[發(fā)明專利]一種面向彈性光網(wǎng)絡(luò)的靈活可重構(gòu)光交換節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)以及工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111018184.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN113709606B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季偉;王玉倩;吳芊;劉楓榆;李鵬輝;尹銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H04Q11/00
• 分類號(hào): H04Q11/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊樹云

本發(fā)明涉及一種面向彈性光網(wǎng)絡(luò)的靈活可重構(gòu)光交換節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)及其工作方法，包括通過(guò)基于OpenFlow協(xié)議通信的控制層及轉(zhuǎn)發(fā)層，所述控制層包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器即SDN控制器，所述轉(zhuǎn)發(fā)層包括半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)陣列即SOA光開關(guān)陣列及波導(dǎo)陣列光柵路由器即AWGR；本發(fā)明采用SOA實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選擇光開關(guān)功能，同時(shí)控制波長(zhǎng)鏈路的增益，響應(yīng)速率在ns級(jí)。結(jié)合交換波長(zhǎng)、通道帶寬可調(diào)諧AWGR，實(shí)現(xiàn)交換節(jié)點(diǎn)靈活的交換端口調(diào)諧，100GHz、200GHz和400GHz通道帶寬調(diào)諧，以及雙波長(zhǎng)和四波長(zhǎng)的波帶級(jí)路由。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種面向彈性光網(wǎng)絡(luò)的靈活可重構(gòu)光交換節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)及其工作方法，屬于光纖通信網(wǎng)絡(luò)的光交換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的發(fā)展，作為支撐其高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饩W(wǎng)絡(luò)，也在向大規(guī)模、高帶寬、動(dòng)態(tài)靈活的方向發(fā)展。

高速大容量光網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將越來(lái)越大，拓?fù)湓絹?lái)越復(fù)雜。在光纖傳輸上，采用高階多維調(diào)制和數(shù)字相干接收技術(shù)，受制于相互牽連的各種物理?yè)p傷；在光通道構(gòu)建上，需要綜合大量的業(yè)務(wù)連接要求，權(quán)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(yè)務(wù)需求迫使光網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化，交換粒度更多，傳輸帶寬可調(diào)，節(jié)點(diǎn)功能可重構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種面向彈性光網(wǎng)絡(luò)的靈活可重構(gòu)光節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種工作波長(zhǎng)、通道帶寬靈活可調(diào)諧，支持任意輸入波長(zhǎng)、任意交換輸出端口的光節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明還提供了上述靈活可重構(gòu)光節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的工作方法。

術(shù)語(yǔ)解釋：

1、OpenFlow協(xié)議，一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，屬于數(shù)據(jù)鏈路層，能夠控制網(wǎng)上交換器或路由器的轉(zhuǎn)發(fā)平面，借此改變網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包所走的網(wǎng)絡(luò)路徑。

2、OpenFlow控制流表，由很多個(gè)流表項(xiàng)組成，每個(gè)流表項(xiàng)就是一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包通過(guò)查詢流表來(lái)獲得轉(zhuǎn)發(fā)的目的端口。流表項(xiàng)由頭域、計(jì)數(shù)器和操作組成；其中頭域是個(gè)十元組，是流表項(xiàng)的標(biāo)識(shí)；計(jì)數(shù)器用來(lái)計(jì)算流表項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；操作標(biāo)明了與該流表項(xiàng)匹配的數(shù)據(jù)包應(yīng)該執(zhí)行的操作。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種面向彈性光網(wǎng)絡(luò)的靈活可重構(gòu)光交換節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，包括通過(guò)基于OpenFlow協(xié)議通信的控制層及轉(zhuǎn)發(fā)層，所述控制層包括軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制器即SDN控制器，所述轉(zhuǎn)發(fā)層包括半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)陣列即SOA光開關(guān)陣列及波導(dǎo)陣列光柵路由器即AWGR；

所述SDN控制器用于負(fù)責(zé)流量控制以確保智能網(wǎng)絡(luò)；所述SOA光開關(guān)陣列用于完成工作波長(zhǎng)和鏈路光信噪比設(shè)定；所述AWGR用于交換波長(zhǎng)與通道帶寬可調(diào)諧。

據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)發(fā)層包括4個(gè)激光器LD、4個(gè)功率分配器、16個(gè)半導(dǎo)體光放大器、4個(gè)耦合器及可調(diào)諧AWGR；

4個(gè)激光器LD出光經(jīng)由通道傳輸至功率分配器，功率分配器完成輸入光信號(hào)的功率分配，每條光鏈路經(jīng)半導(dǎo)體光放大器的電光開關(guān)控制，通過(guò)耦合器耦合送入可調(diào)諧AWGR的各個(gè)輸入端口；

加偏置電流時(shí)，半導(dǎo)體光放大器保持工作狀態(tài)，這一路的信號(hào)被放大后傳輸至耦合器；撤掉偏置電流時(shí)，半導(dǎo)體光放大器不再放大，此時(shí)通道呈關(guān)閉狀態(tài)；

SOA光開關(guān)陣列基于SDN控制器下發(fā)的OpenFlow控制流表，設(shè)定各路開關(guān)的控制電壓和偏置電流，控制電壓決定半導(dǎo)體光放大器的電光開關(guān)的閉合或斷開狀態(tài)，從而決定進(jìn)入可調(diào)諧AWGR的各個(gè)輸入端口的波長(zhǎng)數(shù)量和波長(zhǎng)值。

可調(diào)諧AWGR利用陣列波導(dǎo)區(qū)特定形狀的電極區(qū)及不同的調(diào)諧電壓，實(shí)現(xiàn)各個(gè)端口路由波長(zhǎng)及通道帶寬的調(diào)諧，端口路由中心波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)±0.8nm或±1.6nm調(diào)諧，3dB通道帶寬支持100GHz、200GHz和400GHz調(diào)諧，其中，端口路由中心波長(zhǎng)和通道帶寬的設(shè)定值，來(lái)自SDN控制器的OpenFlow控制流表；