[發明專利]一種面向彈性光網絡的靈活可重構光交換節點系統以及工作方法

有效

• 申請號: 202111018184.0
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113709606B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 季偉;王玉倩;吳芊;劉楓榆;李鵬輝;尹銳
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

本發明涉及一種面向彈性光網絡的靈活可重構光交換節點系統及其工作方法，包括通過基于OpenFlow協議通信的控制層及轉發層，所述控制層包括軟件定義網絡控制器即SDN控制器，所述轉發層包括半導體光放大器光開關陣列即SOA光開關陣列及波導陣列光柵路由器即AWGR；本發明采用SOA實現波長選擇光開關功能，同時控制波長鏈路的增益，響應速率在ns級。結合交換波長、通道帶寬可調諧AWGR，實現交換節點靈活的交換端口調諧，100GHz、200GHz和400GHz通道帶寬調諧，以及雙波長和四波長的波帶級路由。

技術領域

本發明涉及一種面向彈性光網絡的靈活可重構光交換節點系統及其工作方法，屬于光纖通信網絡的光交換技術領域。

背景技術

隨著云計算、物聯網等業務的發展，作為支撐其高速數據傳輸的光網絡，也在向大規模、高帶寬、動態靈活的方向發展。

高速大容量光網絡規模將越來越大，拓撲越來越復雜。在光纖傳輸上，采用高階多維調制和數字相干接收技術，受制于相互牽連的各種物理損傷；在光通道構建上，需要綜合大量的業務連接要求，權衡頻譜效率和功率效率等眾多因素；在控制管理上，繁雜多樣的業務需求迫使光網絡動態變化，交換粒度更多，傳輸帶寬可調，節點功能可重構。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種面向彈性光網絡的靈活可重構光節點系統。本發明提供一種工作波長、通道帶寬靈活可調諧，支持任意輸入波長、任意交換輸出端口的光節點。

本發明還提供了上述靈活可重構光節點系統的工作方法。

術語解釋：

1、OpenFlow協議，一種網絡通信協議，屬于數據鏈路層，能夠控制網上交換器或路由器的轉發平面，借此改變網絡數據包所走的網絡路徑。

2、OpenFlow控制流表，由很多個流表項組成，每個流表項就是一個轉發規則。進入交換機的數據包通過查詢流表來獲得轉發的目的端口。流表項由頭域、計數器和操作組成；其中頭域是個十元組，是流表項的標識；計數器用來計算流表項的統計數據；操作標明了與該流表項匹配的數據包應該執行的操作。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種面向彈性光網絡的靈活可重構光交換節點系統，包括通過基于OpenFlow協議通信的控制層及轉發層，所述控制層包括軟件定義網絡控制器即SDN控制器，所述轉發層包括半導體光放大器光開關陣列即SOA光開關陣列及波導陣列光柵路由器即AWGR；

所述SDN控制器用于負責流量控制以確保智能網絡；所述SOA光開關陣列用于完成工作波長和鏈路光信噪比設定；所述AWGR用于交換波長與通道帶寬可調諧。

據本發明優選的，所述轉發層包括4個激光器LD、4個功率分配器、16個半導體光放大器、4個耦合器及可調諧AWGR；

4個激光器LD出光經由通道傳輸至功率分配器，功率分配器完成輸入光信號的功率分配，每條光鏈路經半導體光放大器的電光開關控制，通過耦合器耦合送入可調諧AWGR的各個輸入端口；

加偏置電流時，半導體光放大器保持工作狀態，這一路的信號被放大后傳輸至耦合器；撤掉偏置電流時，半導體光放大器不再放大，此時通道呈關閉狀態；

SOA光開關陣列基于SDN控制器下發的OpenFlow控制流表，設定各路開關的控制電壓和偏置電流，控制電壓決定半導體光放大器的電光開關的閉合或斷開狀態，從而決定進入可調諧AWGR的各個輸入端口的波長數量和波長值。

可調諧AWGR利用陣列波導區特定形狀的電極區及不同的調諧電壓，實現各個端口路由波長及通道帶寬的調諧，端口路由中心波長實現±0.8nm或±1.6nm調諧，3dB通道帶寬支持100GHz、200GHz和400GHz調諧，其中，端口路由中心波長和通道帶寬的設定值，來自SDN控制器的OpenFlow控制流表；