[發(fā)明專利]一種可片上集成的物理層組播光交換節(jié)點(diǎn)裝置及網(wǎng)絡(luò)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710127799.4
• 申請(qǐng)日: 2017-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106817323B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫小菡;鄭宇;戈志群;張曉露;邸凌云;葉曉凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京曦光信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L49/109
• 分類號(hào): H04L49/109;H04L49/356;H04Q11/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 衛(wèi)麟

一種可片上集成的物理層組播光交換節(jié)點(diǎn)裝置及網(wǎng)絡(luò)，由3組光耦合器構(gòu)成無(wú)源光分配模塊，多個(gè)無(wú)源光分配模塊與相應(yīng)陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)成光交換節(jié)點(diǎn)裝置，若干光交換節(jié)點(diǎn)裝置與網(wǎng)關(guān)設(shè)備連接構(gòu)成樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)。所述網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)關(guān)設(shè)備調(diào)度，光交換節(jié)點(diǎn)裝置中無(wú)需光電轉(zhuǎn)換，即可進(jìn)行光數(shù)據(jù)流的物理層組播。本發(fā)明不使用現(xiàn)有交換機(jī)中“儲(chǔ)存?轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制，降低了節(jié)點(diǎn)時(shí)延。此外，本發(fā)明由全光無(wú)源結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，可靠性高，功耗低，特別適用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明中，同一無(wú)源光分配模塊所連接的各備之間，可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，可進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)報(bào)文的端到端時(shí)延。本發(fā)明可通過(guò)平面光波光路制程技術(shù)實(shí)現(xiàn)單片集成，與分立器件構(gòu)建系統(tǒng)相比，本發(fā)明可靠性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種可片上集成的組播光交換節(jié)點(diǎn)裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)交換技術(shù)通常采用“儲(chǔ)存-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制，通過(guò)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)電交換機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。交換時(shí)，需要經(jīng)過(guò)完整的接收解碼、校驗(yàn)、緩存、查表、轉(zhuǎn)發(fā)、編碼發(fā)送等過(guò)程，若采用光傳輸還需進(jìn)行光-電、電-光轉(zhuǎn)換。該機(jī)制中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需經(jīng)過(guò)緩存，報(bào)文長(zhǎng)度與交換機(jī)線速?zèng)Q定了交換機(jī)節(jié)點(diǎn)時(shí)延的下限。同時(shí)，在需要處理較大流量數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)備負(fù)荷量大，因而會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱量大，功耗較高，長(zhǎng)時(shí)間工作后穩(wěn)定性降低等問(wèn)題。

為避免光-電、電-光轉(zhuǎn)換而帶來(lái)的時(shí)延，學(xué)術(shù)界研究全光交換網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中提出全光分組交換節(jié)點(diǎn)，一般地，全光交換節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然是基于“儲(chǔ)存-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制的光分組交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)或其改進(jìn)。但由于隨機(jī)光緩存實(shí)現(xiàn)上具有極高難度，全光分組交換節(jié)點(diǎn)的設(shè)想也一直未實(shí)現(xiàn)商用。故而，受到“儲(chǔ)存-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制的限制，并無(wú)成本可行的全光交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)來(lái)有效降低接收解碼、校驗(yàn)、緩存、查表、轉(zhuǎn)發(fā)、編碼發(fā)送等過(guò)程而帶來(lái)的時(shí)延與功耗。

無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)中的光分配網(wǎng)(ODN，optical?distribution?network)，在線路側(cè)連接光線路終端(OLT，optical?line?terminal)，在終端側(cè)連接光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU，OpticalNetwork?Unit)，通過(guò)光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)實(shí)現(xiàn)1個(gè)OLT設(shè)備與多個(gè)ONU間的通信。然而現(xiàn)有的光分配網(wǎng)(ODN)無(wú)法提供數(shù)據(jù)采集設(shè)備與控制保護(hù)設(shè)備間的直接物理層連接，其兩方的數(shù)據(jù)交互必須通過(guò)OLT設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。若直接使用現(xiàn)有ODN結(jié)構(gòu)會(huì)造成OLT背板帶寬的巨大浪費(fèi)。針對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，目前需要一種在物理層實(shí)現(xiàn)組播光交換的裝置，以提供數(shù)據(jù)采集設(shè)備與控制保護(hù)設(shè)備間的直接物理層連接。為適合于溝通“數(shù)據(jù)采集設(shè)備-控制保護(hù)設(shè)備-遠(yuǎn)端匯聚設(shè)備(云端)”三方，在降低延時(shí)的同時(shí)，該裝置還需要能夠配合網(wǎng)關(guān)設(shè)備的調(diào)度，且能夠保障光交換節(jié)點(diǎn)裝置傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可片上集成的物理層組播光交換節(jié)點(diǎn)裝置及網(wǎng)絡(luò)。

首先，為實(shí)現(xiàn)上述目的，提出一種無(wú)源光分配模塊，包括至少3個(gè)光耦合器，所述每一個(gè)光耦合器均包括一個(gè)合路端和至少2個(gè)分路端，其特征在于，所述3個(gè)光耦合器的分路端相互連接形成三端口環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述3個(gè)光耦合器的合路端分別構(gòu)成所述三端口環(huán)形結(jié)構(gòu)的3個(gè)端口；

所述形成三端口環(huán)形結(jié)構(gòu)的第一光耦合器的合路端通過(guò)輸入接口單元連接所述無(wú)源光分配模塊的輸入端口；

所述形成三端口環(huán)形結(jié)構(gòu)的第二光耦合器的合路端通過(guò)輸出接口單元連接所述無(wú)源光分配模塊的輸出端口；

所述形成三端口環(huán)形結(jié)構(gòu)的第三光耦合器的合路端連接所述無(wú)源光分配模塊的匯聚端口。

所述3個(gè)光耦合器的分路端相互連接的方式為：第一光耦合器的第一分路端連接第二光耦合器的第一分路端，第一光耦合器的第二分路端連接第三光耦合器的第一分路端，第二光耦合器的第二分路端連接第三光耦合器的第二分路端，所述3個(gè)分路器/耦合器的三個(gè)合路端分別組成所述3端口環(huán)形結(jié)構(gòu)的3個(gè)端口。

進(jìn)一步，上述無(wú)源光分配模塊中，所述的形成三端口環(huán)形結(jié)構(gòu)的3個(gè)光耦合器均為1×2光耦合器。