CN1213560C

CN1213560C - 一种波长重用单跳多波长光网络系统

Info

Publication number: CN1213560C
Application number: CNB021111995A
Authority: CN
Inventors: 甘朝钦
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: CN1449146A

Abstract

一种波长重用单跳多波长光网络系统，它包括两个节点数分别为N的节点集、一个控制器和两个模块，两个模块分别与控制器和每个节点集中的N个节点连接，两块模块之间还直接互连；每个节点配置一个数据信道专用全频可调收发机和一个控制信道专用固定波长收发机，且通过两根光纤与模块相连；控制器控制节点与模块之间、节点与节点之间以及两模块之间的通信。本发明利用可调多波长选择路由器实现网络所有信道波长的重用；利用宽带光放大器补偿传输型星形耦合器的分配损耗，在星形耦合器规模相同条件下，可降低网络对节点收发机的要求，进而降低网络成本；相反，在网络对节点收发机要求不变条件下，可进一步扩大星形耦合器规模，从而扩大网络规模。

Description

一种波长重用单跳多波长光网络系统

一、技术领域

本发明涉及一种波长重用单跳多波长光网络系统。

二、背景技术

WDM(波分复用)星形结构光网络以其网络容量大、对光接收机动态范围要求低而受到人们的广泛关注，成为WDM局域网的主流结构。但在常规WDM星形结构光网络中，由于其单跳特性，在同一时刻一个网络信道波长只能供一个节点使用，因而网络规模受到实际可利用的有限信道波长数限制；另外，受传输型星形耦合器的分配损耗影响，星形耦合器所能提供的端口数十分有限，由此也限制了常规WDM星形网的规模，使其难于适应通信的迅速增长对网络容量的要求。为了扩大网络容量，以往所采用的方法比较单一，都只能解决某一方面的问题，如：1)双星结构，虽然实现了网络所有信道波长的重用，但网络规模仍受传输型星形耦合器的分配损耗限制；2)有源星形结构，虽解决了传输型星形耦合器的分配损耗问题，但网络规模仍受网络中有限信道波长数的限制。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种波长重用单跳多波长光网络系统，使得在实现波长重用的同时，能摆脱传输型星形耦合器分配损耗对网络规模的限制，以便更好地适应通信量的迅速膨胀对网络容量的需求。

本发明所提供的一种波长重用单跳多波长光网络系统，其特点是：它包括两个节点数分别为N的节点集、一个控制器、两个波长重用单跳模块，其中：两个模块分别与每个节点集中的N个节点连接，并分别与控制器相连，两个模块之间还直接互连；每个节点配置一个数据信道专用全频可调收发机和一个控制信道专用固定波长收发机，且每个节点通过两根光纤与各自对应的模块相连，其中：一根光纤传输该节点需要发送的信息，另一根光纤传输送往该节点的信息；控制器控制节点与模块之间、节点与节点之间以及两模块之间的通信。

上述的波长重用单跳多波长光网络系统，其中，两个模块分别是由一个N×2耦合器、一个3×N耦合器、一个可调多波长选择路由器和一个光放大器所组成，在其中的任一模块中：N×2耦合器的一边N个端口用于连接N节点的发射端；N×2耦合器的另一边2个端口分别与控制器和与光放大器的输入端口相连，其中，与控制器相连的端口用于使各节点通过控制信道向控制器发出通信请求；3×N耦合器的一边N个端口用于连接N个节点的接收端；3×N耦合器的另一边3个端口分别与控制器、可调多波长选择路由器的输出端口、以及另一模块中可调多波长选择路由器的输出端口相连，其中，与控制器相连的端口用于控制器向各节点发送控制指令；光放大器的输入端与N×2耦合器的一端口相连，它的输出端与可调多波长选择路由器的输入端相连；可调多波长选择路由器的输入端与光放大器的输出端相连，它的一个输出端与3×N耦合器的一个端口相连，另一个输出端与另一模块中3×N耦合器的一个端口相连；另外，该可调多波长选择路由器还分别与控制器直接相连，受控制器控制。

上述的波长重用单跳多波长光网络系统，其中，控制器根据网络中各节点的通信请求状况，将整个网络的m个信道波长分成λ^A和λ^B两个波长组，发出同步指令，使得各可调多波长选择路由器作出相应的参数设置且同步运行，以便λ^A和λ^B两个波长组顺利地从其相应的两端口输出；与此同时，网络中各通信节点通过各自的控制信道专用固定波长接收机接收到来自控制器的控制指令，也同步地将各自的数据信道全频可调收发机调至相应指定的波长进行通信；另外，网络中设置一个固定的控制信道专用波长λ_K，所述控制器向各节点发送同步控制指令及欲发送数据的各节点向控制器发出通信请求使用控制信道专用波长λ_K。

采用了上述的技术解决方案，采用波长重用和有源星形结构有机结合的方法，利用可调多波长选择路由器实现网络所有信道波长的重用；利用宽带光放大器补偿传输型星形耦合器的分配损耗，在星形耦合器规模相同条件下，可降低网络对节点收发机的要求，进而降低网络成本；相反，在网络对节点收发机要求不变条件下，可进一步扩大星形耦合器规模，从而扩大网络规模；此外，通过恰当设计，也使网络的抗毁性能得到进一步增强。

四、附图说明

图1是本发明波长重用单跳多波长光网络系统模块结构示意图；

图2是本发明波长重用单跳多波长光网络系统结构示意图；

图3是本发明波长重用单跳多波长光网络系统的波长重用特性示意图。

五、具体实施方式

图1是本发明“波长重用单跳多波长光网络”模块结构示意图。整个波长重用单跳多波长光网络由两个节点集11、21(包含2N个节点)、两个模块(第一模块1和第二模块2)和一个控制器3组成，每个模块不但要连接N个节点，同时也分别与控制器3相连，另外，两模块1、2之间也直接互连；每个节点通过两根光纤与第一模块1(或第二模块2)相连，其中，一根光纤传输该节点需要发送的信息，另一根光纤传输送往该节点的信息；第一模块1和第二模块2均受控制器3控制，因而节点与模块之间、节点与节点之间以及两模块之间的通信都受控制器3控制。

图2是本发明波长重用单跳多波长光网络系统结构示意图，它主要由2个N×2耦合器10、20、2个3×N耦合器10′、20′、2个可调多波长选择路由器(TWR)12、22、2个光放大器(OA)13、23、一个控制器3和2N个节点等连接构成。每个N×2耦合器10(或20)提供一边的2个端口用于与光放大器13(或23)之间的相互连接及与控制器3相连；每个3×N耦合器10′(或20′)提供一边的3个端口与控制器3、可调多波长选择路由器12(或22)的输出端口、以及另一模块2(或1)中可调多波长选择路由器22(或12)的输出端口相连；每个节点集11、21中的节点通过两根光纤与中心耦合器(2个N×2耦合器和2个3×N耦合器)的一对端口相连，如：节点的发送端111通过一根光纤与N×2耦合器10的端口1A相连(这里，A＝1、2、...、N)，它的接收端112通过另一根光纤与3×N耦合器10′的端口1′A相连；整个网络所支持的节点数为2N。每个节点配置两个收发机：一个数据信道专用全频可调收发机(即：一个可调多波长发射机和一个可调多波长接收机)和一个控制信道专用固定波长收发机(即：一个固定波长发射机和一个固定波长接收机)。每个节点发送数据时，其发射机调至那个波长以及接收数据的接收机采用那个波长均由控制器3决定。每个N×2耦合器都将其一边的2个端口中的一个与控制器3相连，用于各节点通过控制信道向控制器3发出通信请求；每个3×N耦合器都将其一边的3个端口中的一个与控制器3相连，用于控制器3向各节点发送控制指令。网络中，设置一个固定的控制信道专用波长(λK)，为了充分利用光放大器带宽内有限的信道波长数，控制信道波长可采用带外波长方式；欲发送数据的各节点向控制器3发出通信请求及控制器3向各节点发送同步控制指令均使用这个控制信道专用波长(λK)。每个可调多波长选择路由器(TWR)12(或22)分别与控制器3直接相连，受控制器控制，运行中，根据控制器3控制指令，可调多波长选择路由器只允许波长组λA和λB通过，并且使得它们分别从其相应的输出端口A和B输出。设整个网络可使用的信道波长数为m，通信中，控制器3根据网络中各节点的通信请求状况，将整个网络的信道波长分成λA和λB两个波长组，发出同步指令，使得两个可调多波长选择路由器作出相应的参数设置且同步运行，以便λA和λB两个波长组顺利地从其相应的A和B两端口输出；与此同时，网络中各通信节点通过各自的控制信道接收机接收到来自控制器的控制指令，也同步地将各自的数据信道全频可调收发机调至相应指定的波长进行通信。

在图2网络结构中，若第一模块1发生故障，它只影响节点集11之间以及节点集11中的节点与节点集21中的节点之间的通信，网络其余部分的通信不受影响，也即：若网络的某一模块发生故障，只影响网络二分之一节点的通信，网络其它部分的通信仍可进行。比较常规WDM星形网，新网络系统的抗毁性能显然得到增强。

图3是本发明波长重用单跳多波长光网络系统的波长重用特性示意图。网络中，2N个节点分成2个节点集，与第一模块1相连的N个节点为第1节点集，与第二模块2相连的N个节点为第2节点集。由于通信既可在每个节点集内部各节点之间发生，也可在两节点集之间的各节点之间发生，因而又将每个节点集分为2个节点组，设第1节点集中，仅与第2节点集中的节点发生通信的各节点为第1组节点，仅与自身第1节点集内部其它节点发生通信的节点为第1’组节点；同理，第2节点集中，仅与第1节点集中的节点发生通信的各节点为第2组节点，仅与自身第2节点集内部其它节点发生通信的节点为第2’组节点。

通信时，λB波长组用于第1组节点向第2组节点发送数据，同时，λB波长组也用于第2组节点向第1组节点发送数据；显然，第1’组节点内部各节点的通信和第2’组节点内部各节点的通信可同时使用λA波长组，如此，λA和λB波长组都得到重用，即网络中所有信道都可被重用。

与常规WDM星形网相比，网络吞吐量增加了一倍。这时，欲通信的某节点对通信信道波长使用权的竞争只局限于本组节点内部波长使用权的竞争，该节点不得使用相应波长组之外的波长发送数据。值得注意的是：网络中各节点之间的通信情况是不断变化的，因此，每组节点中节点的数量及具体由那些节点构成等都是动态变化的；此外，由于网络的整个数据信道波长(m)分成λA和λB两个波长组，所以，每个波长组中的波长数及具体由那些波长组成也是动态变化的。但是，所有这些变化均受控制器控制，由控制器根据当时网络中各节点的通信情况决定。

综上所述，本发明波长重用单跳多波长光网络系统的优点在于：(1)网络所有通信信道波长都得到重用，网络最大吞吐量增加了一倍；在网络节点数不变的条件下，可大大减少网络中通信节点的排队时延，缓和各通信节点对信道波长使用权的竞争矛盾，有效地改善网络性能；(2)在星形耦合器规模相同条件下，使网络所支持的节点数增加了一倍；(3)通过光放大器的功率补偿，在网络对节点收发机要求不变条件下，可进一步扩大星形耦合器规模，从而进一步扩大网络所能支持的节点数；在星形耦合器规模相同条件下，可降低网络对节点收发机的要求，进而降低网络成本；(4)若网络的某一模块发生故障，只影响网络二分之一节点的通信，网络其它部分的通信仍可进行；即：新网络系统的抗毁性能更强；(5)网络结构简单，易于实现。

Claims

1.一种波长重用单跳多波长光网络系统，其特征在于：它包括两个节点数分别为N的节点集、一个控制器和两个波长重用单跳模块，其中：

两个模块分别与每个节点集中的N个节点连接，并分别与控制器相连，两个模块之间还直接互连；

每个节点配置一个数据信道专用全频可调收发机和一个控制信道专用固定波长收发机，且每个节点通过两根光纤与各自对应的模块相连，其中：一根光纤传输该节点需要发送的信息，另一根光纤传输送往该节点的信息；

控制器控制节点与模块之间、节点与节点之间以及两模块之间的通信。

2.根据权利要求1所述的一种波长重用单跳多波长光网络系统，其特征在于：

所述的两个模块分别是由一个N×2耦合器、一个3×N耦合器、一个可调多波长选择路由器和一个光放大器所组成，在其中的一模块中：

N×2耦合器的一边N个端口用于连接N节点的发射端；N×2耦合器的另一边2个端口分别与控制器和与光放大器的输入端口相连，其中，与控制器相连的端口用于使各节点通过控制信道向控制器发出通信请求；

3×N耦合器的一边N个端口用于连接N个节点的接收端；3×N耦合器的另一边3个端口分别与控制器、可调多波长选择路由器的输出端口、以及另一模块中可调多波长选择路由器的输出端口相连，其中，与控制器相连的端口用于控制器向各节点发送控制指令；

光放大器的输入端与N×2耦合器的一端口相连，它的输出端与可调多波长选择路由器的输入端相连；

可调多波长选择路由器的输入端与光放大器的输出端相连，它的一个输出端与3×N耦合器的一个端口相连，另一个输出端与另一模块中3×N耦合器的一个端口相连；另外，该可调多波长选择路由器还分别与控制器直接相连，受控制器控制。

3.根据权利要求2所述的一种波长重用单跳多波长光网络系统，其特征在于：所述的控制器根据网络中各节点的通信请求状况，将整个网络的m个信道波长分成λ^A和λ^B两个波长组，发出同步指令，使得各可调多波长选择路由器作出相应的参数设置且同步运行，以便λ^A和λ^B两个波长组顺利地从其相应的两端口输出；与此同时，网络中各通信节点通过各自的控制信道专用固定波长接收机接收到来自控制器的控制指令，也同步地将各自的数据信道全频可调收发机调至相应指定的波长进行通信；另外

网络中设置一个固定的控制信道专用波长λ_K，所述控制器向各节点发送同步控制指令及欲发送数据的各节点向控制器发出通信请求使用控制信道专用波长λ_K。