用光开关矩阵，有效降低了节点交换时间，提高了节点的交换效率和网络传输性能。
Description
技术领域：
本发明是一种由可调激光器、可调波长变换器、光电检测器及波长自路由器等组成的光传送网络节点，属于光通信技术中的光子系统领域。
背景技术：
随着社会的发展和科技的进步，宽带视频、多媒体业务、基于IP的实时/准实时业务等新兴宽带数据业务的社会需求不断增长。高速全光通信网络已成为通信网络的发展趋势。在众多的网络技术实现方案中，基于光纤波分复用(WDM)的全光网络方案能提供高速、大容量的传输及处理能力、良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，可以在很长的时间内适应高速宽带业务的带宽需求，成为下一代高速甚至超高速宽带网络的首选。
在目前的WDM全光网络中，网络节点通常由合波器、分波器、光开关矩阵、上下路模块等组成，网络控制管理由复杂庞大的网络管理软件进行，整个网络结构复杂，成本昂贵，而且节点交换时间很大程度受节点结构器件特别是光开关交换矩阵处理时间限制，而且上下路模块的大量使用造成的成本的居高不下也是一个问题。由于目前光开关的处理速度的提高还需要时间，而且每根光纤中传输波长数和单波长信道传输容量的逐渐增加，这种节点结构的缺点越发明显。
在波分复用高速传输网络及光子波分交换系统中，Kobrinski，H.在“WDMapplications in broadband telecommunication networks”(Communications Magazine，IEEE，Volume：27，Issue：3，March 1989，Pages：22-30)提出过采用波分复用器件作互联的设想，但这种耦合器件没有波长自路由的功能。本发明的发明人之一的曾庆济教授1994年提出并设计了波长自路由器，这种波长自路由器可以提供4个波分信道以上的波长配置互联能力，能将一个输入端口的光波长信号通过波长自路由传送至N个端口(N≥3)。使用这种结构可以实现波长自路由功能，有效的减少光开关矩阵的数目，降低节点交换时间，提高节点交换效率。这种结构目前尚未应用于光传送网络节点中。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种新的光传送网节点结构，避免因光开关矩阵带来的一系列问题，提高节点业务交换速度，增加节点工作可靠性。
为实现这样的目的，本发明提出了一种基于可调波长变换器及波长自路由器的光传送网节点结构，这种光传送网节点结构针对目前光传送网的节点结构的不足，采用波长自路由器作为网络节点业务交换核心单元，以实现电层业务和光层业务的汇聚，节点通过固定的波长连接进行路由连接，使用时选择相应的波长即可完成路由选择，实现波长自路由功能。节点中不需要使用光开关矩阵，有效的降低了节点交换时间，提高了节点的交换效率和网络传输性能。
本发明提出的网络节点由波长自路由器、本地上路模块、本地下路模块、可调波长变换器、合波器、分波器、路由控制模块组成。波长自路由器通过光纤与相邻节点相连，波长自路由器的下路端口经分波器与本地下路模块和可调波长变换器相连，本地上路模块和可调波长变换器经合波器与波长自路由器的上路端口相连，本地下路模块的输出端及本地上路模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输出端分别连接本地上路模块和可调波长变换器。
路由控制模块与源节点的业务根据目的节点不同分配相应的波长，当不同波长的业务到达中间节点的波长自路由器时，其波长决定了它的路由，不需要中间节点对该业务进行处理，从而实现了波长自路由功能。在网络节点的业务上下路方面，本发明的每个节点结构中，根据进入网络的不同业务的目的节点的不同，使用可调波长变换器根据不同的业务目的地不同分配不同波长的方式进行路由，而到达本地节点的业务则通过分波器和多个光电检测单元换成电信号下路。这种节点采用可调波长变换器完成业务上下路工作和波长业务转发，上路的业务信号汇聚通过可调波长变换器根据目的节点选择相应的波长后进入波长自路由器到达目的节点。
本发明通过在光传送网节点中使用波长自路由器，不用再使用光开关矩阵，简化了光传送网的网络节点结构，避免了光开关矩阵带来的一系列问题，提高节点业务交换的速度，降低成本，增加节点工作可靠性。
附图说明：
图1为本发明提出的光传送网络节点结构及在整个网络中的情况示意图。
如图1所示，本发明提出的节点结构可以用在任意的网络拓扑结构的光传送网络中，节点之间根据网络拓扑关系使用单根或多根光纤连接，连接时各个节点根据网络路由配置信息设定波长分配和光纤连接关系。其中，本发明的节点结构包括波长自路由器、合波器、分波器、本地上路模块、本地下路模块、可调波长变换器和路由控制模块，分别完成不同的功能。
图2为本发明提出的波长自路由器节点的结构。
如图2所示，本发明的节点由波长自路由器、合波器、分波器、本地上路模块、本地下路模块、可调波长变换器和路由控制模块组成。
图3为本地上路模块结构示意图。
如图3所示，本地的业务如SDH/SONET、ATM、IP等通过电层业务接口汇聚后根据不同的目的节点由可调波长变换器产生对应路由的波长信号，然后经过调制后进人波长自路由器传送至目的节点。
图4为本地下路模块结构示意图。
如图4所示，源节点的光信号到达本地后，经过波长自路由器后进入分波器中分成数个单波长信号，分别经光电检测单元转换成电信号，经过放大处理后送入本地电网络中。
具体实施方式：
本发明实施例的网络节点由波长自路由器、本地上路模块、本地下路模块、可调波长变换器、分波器、合波器、路由控制模块组成，如图2所示。波长自路由器通过光纤与相邻节点相连，波长自路由器的下路端口经分波器与本地下路模块和可调波长变换器相连，本地上路模块和可调波长变换器经合波器与波长自路由器的上路端口相连，本地下路模块的输出端及本地上路模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输出端分别连接本地上路模块和可调波长变换器。
以下通过一个5节点使用4个波长的网络为例，说明本发明技术方案的具体实施方式。网络的各节点的连接关系用矩阵表示为{(0，1，1，0，1)(1，0，0，1，0)(1，0，0，1，1)(0，1，1，0，0)(1，0，1，0，0)}。组网时，首先根据网络各个节点之间的路由关系对网络的可用波长进行规划，相同的波长可以在网络中不相交的线路上使用，网络可以灵活安排波长的使用。表1所示为其中一种可用的网络节点间的波长分配方案。
表1 网络节点间的波长分配路由表
| 节点1 | 节点2 | 节点3 | 节点4 | 节点5 | |
| 节点1 | - | λ1 | λ2 | - | λ4 |
| 节点2 | λ1 | - | - | λ2 | λ3(2-1-5) |
| 节点3 | λ2 | - | - | λ4 | λ1 |
| 节点4 | λ3(4-3-1) | λ2 | λ4 | - | - |
| 节点5 | λ4 | λ3(5-1-2) | λ1 | - | - |
注：表中的“-”表示无业务；括号内数字表示路径。
使用时，如附图1、2所示网络和节点结构，本地业务通过本地电网络节点送入本地上路模块，并将相应的路由信息发送给路由控制模块，路由控制模块根据表1中的波长配置选择合适的波长给该业务，然后由本地上路模块将业务转换成相应的光信号通过合波器送入网络。当网络中的业务在到达本地时，根据其波长确定是否在本地下路，如果下路，由本地下路模块将光信号转换成电信号送入本地电网络中。
组网的保护和恢复策略采用备份路由方案，可以根据各种不同网络故障即光纤断路情况分别设计不同的路由方案，并进行优化，根据优化结果形成一个顺序排列的网络路由表，置于各个网络节点路由控制模块中。当网络中某两节点或多点间的光纤出现故障时，查询网络路由控制模块的路由表，选择备用路由使经过故障光纤段的波长信道改用备用波长路由方案到达目的节点，这种方案可能会使用多个波长经多跳后到达。在本实例中，假设节点1和节点5之间的光纤发生故障，这时，可以提供一份备用路由表如表2所示，代替表1的路由波长分配，使网络继续可靠正常的工作。
表2 节点1和5之间故障的备用路由表
| 节点1 | 节点2 | 节点3 | 节点4 | 节点5 | |
| 节点1 | λ1 | λ2 | - | λ4(1-3)λ1(3-5) | |
| 节点2 | λ1 | - | - | λ2 | λ3(2-1)λ4(1-3)λ1(3-5) |
| 节点3 | λ2 | - | - | λ4 | λ1 |
| 节点4 | λ3(4-3-1) | λ2 | λ4 | - | - |
| 节点5 | λ1(5-3)λ4(3-1) | λ1(5-3)λ4(3-1)λ3(1-2) | λ1 | - | - |
注：表中的“-”表示无业务；括号内数字表示路径。多个波长表示多跳连接的情况
Claims (1)
1、一种基于可调波长变换器及波长自路由器的光传送网节点结构，其特征在于由波长自路由器、本地上路模块、本地下路模块、可调波长变换器、合波器、分波器、路由控制模块组成，波长自路由器作为网络节点业务交换核心单元，实现电层业务和光层业务的汇聚，节点通过固定的波长连接进行路由连接，波长自路由器通过光纤与相邻节点相连，波长自路由器的下路端口经分波器与本地下路模块和可调波长变换器相连，本地上路模块和可调波长变换器经合波器与波长自路由器的上路端口相连，本地下路模块的输出端及本地上路模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输入端与本地电网络连接，路由控制模块的输出端分别连接本地上路模块和可调波长变换器。
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