專利名稱：波長(zhǎng)k次重用的wdm星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波長(zhǎng)K次重用的多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種波長(zhǎng)K次重用的WDM(波分復(fù)用)星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
信息爆炸帶來(lái)了對(duì)帶寬的無(wú)限需求，WDM局域網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)是建立一個(gè)既有高度生存性，又有良好擴(kuò)展性，能支持?jǐn)?shù)百甚至數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)的超大容量WDM光通信網(wǎng)。由于星形結(jié)構(gòu)將成為未來(lái)WDM局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主流，因此，如何建立一個(gè)超大容量WDM星形網(wǎng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)?，F(xiàn)在，常規(guī)WDM星形網(wǎng)已得到廣泛應(yīng)用，然而，因規(guī)模受到星形耦合器分配損耗和網(wǎng)絡(luò)可利用的有限信道波長(zhǎng)數(shù)雙重限制，使其無(wú)法適應(yīng)光通信網(wǎng)的發(fā)展要求。目前，對(duì)上述問(wèn)題雖然提出了多種解決方案，但現(xiàn)有每種方案都只是解決某一方面的問(wèn)題，甚至某一方面問(wèn)題的解決也十分有限，如有源星形耦合器雖解決了“星形耦合器分配損耗”問(wèn)題，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的波長(zhǎng)重用；而在WDM星形網(wǎng)的波長(zhǎng)重用方面，盡管實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)的重用甚至多次重用，但絕大多數(shù)是部分信道波長(zhǎng)重用或多次重用，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)所有信道波長(zhǎng)的重用，則僅限于重用一次。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，克服有限信道波長(zhǎng)數(shù)和星形耦合器分配損耗對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)?；?br> 本發(fā)明所提供的一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，它由K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)、K個(gè)連接模塊和一個(gè)控制模塊所構(gòu)成，每個(gè)連接模塊連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)，并分別與控制模塊相連，同時(shí)K個(gè)連接模塊還分別兩兩互連，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖與相應(yīng)的連接模塊相連，一根光纖傳輸該節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的信息，另一根光纖傳輸送往該節(jié)點(diǎn)的信息；K個(gè)連接模塊均受控制系統(tǒng)控制，即節(jié)點(diǎn)與模塊之間、節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間以及連接模塊與連接模塊之間的通信受控制模塊控制；另外，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置兩個(gè)收發(fā)機(jī)一個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)和一個(gè)固定波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)，上述的波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，連接模塊是由1個(gè)N×2星形耦合器、1個(gè)(K+1)×N星形耦合器、1個(gè)1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器、1個(gè)寬帶光放大器所構(gòu)成，N×2星形耦合器一邊的N個(gè)端口分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射端，另一邊的兩個(gè)端口中，一個(gè)端口連接控制模塊，用于通信節(jié)點(diǎn)向控制模塊發(fā)送通信請(qǐng)求，另一個(gè)端口連接光放大器輸入端；(K+1)×N星形耦合器一邊的N個(gè)端口分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收端，另一邊的(K+1)個(gè)端口中，1個(gè)端口與可調(diào)波長(zhǎng)路由器的輸出端口連接，(K-1)個(gè)端口分別與其它(K-1)個(gè)模塊中可調(diào)波長(zhǎng)路由器的一個(gè)輸出端口連接，剩下的1個(gè)端口與控制模塊相連，用于控制系統(tǒng)向各通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令；1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器的輸入端與光放大器的輸出端連接，在K個(gè)輸出端口中，一輸出端口與(K+1)×N星形耦合器的一端口相連，其余(K-1)個(gè)輸出端口分別與其它(K-1)個(gè)模塊中(K+1)×N星形耦合器的一個(gè)端口相連；它的控制接口與控制模塊連接，以便控制系統(tǒng)控制可調(diào)波長(zhǎng)路由器的運(yùn)行狀態(tài)；光放大器的輸入端與N×2星形耦合器的端口連接，它的輸出端與可調(diào)波長(zhǎng)路由器的輸入端口連接。
上述的波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，K個(gè)1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器與K個(gè)(K+1)×N星形耦合器之間各對(duì)應(yīng)端口的連接規(guī)律由下表所示，即 表中第1行從左至右依次是K個(gè)(K+1)×N星形耦合器的編號(hào)，第1列從上至下依次是K個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器的編號(hào)；與可調(diào)波長(zhǎng)路由器相應(yīng)的一行K個(gè)元素分別表示它的K個(gè)輸出端口號(hào)，這K個(gè)輸出端口號(hào)所在的K列又分別對(duì)應(yīng)著K個(gè)(K+1)×N星形耦合器的編號(hào)。
在上述的波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，設(shè)置一個(gè)固定波長(zhǎng)λK作為控制信道專用波長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)向控制模塊發(fā)送通信請(qǐng)求和控制模塊向節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令都使用這個(gè)波長(zhǎng)λK。
在上述的波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，將K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)分成K個(gè)節(jié)點(diǎn)集，每個(gè)節(jié)點(diǎn)集又分成K個(gè)節(jié)點(diǎn)組，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)的所有m個(gè)信道波長(zhǎng)分成K個(gè)波長(zhǎng)組λ1、λ2、...、λK，通信時(shí)，某節(jié)點(diǎn)組中的各節(jié)點(diǎn)使用第j個(gè)波長(zhǎng)組λj，以使網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)波長(zhǎng)組都可被不同的節(jié)點(diǎn)組重用K次。
采用了上述的技術(shù)解決方案，即利用可調(diào)多波長(zhǎng)選擇路由器的波長(zhǎng)選擇路由特性，實(shí)現(xiàn)1×K的多波長(zhǎng)選擇路由；利用光放大器對(duì)光的傳輸損耗進(jìn)行補(bǔ)償；通過(guò)恰當(dāng)設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所有信道波長(zhǎng)K次重用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所連接節(jié)點(diǎn)數(shù)的相應(yīng)增加。本發(fā)明采用波長(zhǎng)K次重用和光放大補(bǔ)償有機(jī)結(jié)合方案，同時(shí)克服了有限信道波長(zhǎng)數(shù)和星形耦合器分配損耗對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的雙重限制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)?；?。


圖1是本發(fā)明波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是本發(fā)明中連接模塊的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3是本發(fā)明波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例波長(zhǎng)3次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明的實(shí)施例波長(zhǎng)3次重用及節(jié)點(diǎn)分組示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合波長(zhǎng)K次重用的多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明“波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”由K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)11～KN、K個(gè)連接模塊1～K和一個(gè)控制模塊100所構(gòu)成，每個(gè)連接模塊不但要連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且分別與控制模塊100相連，同時(shí)K個(gè)連接模塊還分別兩兩互連。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖與相應(yīng)的連接模塊相連，一根光纖傳輸該節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的信息，另一根光纖傳輸送往該節(jié)點(diǎn)的信息。K個(gè)連接模塊均受控制模塊100控制，因而節(jié)點(diǎn)與模塊之間、節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間以及連接模塊與連接模塊之間的通信都受控制模塊100控制。
如圖2所示，本發(fā)明的第一連接模塊1由1個(gè)N×2星形耦合器(1#)12、1個(gè)(K+1)×N星形耦合器(1’#)13、1個(gè)1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器(TWR)11、1個(gè)寬帶光放大器(OA)10連接構(gòu)成。對(duì)于N×2星形耦合器12，在其同一邊的兩個(gè)端口中，一個(gè)端口連接控制模塊100，用于通信節(jié)點(diǎn)向控制模塊100發(fā)送通信請(qǐng)求，另一個(gè)端口連接光放大器10輸入端；位于N×2星形耦合器12另一邊的N個(gè)端口用于分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射端。對(duì)于(K+1)×N星形耦合器13，在其一邊的(K+1)個(gè)端口中，1個(gè)端口與TWR(1#)11的輸出端口1連接，(K-1)個(gè)端口分別與其它(K-1)個(gè)模塊中TWR的一個(gè)輸出端口連接，剩下的1個(gè)端口與控制模塊100相連，用于控制模塊100向各通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令；另一邊的N個(gè)端口用于分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收端。對(duì)于1×K型TWR11，它的輸入端與光放大器10的輸出端連接，在它的K個(gè)輸出端口中，輸出端口1與星形耦合器(1’#)13的端口1’1’相連，其余(K-1)個(gè)輸出端口分別與其它(K-1)個(gè)模塊中(K+1)×N星形耦合器的一個(gè)端口相連；它的控制接口與控制模塊100連接，以便控制系統(tǒng)控制TWR11的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于光放大器10，它的輸入端與N×2星形耦合器12的端口11’連接，它的輸出端與TWR(1#)11的輸入端口連接。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖和中心耦合器(N×2星形耦合器12和(K+1)×N星形耦合器13)的一對(duì)端口相連，如節(jié)點(diǎn)11通過(guò)兩根光纖分別和星形耦合器12的端口11以及星形耦合器13的端口1’1相連，其它節(jié)點(diǎn)有類似的連接。
其它(K-1)個(gè)連接模塊有與第一連接模塊1相同的結(jié)構(gòu)，它們各端口的連接關(guān)系也類似。
圖3是本發(fā)明“波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”的具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。它主要由K個(gè)N×2星形耦合器12～K2、K個(gè)(K+1)×N星形耦合器13～K3、K個(gè)1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器(TWR)11～K1、K個(gè)寬帶光放大器(OA)10～K0、K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)控制模塊100組成。對(duì)于每個(gè)N×2星形耦合器，在其同一邊的兩個(gè)端口中，一個(gè)用于連接控制模塊100，另一個(gè)用于連接光放大器的輸入端；位于N×2星形耦合器另一邊的N個(gè)端口用于分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射端。對(duì)于K個(gè)(K+1)×N星形耦合器，每個(gè)(K+1)×N星形耦合器給出其一邊的(K+1)個(gè)端口用于分別與控制模塊100及K個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器(TWR)相連接，另一邊的N個(gè)端口用于分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收端。網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖與相應(yīng)中心星形耦合器的一對(duì)端口相連，如11節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖分別和星形耦合器(1#)12的端口11以及星形耦合器(1’#)13的端口1’1相連，其它節(jié)點(diǎn)有類似連接?？梢?jiàn)，波長(zhǎng)K次重用的WDM星形單跳多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)所支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)為K*N；這就意味著該網(wǎng)絡(luò)所支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到常規(guī)WDM星形網(wǎng)的K倍。網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置兩個(gè)收發(fā)機(jī)一個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)和一個(gè)固定波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)?？烧{(diào)波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)(可調(diào)波長(zhǎng)發(fā)射機(jī)和可調(diào)波長(zhǎng)接收機(jī))可使用網(wǎng)絡(luò)中任意一個(gè)信道波長(zhǎng)發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)給其它節(jié)點(diǎn)、同時(shí)可接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)中所有其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)；固定波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)(固定波長(zhǎng)發(fā)射機(jī)和固定波長(zhǎng)接收機(jī))用于節(jié)點(diǎn)向控制系統(tǒng)發(fā)送通信請(qǐng)求和接收來(lái)自控制系統(tǒng)的控制指令；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)固定波長(zhǎng)(λK)作為控制信道專用波長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)向控制系統(tǒng)發(fā)送通信請(qǐng)求和控制系統(tǒng)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令都使用這個(gè)波長(zhǎng)。通信時(shí)，某節(jié)點(diǎn)的發(fā)射機(jī)采用哪個(gè)波長(zhǎng)以及接收機(jī)調(diào)至哪個(gè)波長(zhǎng)均由控制系統(tǒng)根據(jù)通信協(xié)議決定。每個(gè)N×2星形耦合器提供一個(gè)端口用于與控制模塊100相連，以便節(jié)點(diǎn)通過(guò)控制信道專用波長(zhǎng)(λK)向控制系統(tǒng)發(fā)送通信請(qǐng)求；每個(gè)(K+1)×N星形耦合器提供一個(gè)端口用于與控制模塊100連接，以便控制系統(tǒng)通過(guò)控制信道專用波長(zhǎng)(λK)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令。每個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器TWR通過(guò)它的K個(gè)輸出端口分別與K個(gè)(K+1)×N星形耦合器相連，為了避免網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)產(chǎn)生波長(zhǎng)沖突，K個(gè)1×K TWR與K個(gè)(K+1)×N耦合器之間各端口的連接必須遵從一定的規(guī)律，其具體連接方式由表一給出。表一如下 表一中，第1行從左至右依次是K個(gè)(K+1)×N星形耦合器的編號(hào)，第1列從上至下依次是K個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器TWR的編號(hào)；與可調(diào)波長(zhǎng)路由器(1#)11相應(yīng)的一行K個(gè)元素分別表示它的K個(gè)輸出端口號(hào)，這K個(gè)輸出端口號(hào)所在的K列又分別對(duì)應(yīng)著K個(gè)(K+1)×N星形耦合器的編號(hào)，這種對(duì)應(yīng)表示著它們的連接關(guān)系，即可調(diào)波長(zhǎng)路由器(1#)11的第1個(gè)輸出端口與星形耦合器(1’#)13相連、...、可調(diào)波長(zhǎng)路由器(1#)11的第K個(gè)輸出端口與K’#星形耦合器K3相連；其它各行元素有類似的含義。
所有可調(diào)波長(zhǎng)路由器都與控制模塊100直接相連，它們有著同樣的設(shè)置，所有這些設(shè)置及其相應(yīng)的變化都由控制系統(tǒng)控制。設(shè)網(wǎng)絡(luò)可利用的信道波長(zhǎng)數(shù)為m，根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的通信請(qǐng)求，控制系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)所具有的m個(gè)信道波長(zhǎng)分成K個(gè)波長(zhǎng)組λ1、λ2、...、λK，并發(fā)出同步控制指令給各可調(diào)波長(zhǎng)路由器。每個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器接收到來(lái)自控制系統(tǒng)的同步控制指令，同步地設(shè)置它們的參數(shù)，使得K個(gè)波長(zhǎng)組(λ1、λ2、...、λK)分別從其相應(yīng)的K個(gè)輸出端口1、2、...、K輸出。與此同時(shí)，各通信節(jié)點(diǎn)收到控制系統(tǒng)通過(guò)控制信道波長(zhǎng)(λK)發(fā)來(lái)的指令，分別、且同步地將各自的可調(diào)波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)調(diào)至相應(yīng)指定的波長(zhǎng)，如此，網(wǎng)絡(luò)通信即可順利進(jìn)行。圖3中，兩個(gè)同樣的信道不可能同時(shí)到達(dá)同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以，網(wǎng)絡(luò)通信中，任何時(shí)刻都不會(huì)發(fā)生波長(zhǎng)沖突。
據(jù)圖3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中心部分可看成一個(gè)(K*N)×(K*N)星形耦合器，可見(jiàn)，該網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個(gè)所有信道都能被K次重用的WDM星形單跳多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)；此外，該網(wǎng)絡(luò)還具有分布型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性強(qiáng)、可靠性高；網(wǎng)絡(luò)中，若某個(gè)連接模塊出現(xiàn)故障，只會(huì)影響該連接模塊所連節(jié)點(diǎn)中各節(jié)點(diǎn)之間以及這些節(jié)點(diǎn)與其它節(jié)點(diǎn)之間的通信，網(wǎng)絡(luò)其余部分不受影響。
網(wǎng)絡(luò)信道波長(zhǎng)的K次重用。網(wǎng)絡(luò)中，將K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)分成K個(gè)節(jié)點(diǎn)集，每個(gè)節(jié)點(diǎn)集有N個(gè)節(jié)點(diǎn)。定義與第i對(duì)星形耦合器(i#星形耦合器i2和i′#星形耦合器i3)相連接的N個(gè)節(jié)點(diǎn)為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)集，這里，i＝1、2、...、K。由于通信既有可能在同一節(jié)點(diǎn)集中任意兩節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，也有可能在某個(gè)節(jié)點(diǎn)集中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)和另一個(gè)節(jié)點(diǎn)集中的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，所以，又進(jìn)一步將每個(gè)節(jié)點(diǎn)集中的N個(gè)節(jié)點(diǎn)分成K個(gè)節(jié)點(diǎn)組。定義在第i節(jié)點(diǎn)集中，只與第j節(jié)點(diǎn)集中節(jié)點(diǎn)通信的節(jié)點(diǎn)為第ij節(jié)點(diǎn)組(ijG)，這里，i＝1、2、...、K；特別地，當(dāng)j＝i時(shí)，通信僅在第i節(jié)點(diǎn)集內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，這些節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)組為第ii節(jié)點(diǎn)組(iiG)。根據(jù)圖3所示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)組(ijG)中各節(jié)點(diǎn)使用的波長(zhǎng)將從i#可調(diào)波長(zhǎng)路由器i1的第j個(gè)輸出端口輸出；實(shí)際上，這些波長(zhǎng)就是第j個(gè)波長(zhǎng)組λj；顯然，ijG與λj，第i節(jié)點(diǎn)集與i′#星形耦合器i3有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。以上可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)波長(zhǎng)組都可被不同的節(jié)點(diǎn)組重用K次，由此實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)所有信道波長(zhǎng)的K次重用；所以，在信道波長(zhǎng)數(shù)相同條件下，網(wǎng)絡(luò)最大吞吐量達(dá)到常規(guī)WDM星形網(wǎng)的K倍。值得注意的是欲通信的某節(jié)點(diǎn)對(duì)信道波長(zhǎng)使用權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)只局限于本組節(jié)點(diǎn)內(nèi)部各波長(zhǎng)使用權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)，該節(jié)點(diǎn)不得使用相應(yīng)波長(zhǎng)組之外的信道波長(zhǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)。通信時(shí)，每個(gè)波長(zhǎng)組中的波長(zhǎng)數(shù)及波長(zhǎng)分布是動(dòng)態(tài)變化的，但是所有這些變化都受控制系統(tǒng)控制，由控制系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的通信情況決定。
舉例。以上討論了波長(zhǎng)K次重用的WDM星形單跳多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其波長(zhǎng)重用特性；為使對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其波長(zhǎng)重用特性有一更好的理解，下面再通過(guò)一個(gè)波長(zhǎng)三次重用的實(shí)例來(lái)作進(jìn)一步說(shuō)明，同時(shí)給出網(wǎng)絡(luò)波長(zhǎng)重用特性的直觀顯示。波長(zhǎng)三次重用的WDM星形單跳多波長(zhǎng)光網(wǎng)如圖4所示，它由3個(gè)N×2星形耦合器、3個(gè)4×N星形耦合器、3個(gè)TWR、3個(gè)寬帶光放大器、3N個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)控制模塊100組成。對(duì)于每個(gè)N×2星形耦合器，在其一邊的兩個(gè)端口中，一個(gè)與控制模塊100相連，另一個(gè)通過(guò)光放大器與TWR連接；而在另一邊的N個(gè)端口則用來(lái)分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射端。對(duì)于每個(gè)4×N星形耦合器，在其一邊的4個(gè)端口中，一個(gè)端口與控制模塊100相連，其余3個(gè)端口分別與3個(gè)TWR連接；在另一邊的N個(gè)端口同樣用于分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收端。3個(gè)4×N星形耦合器和3個(gè)TWR之間各端口的連接規(guī)律由表二給出。表二如下 根據(jù)控制系統(tǒng)指令，每個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器都將網(wǎng)絡(luò)的m個(gè)數(shù)據(jù)信道波長(zhǎng)分成λ1、λ2和λ3三個(gè)波長(zhǎng)組，使得它們從其相應(yīng)的3個(gè)輸出端口輸出，并由此將這些波長(zhǎng)組發(fā)往3個(gè)4×N星形耦合器13、23、33。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖與中心耦合器的一對(duì)端口相連，如此，網(wǎng)絡(luò)所支持的節(jié)點(diǎn)數(shù)為3N，即網(wǎng)絡(luò)規(guī)模達(dá)到常規(guī)WDM星形網(wǎng)的3倍。進(jìn)一步，將網(wǎng)絡(luò)中3N個(gè)節(jié)點(diǎn)分成3個(gè)節(jié)點(diǎn)集，設(shè)與星形耦合器12及13相連的N個(gè)節(jié)點(diǎn)為第1節(jié)點(diǎn)集，與星形耦合器22及23相連的N個(gè)節(jié)點(diǎn)為第2節(jié)點(diǎn)集，與星形耦合器32及33相連的N個(gè)節(jié)點(diǎn)為第3節(jié)點(diǎn)集，如圖5所示。由于通信既可在每個(gè)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生，也可在兩節(jié)點(diǎn)集之間的各節(jié)點(diǎn)之間發(fā)生，因而又將每個(gè)節(jié)點(diǎn)集分為3個(gè)節(jié)點(diǎn)組。設(shè)第1節(jié)點(diǎn)集中，僅與自身第1節(jié)點(diǎn)集內(nèi)部其它節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的節(jié)點(diǎn)為第11組節(jié)點(diǎn)(11G)，僅與第2節(jié)點(diǎn)集中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的各節(jié)點(diǎn)為第12組節(jié)點(diǎn)(12G)，僅與第3節(jié)點(diǎn)集中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的各節(jié)點(diǎn)為第13組節(jié)點(diǎn)(13G)。同理，第2節(jié)點(diǎn)集中，僅與自身第2節(jié)點(diǎn)集內(nèi)部其它節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的節(jié)點(diǎn)為第22組節(jié)點(diǎn)(22G)，僅與第1節(jié)點(diǎn)集中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的各節(jié)點(diǎn)為第21組節(jié)點(diǎn)(21G)，僅與第3節(jié)點(diǎn)集中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的各節(jié)點(diǎn)為第23組節(jié)點(diǎn)(23G)。第3節(jié)點(diǎn)集中，僅與自身第3節(jié)點(diǎn)集內(nèi)部其它節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的節(jié)點(diǎn)為第33組節(jié)點(diǎn)(33G)，僅與第1節(jié)點(diǎn)集中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的各節(jié)點(diǎn)為第31組節(jié)點(diǎn)(31G)，僅與第2節(jié)點(diǎn)集中的節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信的各節(jié)點(diǎn)為第32組節(jié)點(diǎn)(32G)。通信時(shí)，λ1波長(zhǎng)組可同時(shí)用于11G組節(jié)點(diǎn)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間的通信、23G組節(jié)點(diǎn)向32G組節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)以及32G組節(jié)點(diǎn)向23G組節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；λ2波長(zhǎng)組可同時(shí)用于33G組節(jié)點(diǎn)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間的通信、21G組節(jié)點(diǎn)向12G組節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)以及12G組節(jié)點(diǎn)向21G組節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；λ3波長(zhǎng)組可同時(shí)用于22G組節(jié)點(diǎn)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間的通信、13G組節(jié)點(diǎn)向31G組節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)以及31G組節(jié)點(diǎn)向13G組節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；如此，λ1、λ2和λ3波長(zhǎng)組都得到3次重用，即網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)數(shù)據(jù)信道波長(zhǎng)可被網(wǎng)絡(luò)中的3個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)使用；圖5給出了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分組與波長(zhǎng)3次重用關(guān)系的示意圖，從圖中可清楚地看出，λ1、λ2和λ3波長(zhǎng)組都被各節(jié)點(diǎn)組3次重用。因此，網(wǎng)絡(luò)的最大吞吐量達(dá)到常規(guī)WDM星形網(wǎng)的3倍。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，欲通信的某節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)信道波長(zhǎng)使用權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)只局限于本組節(jié)點(diǎn)內(nèi)部波長(zhǎng)使用權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)，該節(jié)點(diǎn)不得使用相應(yīng)波長(zhǎng)組之外的波長(zhǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的通信情況是不斷變化的，因此，每組節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量及具體由那些節(jié)點(diǎn)構(gòu)成等都是動(dòng)態(tài)變化的，每個(gè)波長(zhǎng)組中的波長(zhǎng)數(shù)及具體由那些波長(zhǎng)組成也是動(dòng)態(tài)變化的。但是，所有這些變化均受控制系統(tǒng)控制，由控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的通信情況決定。
本發(fā)明波長(zhǎng)K次重用的多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)在于(1)通過(guò)多星形耦合器內(nèi)連，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模達(dá)到常規(guī)WDM星形網(wǎng)的K倍，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)?；?；(2)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)所有數(shù)據(jù)信道波長(zhǎng)的K次重用，網(wǎng)絡(luò)最大吞吐量達(dá)到常規(guī)WDM星形網(wǎng)的K倍；在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)大規(guī)?；耐瑫r(shí)，相應(yīng)使得網(wǎng)絡(luò)的最大吞吐量同比增長(zhǎng)，保證了網(wǎng)絡(luò)的阻塞率不變；(3)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不變的條件下，可極大地降低網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)延，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能；(4)由于采用模塊化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)可方便地進(jìn)行在線擴(kuò)容、升級(jí)；(5)網(wǎng)絡(luò)的抗毀性強(qiáng)、可靠性高網(wǎng)絡(luò)中，若某個(gè)模塊出現(xiàn)故障，只會(huì)影響該模塊部分所在節(jié)點(diǎn)組中各節(jié)點(diǎn)之間以及該節(jié)點(diǎn)組與其它節(jié)點(diǎn)組之間的通信，網(wǎng)絡(luò)其余部分仍可進(jìn)行通信。
權(quán)利要求
1.一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，它由K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)、K個(gè)連接模塊和一個(gè)控制模塊所構(gòu)成，每個(gè)連接模塊連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)，并分別與控制模塊相連，同時(shí)K個(gè)連接模塊還分別兩兩互連，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖與相應(yīng)的連接模塊相連，一根光纖傳輸該節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送的信息，另一根光纖傳輸送往該節(jié)點(diǎn)的信息；K個(gè)連接模塊均受控制系統(tǒng)控制，即節(jié)點(diǎn)與模塊之間、節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間以及連接模塊與連接模塊之間的通信受控制模塊控制；另外，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置兩個(gè)收發(fā)機(jī)一個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)和一個(gè)固定波長(zhǎng)收發(fā)機(jī)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的連接模塊是由1個(gè)N×2星形耦合器、1個(gè)(K+1)×N星形耦合器、1個(gè)1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器、1個(gè)寬帶光放大器所構(gòu)成，其中N×2星形耦合器一邊的N個(gè)端口分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射端，另一邊的兩個(gè)端口中，一個(gè)端口連接控制模塊，用于通信節(jié)點(diǎn)向控制模塊發(fā)送通信請(qǐng)求，另一個(gè)端口連接光放大器輸入端；(K+1)×N星形耦合器一邊的N個(gè)端口分別連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)的接收端，另一邊的(K+1)個(gè)端口中，1個(gè)端口與可調(diào)波長(zhǎng)路由器的輸出端口連接，(K-1)個(gè)端口分別與其它(K-1)個(gè)模塊中可調(diào)波長(zhǎng)路由器的一個(gè)輸出端口連接，剩下的1個(gè)端口與控制模塊相連，用于控制系統(tǒng)向各通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令；1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器的輸入端與光放大器的輸出端連接，在K個(gè)輸出端口中，一輸出端口與(K+1)×N星形耦合器的一端口相連，其余(K-1)個(gè)輸出端口分別與其它(K-1)個(gè)模塊中(K+1)×N星形耦合器的一個(gè)端口相連；它的控制接口與控制模塊連接，以便控制系統(tǒng)控制可調(diào)波長(zhǎng)路由器的運(yùn)行狀態(tài)；光放大器的輸入端與N×2星形耦合器的端口連接，它的輸出端與可調(diào)波長(zhǎng)路由器的輸入端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的K個(gè)1×K可調(diào)波長(zhǎng)路由器與K個(gè)(K+1)×N星形耦合器之間各對(duì)應(yīng)端口的連接規(guī)律由下表所示，即 表中第1行從左至右依次是K個(gè)(K+1)×N星形耦合器的編號(hào)，第1列從上至下依次是K個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)路由器的編號(hào)；與可調(diào)波長(zhǎng)路由器相應(yīng)的一行K個(gè)元素分別表示它的K個(gè)輸出端口號(hào)，這K個(gè)輸出端口號(hào)所在的K列又分別對(duì)應(yīng)著K個(gè)(K+1)×N星形耦合器的編號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，設(shè)置一個(gè)固定波長(zhǎng)λK作為控制信道專用波長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)向控制模塊發(fā)送通信請(qǐng)求和控制模塊向節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令都使用這個(gè)波長(zhǎng)λK。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)其特征在于將K*N個(gè)節(jié)點(diǎn)分成K個(gè)節(jié)點(diǎn)集，每個(gè)節(jié)點(diǎn)集又分成K個(gè)節(jié)點(diǎn)組，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)的所有m個(gè)信道波長(zhǎng)分成K個(gè)波長(zhǎng)組λ1、λ2、...、λK，通信時(shí)，某節(jié)點(diǎn)組中的各節(jié)點(diǎn)使用第j個(gè)波長(zhǎng)組λj，以使網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)波長(zhǎng)組都可被不同的節(jié)點(diǎn)組重用K次。
全文摘要
一種波長(zhǎng)K次重用的WDM星形多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由K＊N個(gè)節(jié)點(diǎn)、K個(gè)連接模塊和一個(gè)控制模塊所構(gòu)成，每個(gè)連接模塊連接N個(gè)節(jié)點(diǎn)，并分別與控制模塊相連，同時(shí)K個(gè)連接模塊還分別兩兩互連，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)兩根光纖與相應(yīng)的連接模塊相連；節(jié)點(diǎn)與模塊之間、節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間以及連接模塊與連接模塊之間的通信受控制模塊控制。本發(fā)明利用可調(diào)多波長(zhǎng)選擇路由器的波長(zhǎng)選擇路由特性，實(shí)現(xiàn)1×K的多波長(zhǎng)選擇路由；利用光放大器對(duì)光的傳輸損耗進(jìn)行補(bǔ)償；在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所有信道波長(zhǎng)K次重用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)所連接節(jié)點(diǎn)數(shù)的相應(yīng)增加。本發(fā)明同時(shí)克服了有限信道波長(zhǎng)數(shù)和星形耦合器分配損耗對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的雙重限制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)?；?。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1469576SQ02136070
公開(kāi)日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者甘朝欽 申請(qǐng)人:上海貝爾有限公司