一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置及方法
一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤通信技术领域，尤指一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装 置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联网的高速发展，核也网中的数据流量正呈现指数型增长，另一方面，新型 的互联网应用巧日交互式网络电视、云计算等）对带宽的需求具有不可预测性。W上两方面 因素驱动着光网络朝着灵活、动态、高效的方向发展。在该种背景下，近年来业界提出了可 变带宽光网络（Elastic化ticalNetworking)的概念，它克服了传统波分复用技术（WDM) 光网络粗粒度、固定栅格的限制，可W动态灵活的分配带宽资源，能够承载从亚波长级到超 波长级的业务需求，极大的提高了频谱资源的利用率。
[0003] 从物理层角度来看，实现可变带宽光网络包含两方面的关键技术；可变速率收发 机、可变带宽光交换。其中，前者的关键在于利用光正交频分复用技术（OFDM)或者奈奎斯特 波分复用技术（NyquistWDM)等技术产生带宽可变的光超级信道（superchannel)，而后者 的关键在于新型的可变带宽光交换器件被用于节点的全光交换。光OFDM或者NyquistWDM 超级信道W子波带为单位，由若干个子波带合成一段频谱连续的通道，其带宽灵活可变，频 谱利用率更高。另一方面，基于娃基液晶（LCoS)技术的可变带宽波长选择开关（BV-WSS， Bandwi化h-Vari油leWavelength-SelectiveSwitch)最近被广泛用作交换单兀来实现可 变带宽的光交换，它可W灵活的调节交换粒度，交换窗口从细粒度(小于50GHz的标准WDM 栅格）到粗粒度灵活可调，而且中也频率可调，因此可W实现灵活可变的频谱分配。典型 的可变带宽光交换节点结构如图1所示，不同带宽的光超级信道可W在节点进行灵活的交 换，图1中（a)为选择汇聚结构，（b)为广播选择结构。
[0004] 从频谱分配的角度来看，与WDM相比，可变带宽光网络频谱分配粒度更灵活。可变 带宽光网络采用路由选择和频谱资源分配（routingandspectrumassignment,RSA)方 式，网络资源实体从波长转向频谱。与传统WDM网络中的路由和波长资源分配（routingand wavelengthassignment,RWA)方式相比，RSA具有更高的复杂度和更大的挑战性。RSA需 要考虑2个限制条件；频谱连续性和子波带连续性限制。在RWA中存在波长连续性限制，即 同一条路由上分配的波长必须是连续的，与之类似，在RSA中存在频谱连续性限制，即同一 条路由上业务的频谱资源要保持一致。子波带连续性限制是指同一业务的各个子波带之间 在频谱上是连续的。由于不同业务到达的时间间隔，业务持续时间具有很大的不确定性，经 过一段时间后频谱资源状态将变得无法确定，因此会出现很多频谱资源碎片。而该些频谱 碎片通过一段时间的积累，形成了杂乱无章的碎片群，对网络资源是极大的浪费，同时又造 成光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题。
[0005] 对于可变带宽光网络中由于碎片引起的频谱冲突问题，现有技术中已经有在物理 层和网络层分别被提出的应对策略。该些策略分为非全光和全光两类：
[0006] (1)非全光的方式主要包括Make-before-break(MBB)策略和频谱分割策略等。MBB 策略(参见T.hkagi，etal.，ECOC，paperMo2K3,Sept. 2011.)是在发生冲突的频谱业务中 采用额外的收发机组，调整业务的频谱位置，对系统而言该种采用额外收发机组的方式会 增加成本。频谱分割策略(参见XiaM,ProiettiR,D址IfortS,etal.Splitspectrum:a multi-channelapproachtoelasticopticalnetworking[J].Opticsexpress, 2012, 20 (28) :29143-29148.)是在电域中将大的数据业务流分成许多小的业务流，并将它们分别映 射到离散光载波中，W利用粒度更小和分布更分散的碎片资源，达到提高频谱资源利用率 的目的，但该需要大量离散的光源作为承载小数据业务的光载波，造价昂贵。
[0007] (2)全光的方式主要包括全光频谱变换等。最接近本发明的现有技术应该是 全光频谱变换（参见GeislerDJ,YinY,WenK,etal.Demonstrationofspectral defragmentationinflexiblebandwidthopticalnetworkingbyFWM[J].Photonics TechnologyLetters,I邸E，2011，23 (24) : 1893-1895.)，它是在中间节点将光超级信道进 行整体的频谱搬移，放到网络中可用的频谱资源段中去，但是一旦网络中的空闲频谱碎片 过于细小过于分散，其宽度不足W放置相应宽度光超级信道时，该种方式便失效了。
【发明内容】
[000引为解决上述问题，本发明提供了一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置及 方法，能够解决光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题，同时能够提高频谱资源利用率， 达到节约成本的目的。
[0009] 为了达到上述发明目的，本发明公开了一种基于可变带宽光网络的全光反向 复用装置，包括：一个或一个W上组播模块、第一级变带宽波长选择开关BV-WSS、第二级 BV-WSS，W及用于控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其 中，
[0010] 第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块；
[0011] 每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的 光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS;
[0012] 第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位 置的子波带，组成相应的子信道。
[0013] 进一步地，所述反向复用控制器，具体用于将第二控制指令分别发送给各个组播 模块、将第一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS;
[0014] 所述第一级BV-WSS，具体用于根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的 信道送入组播模块；
[0015] 所述每个组播模块，均具体用于根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用 的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第 二级BV-WSS;
[0016] 所述第二级BV-WSS,具体用于根据接收到的第H控制指令从获得的组播后的光超 级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0017] 进一步地，所述每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，
[001引其中：
[0019] 粟浦激光器组，用于读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第 二控制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0020] 高非线性光纤，用于接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0021] 进一步地，所述组播操作具体为：
[0022] 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。
[0023] 进一步地，所述第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据。
[0024] 进一步地，所述第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数 据。
[00巧]进一步地，所述第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0026] 本发明还公开了一种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法，包括：反向复用 控制器控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS;
[0027] 第一级BV-WSS,将需要进行反向复用的信道送入组播模块；
[0028] 每个组播模块，均将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超 级信道，将 获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS;
[0029] 第二级BV-WSS,在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的 子波带，组成相应的子信道。
[0030] 进一步地，所述反向复用控制器，将第二控制指令分别发送给各个组播模块、将第 一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS;
[0031] 所述第一级BV-WSS,具体根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的信道 送入组播模块；
[0032] 所述每个组播模块，均具体根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用的信 道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级 BV-WSS；
[0033]所述第二级BV-WSS,具体根据接收到的第H控制指令在获得的组播后的光超级信 道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0034] 进一步地，所述每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，其中：
[0035] 粟浦激光器组，读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控 制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0036] 高非线性光纤，接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0037] 进一步地，所述组播操作具体为：
[0038] 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。
[0039] 进一步地，所述第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据。
[0040] 进一步地，所述第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数 据。
[0041] 进一步地，所述第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0042] 本申请技术方案提供的基于可变带宽光网络的全光反向复用装置包括：一个或一 个W上组播模块、第一级BV-WSS、第二级BV-WSS，W及用于控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其中，第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信 道送入组播模块；每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组 播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS;第二级BV-WSS， 用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的 子信道。
[0043] 通过本申请提供的技术方案，由于每个组播模块W及第二级BV-WSS的反向复用 功能，减少了在可变带宽光网络中，由于受到频谱连续性限制和子波带连续性限制而造成 的网络中的冲突和阻塞，解决了光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题W及提高了频谱 资源利用率；相对于非全光的现有技术方案，本申请的技术方案实现了节约成本的目的。
【附图说明】
[0044] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0045] 图1为现有的可变带宽光交换节点的两种典型结构图；
[004引图2为现有反向复用频谱分配机巧IJ示例图；
[0047] 图3为本发明基于FWM的组播技术原理图；
[0048] 图4为本发明基于可变带宽光网络的全光反向复用装置的结构示意图；
[0049] 图5为本发明一种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法的流程图；
[0050] 图6为本发明一种基于可变带宽光网络的全光反向复用技术实例图。
【具体实施方式】
[0051] 首先介绍一下本发明用到的反向复用的基本原理及组播技术基本原理。
[0052] 反向复用的概念是将一个信道拆分成几个子信道，分别进行传送。一个信道经过 反向复用之后，各个子信道可W经过多路径传送，也可W经过单路径传送，前者频谱利用率 更高，但是会引入传输时延不同的问题。目前在光网络中没有全光的反向复用技术。在专 利中采用的反向复用频谱分配技术特指全光的反向复用技术，且是经过单路径传送。
[0053] 图2所示为反向复用频谱分配机制的简单示例。在图2所示的（a)中，如果不对 来自节点1的信号进行任何处理的话，在节点3处会由于频谱冲突而产生阻塞；在（b)中， 如果采用反向复用技术将来自节点1中的冲突信道拆分成两个子信道的话，则可W避免阻 塞的发生。因此，反向复用技术可W提高频谱利用效率。
[0054] 本发明的反向复用技术是基于组播的方式来实现。
[00巧]组播技术，即将一份原始超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。组播技术有 许多种，可W基于四波混频（FWM)，也可W基于其他方式。本发明采用基于FWM的组播，它的 实现是采用粟浦光源和高非线性光纤。组播的具体的原理即为FWM的原理，即；
[0056] 当H个不同频率的光《1、《2、《3同时输入光纤时由于非线性效应，会产生频率为 ? 4、"5、Wg的光，它遵循频率关系为：
[0057] C0 4二W1+W2_W3 ;
[0058] C0 5二W2+W3_W1 ;
[0059] CO6=CO1+CO3-W2。
[0060] 该种现象叫做四波混频效应FWM。多个光源输入高非线性光纤时，其中的每H个光 源都会产生W上的效应。利用该种效应可W实现光超级信道的组播。原始超级信道和多个 粟浦光源共同输入高非线性光纤，新产生的超级信道遵循每两个粟浦光源的频率间隔差， 就能实现对原始超级信道的组播。
[0061] 本发明中采用的组播技术（参见Qien,化anxiang,etal."Experimental demonstrationof400Gb/sopticalPDM-OFDMsuperchannelmulticastingby multiple-pumpFWMinHNLF."Opticsexpress21. 8(2013) :9915-9922.)，采用高非线性光 纤（Hi曲lyNonlinearFiber,HNLF)的平行多粟浦（C〇-polarizedmultiple-pump)的四 波混频FWM效应来实现。假设M个平行粟浦能够产生化1份原始信号的拷贝，则M和N满 足W下关系：
[0062]
[0063] 其中，M个粟浦中的每2个会与原信号产生相互影响并产生2份新的拷贝。各个粟 浦之间的频率间隔满足指数递增关系（A?，2A?，4A?，8A?......)，如图3所示。其 中粟浦的频率位置和频率间隔可W任意设计，W实现拷贝信号频率位置的相对任意性。
[0064] 利用如上所述的组播的频谱复制搬移特性，可W用来实现反向复用。具体而言，在 将光超级信道进行组播之后，从每份新产生的拷贝中分别滤出一部分，得到多个子信道，然 后将它们分配到可用的频谱碎片中进行传送。
[0065] 下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0066] 图4为本发明基于可变带宽光网络的全光反向复用装置的结构示意图，包括：一 个或一个W上组播模块、第一级变带宽波长选择开关BV-WSS、第二级BV-WSS，W及用于控 制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器。
[0067] 第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块。
[0068] 较优地，第一级BV-WSS，具体用于根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复 用的信道送入组播模块。
[0069] 每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的 光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0070] 其中，每个组播模块，均具体用于根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复 用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给 第二级BV-WSS。
[0071] 较优地，组播操作具体为；将一份超级信道信号在多个波长上产 生它的拷贝。
[0072] 另外，每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，其中：
[0073] 粟浦激光器组，用于读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第 二控制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0074] 高非线性光纤，用于接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[00巧]第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位 置的子波带，组成相应的子信道。
[0076] 较优地，第二级BV-WSS，具体用于根据接收到的第H控制指令在获得的组播后的 光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0077] 在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带从而组 成相应的子信道，W便在接下来的可变带宽交换节点图1中进行交换合路，即达到插入空 闲的频谱碎片中的目的。
[0078] 进一步地，反向复用控制器，具体用于将第二控制指令分别发送给各个组播模块、 将第一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS。
[0079] 较优地，第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据；
[0080] 第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数据；
[0081] 第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0082] 该里需要说明的是，高非线性光纤是用于产生非线性效应的关键器件，由于本发 明技术方案叙述的组播功能是基于FWM的，因而需要高非线性光纤。普通光纤都会有非线 性效应，但是非线性效应的系数不同，系数越高，FWM的效应越明显，即组播的转换效率越 高，因而需要采用特制的非线性系数很高的高非线性光纤。该种光纤在市面已经很常见，非 线性系数有lOW-1/km等。
[0083] 还需要说明的是，第二级BV-WSS是根据反向复用控制器的控制指令产生的滤波 选择执行指令，反向复用控制器是根据节点控制面产生的滤波选择数据产生的控制指令。
[0084] 节点控制面是网络中现有的，它可W根据全网的光谱资源利用情况对于全光反向 复用模块的粟浦数目和粟浦间隔进行设计，使得组播产生出来的新的超级通道的子信道正 好对应于频谱碎片空隙中。本申请技术方案并不涉及节点控制面是如何对于全光反向复用 模块参数的设计(另有控制算法)，只是提供了可W实现全光反向复用的装置。
[0085] 反向复用控制器还用于接收来自节点控制面的控制信息，产生上述第一、第二、第 H控制指令，所述节点控制面的控制信息是节点控制面根据网络中业务频谱和路由信息获 得并生成的(节点控制面根据网络中业务频谱和路由信息产生控制信息，传给反向控制器， 反向控制器将其转化成控制装置的具体控制指令)，具体包括；判断哪些信道需要进行反向 复用，哪些信道不需要进行反向复用；判断出需要进行反向复用的信道需要进行几份组播， 设计出粟浦数量W及粟浦频率间隔；判断出组播后的滤波频段W及带宽。
[0086] 与现有技术相比，本发明的积极效果表现在W下几个方面：
[0087] 1、本申请的技术方案W子波带为最小单元进行反向复用，灵活拆分光超级通道， 与全光频谱变换技术相比，能充分利用光网络中由于频繁拆建链而产生的大量的细小的频 谱碎片，提高频谱资源利用率；
[0088] 2、由于充分利用BV-WSS的频率选择功能，第二级BV-WSS在行使子波带的选择功 能的同时可W行使复用功能，对于反向复用模块，无需外接额外的复用器，节约了系统的成 本和空间；
[0089] 3、与非全光的技术方案相比，本申请的技术方案采用全光方案，无需0E0转换和 额外的收发机组开销(见【背景技术】介绍)，节约了成本。
[0090] 图5为本发明一种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法的流程图，包括W下 步骤：
[0091] 步骤501，反向复用控制器控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS。
[0092] 进一步地，反向复用控制器将第二控制指令分别发送给各个组播模块、将第一控 制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS。
[0093] 其中，第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据；
[0094] 第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数据；
[0095] 第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0096] 步骤502,第一级BV-WSS，将需要进行反向复用的信道送入组播模块。
[0097] 较优地，第一级BV-WSS，具体根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的 信道送入组播模块。
[0098] 其中，第一级BV-WSS接收到的为第一控制指令。
[0099] 步骤503,每个组播模块，均将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0100] 进一步地，每个组播模块，均具体根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复 用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给 第二级BV-WSS。
[0101] 其中，每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，其中：
[0102] 粟浦激光器组，读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控 制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0103] 高非线性光纤，接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0104]另外，组播操作具体为；将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。
[0105] 步骤504,第二级BV-WSS，在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于 碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0106] 在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带从而组 成相应的子信道，W便在接下来的可变带宽交换节点图1中进行交换合路，即达到插入空 闲的频谱碎片中的目的。
[0107] 具体地，第二级BV-WSS接收到的为第H控制指令。
[0108] 需要说明的是，反向复用控制器还用于接收来自节点控制面的控制信息，产生上 述第一、第二、第立控制指令，所述节点控制面的控制信息是节点控制面根据网络中业务频 谱和路由信息获得并生成的(节点控制面根据网络中业务频谱和路由信息产生控制信息， 传给反向控制器，反向控制器将其转化成控制装置的具体控制指令)，具体包括：判断哪些 信道需要进行反向复用，哪些信道不需要进行反向复用；判断出需要进行反向复用的信道 需要进行几份组播，设计出粟浦数量W及粟浦频率间隔；判断出组播后的滤波频段W及带 宽。节点控制面是网络中现有的，本发明方案并不管节点控制面是如何对于全光反向复用 模块参数的设计(另有控制算法)，只是提供了可W实现全光反向复用的模块。
[0109] 下面结合附图6,给出本发明的一个具体实施例。图6为本发明一种基于可变带宽 光网络的全光反向复用技术实例图。包括W下具体实施步骤：
[0110] (1)全光反向复用装置的各个功能模块结构图及链路中的频谱占用情况如图6所 示。来自两条不同链路的光超级信道信号a、b、c、d、e(由光子波带组成）输入具有全光反 向复用功能的可变带宽交换节点中（注：W单位子波带的带宽为一个栅格，从左到右依次编 号为1到N，超级信道A与D的频谱中也位置均为8,如果直接交换，则会发生冲突。其他频 谱资源没有冲突，在位置4和12、13共有H个可用频谱碎片)。
[0111] (2)节点控制面参考网络中业务频谱和路由信息，判断超级信道A需要进行反向 复用，B、C、D、E只需要直通；超级信道A需 要进行3份组播，设计粟浦数量为2个及粟浦 频率间隔为4 ;组播后的滤波频率(位置4、12、13)W及带宽(带宽为1)，并将该些控制信 令发送给反向复用控制器。反向复用控制器根据该些信令产生具体的控制指令，并传送给 BV-WSS3、粟浦激光器组和BV-WSS4。
[0112] (2 )BV-WSS3根据来自反向复用控制器中关于信道解复用的控制指令，将需要进行 反向复用的信道(A)送入组播模块中，而无需进行反向复用的信道（B、C、D、E)进行直通。
[0113] (3)组播模块中的粟浦激光器组读取来自反向复用控制器的有关粟浦数量(此实 例为两个粟浦激光束）W及粟浦频率和功率的控制指令，产生相应的粟浦激光，与需要进行 反向复用的光通道信号一起送入高非线性光纤中。
[0114] (4 )BV-WSS4根据反向复用控制器的控制指令，对经过组播过后的信道进行滤波选 择，得到子信道A1、A2,即为恰好可W插入频谱碎片空隙内的信号。BV-WSS4同时作为复用 器将直通的信道和来自不同组播模块的反向复用信道子信道一同复用。
[0115] (5 )将经过BV-WSS4后，经过反向复用装置后的信号A1、A2、B、C、D、E送入如图6 所示的传统的可变带宽光交换模块中，将不同信道交换至指定出口中输出，完成交换的功 能。
[0116] 需要指出，虽然实例中描述的反向复用装置位于可变带宽交换节点如图6所示的 位置，但本专利不限于此，其所欲保护的方法在任何具体可变带宽交换节点结构中都可W 使用，因此都需要纳入本申请的保护范围。虽然实例的组播模块仅W采用高非线性光纤和 粟浦激光器组的FWM来说明，但本专利不仅用于此，任何采用组播加滤波选择方式对于光 超级信道进行全光反向复用的都应该列为保护范围，其所欲保护的方法在所有可W进行组 播的系统中都可W使用，比如面向服务的体系结构（S0A)器件等，因而都需要纳入保护范 围。
[0117] W上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本 发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置，其特征在于，包括：一个或一个以 上组播模块、第一级变带宽波长选择开关BV-WSS、第二级BV-WSS，以及用于控制各组播模 块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其中， 第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块； 每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超 级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS; 第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的 子波带，组成相应的子信道。2. 根据权利要求1所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述反向复用控制器，具体 用于将第二控制指令分别发送给各个组播模块、将第一控制指令发送给第一级BV-WSSjf 第三控制指令发送给第二级BV-WSS; 所述第一级BV-WSS，具体用于根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的信道 送入组播模块； 所述每个组播模块，均具体用于根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用的信 道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级 BV-WSS； 所述第二级BV-WSS，具体用于根据接收到的第三控制指令从获得的组播后的光超级信 道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。3. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述每个组播模块均包括： 泵浦激光器组和高非线性光纤，其中： 泵浦激光器组，用于读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控 制指令产生相应的泵浦激光，将产生的泵浦激光送入高非线性光纤； 高非线性光纤，用于接收来自于泵浦激光器组的泵浦激光以及来自于所述第一级BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。4. 根据权利要求1或2或3所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述组播操作具体 为： 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。5. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述第一控制指令包含第 一级BV-WSS的解复用数据。6. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述第二控制指令包含泵 浦激光器组的泵浦激光的数量和频率的数据。7. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述第三控制指令包含第 二级BV-WSS的滤波选择数据。8. -种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法，其特征在于，包括： 反向复用控制器控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS; 第一级BV-WSS，将需要进行反向复用的信道送入组播模块； 每个组播模块，均将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信 道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS; 第二级BV-WSS，在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波 带，组成相应的子信道。9. 根据权利要求8所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述反向复用控制器，将第 二控制指令分别发送给各个组播模块、将第一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第三控制 指令发送给第二级BV-WSS; 所述第一级BV-WSS，具体根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的信道送入 组播模块； 所述每个组播模块，均具体根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用的信道 进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级 BV-WSS； 所述第二级BV-WSS，具体根据接收到的第三控制指令在获得的组播后的光超级信道中 选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。10. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述每个组播模块均包 括：泵浦激光器组和高非线性光纤，其中： 泵浦激光器组，读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控制指 令产生相应的泵浦激光，将产生的泵浦激光送入高非线性光纤； 高非线性光纤，接收来自于泵浦激光器组的泵浦激光以及来自于所述第一级BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光 超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。11. 根据权利要求8或9或10所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述组播操作具 体为： 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。12. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述第一控制指令包含第 一级BV-WSS的解复用数据。13. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述第二控制指令包含泵 浦激光器组的泵浦激光的数量和频率的数据。14. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述第三控制指令包含第 二级BV-WSS的滤波选择数据。
【专利摘要】本发明公开了一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置及方法，其中该装置包括：一个或一个以上组播模块、第一级BV-WSS、第二级BV-WSS，以及用于控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其中，第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块；每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS；第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。该装置解决了光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题，实现了提高频谱资源利用率。
【IPC分类】H04B10/25, H04J14/00
【公开号】CN104901760
【申请号】CN201410077211
【发明人】李巨浩, 许莹莹, 何永琪, 周伟勤, 沈百林, 廖屏
【申请人】中兴通讯股份有限公司, 北京大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【公告号】WO2015131502A1
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤通信技术领域，尤指一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装 置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联网的高速发展，核也网中的数据流量正呈现指数型增长，另一方面，新型 的互联网应用巧日交互式网络电视、云计算等）对带宽的需求具有不可预测性。W上两方面 因素驱动着光网络朝着灵活、动态、高效的方向发展。在该种背景下，近年来业界提出了可 变带宽光网络（Elastic化ticalNetworking)的概念，它克服了传统波分复用技术（WDM) 光网络粗粒度、固定栅格的限制，可W动态灵活的分配带宽资源，能够承载从亚波长级到超 波长级的业务需求，极大的提高了频谱资源的利用率。
[0003] 从物理层角度来看，实现可变带宽光网络包含两方面的关键技术；可变速率收发 机、可变带宽光交换。其中，前者的关键在于利用光正交频分复用技术（OFDM)或者奈奎斯特 波分复用技术（NyquistWDM)等技术产生带宽可变的光超级信道（superchannel)，而后者 的关键在于新型的可变带宽光交换器件被用于节点的全光交换。光OFDM或者NyquistWDM 超级信道W子波带为单位，由若干个子波带合成一段频谱连续的通道，其带宽灵活可变，频 谱利用率更高。另一方面，基于娃基液晶（LCoS)技术的可变带宽波长选择开关（BV-WSS， Bandwi化h-Vari油leWavelength-SelectiveSwitch)最近被广泛用作交换单兀来实现可 变带宽的光交换，它可W灵活的调节交换粒度，交换窗口从细粒度(小于50GHz的标准WDM 栅格）到粗粒度灵活可调，而且中也频率可调，因此可W实现灵活可变的频谱分配。典型 的可变带宽光交换节点结构如图1所示，不同带宽的光超级信道可W在节点进行灵活的交 换，图1中（a)为选择汇聚结构，（b)为广播选择结构。
[0004] 从频谱分配的角度来看，与WDM相比，可变带宽光网络频谱分配粒度更灵活。可变 带宽光网络采用路由选择和频谱资源分配（routingandspectrumassignment,RSA)方 式，网络资源实体从波长转向频谱。与传统WDM网络中的路由和波长资源分配（routingand wavelengthassignment,RWA)方式相比，RSA具有更高的复杂度和更大的挑战性。RSA需 要考虑2个限制条件；频谱连续性和子波带连续性限制。在RWA中存在波长连续性限制，即 同一条路由上分配的波长必须是连续的，与之类似，在RSA中存在频谱连续性限制，即同一 条路由上业务的频谱资源要保持一致。子波带连续性限制是指同一业务的各个子波带之间 在频谱上是连续的。由于不同业务到达的时间间隔，业务持续时间具有很大的不确定性，经 过一段时间后频谱资源状态将变得无法确定，因此会出现很多频谱资源碎片。而该些频谱 碎片通过一段时间的积累，形成了杂乱无章的碎片群，对网络资源是极大的浪费，同时又造 成光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题。
[0005] 对于可变带宽光网络中由于碎片引起的频谱冲突问题，现有技术中已经有在物理 层和网络层分别被提出的应对策略。该些策略分为非全光和全光两类：
[0006] (1)非全光的方式主要包括Make-before-break(MBB)策略和频谱分割策略等。MBB 策略(参见T.hkagi，etal.，ECOC，paperMo2K3,Sept. 2011.)是在发生冲突的频谱业务中 采用额外的收发机组，调整业务的频谱位置，对系统而言该种采用额外收发机组的方式会 增加成本。频谱分割策略(参见XiaM,ProiettiR,D址IfortS,etal.Splitspectrum:a multi-channelapproachtoelasticopticalnetworking[J].Opticsexpress, 2012, 20 (28) :29143-29148.)是在电域中将大的数据业务流分成许多小的业务流，并将它们分别映 射到离散光载波中，W利用粒度更小和分布更分散的碎片资源，达到提高频谱资源利用率 的目的，但该需要大量离散的光源作为承载小数据业务的光载波，造价昂贵。
[0007] (2)全光的方式主要包括全光频谱变换等。最接近本发明的现有技术应该是 全光频谱变换（参见GeislerDJ,YinY,WenK,etal.Demonstrationofspectral defragmentationinflexiblebandwidthopticalnetworkingbyFWM[J].Photonics TechnologyLetters,I邸E，2011，23 (24) : 1893-1895.)，它是在中间节点将光超级信道进 行整体的频谱搬移，放到网络中可用的频谱资源段中去，但是一旦网络中的空闲频谱碎片 过于细小过于分散，其宽度不足W放置相应宽度光超级信道时，该种方式便失效了。
【发明内容】
[000引为解决上述问题，本发明提供了一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置及 方法，能够解决光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题，同时能够提高频谱资源利用率， 达到节约成本的目的。
[0009] 为了达到上述发明目的，本发明公开了一种基于可变带宽光网络的全光反向 复用装置，包括：一个或一个W上组播模块、第一级变带宽波长选择开关BV-WSS、第二级 BV-WSS，W及用于控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其 中，
[0010] 第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块；
[0011] 每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的 光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS;
[0012] 第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位 置的子波带，组成相应的子信道。
[0013] 进一步地，所述反向复用控制器，具体用于将第二控制指令分别发送给各个组播 模块、将第一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS;
[0014] 所述第一级BV-WSS，具体用于根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的 信道送入组播模块；
[0015] 所述每个组播模块，均具体用于根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用 的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第 二级BV-WSS;
[0016] 所述第二级BV-WSS,具体用于根据接收到的第H控制指令从获得的组播后的光超 级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0017] 进一步地，所述每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，
[001引其中：
[0019] 粟浦激光器组，用于读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第 二控制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0020] 高非线性光纤，用于接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0021] 进一步地，所述组播操作具体为：
[0022] 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。
[0023] 进一步地，所述第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据。
[0024] 进一步地，所述第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数 据。
[00巧]进一步地，所述第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0026] 本发明还公开了一种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法，包括：反向复用 控制器控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS;
[0027] 第一级BV-WSS,将需要进行反向复用的信道送入组播模块；
[0028] 每个组播模块，均将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超 级信道，将 获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS;
[0029] 第二级BV-WSS,在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的 子波带，组成相应的子信道。
[0030] 进一步地，所述反向复用控制器，将第二控制指令分别发送给各个组播模块、将第 一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS;
[0031] 所述第一级BV-WSS,具体根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的信道 送入组播模块；
[0032] 所述每个组播模块，均具体根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用的信 道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级 BV-WSS；
[0033]所述第二级BV-WSS,具体根据接收到的第H控制指令在获得的组播后的光超级信 道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0034] 进一步地，所述每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，其中：
[0035] 粟浦激光器组，读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控 制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0036] 高非线性光纤，接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0037] 进一步地，所述组播操作具体为：
[0038] 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。
[0039] 进一步地，所述第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据。
[0040] 进一步地，所述第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数 据。
[0041] 进一步地，所述第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0042] 本申请技术方案提供的基于可变带宽光网络的全光反向复用装置包括：一个或一 个W上组播模块、第一级BV-WSS、第二级BV-WSS，W及用于控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其中，第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信 道送入组播模块；每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组 播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS;第二级BV-WSS， 用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的 子信道。
[0043] 通过本申请提供的技术方案，由于每个组播模块W及第二级BV-WSS的反向复用 功能，减少了在可变带宽光网络中，由于受到频谱连续性限制和子波带连续性限制而造成 的网络中的冲突和阻塞，解决了光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题W及提高了频谱 资源利用率；相对于非全光的现有技术方案，本申请的技术方案实现了节约成本的目的。
【附图说明】
[0044] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0045] 图1为现有的可变带宽光交换节点的两种典型结构图；
[004引图2为现有反向复用频谱分配机巧IJ示例图；
[0047] 图3为本发明基于FWM的组播技术原理图；
[0048] 图4为本发明基于可变带宽光网络的全光反向复用装置的结构示意图；
[0049] 图5为本发明一种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法的流程图；
[0050] 图6为本发明一种基于可变带宽光网络的全光反向复用技术实例图。
【具体实施方式】
[0051] 首先介绍一下本发明用到的反向复用的基本原理及组播技术基本原理。
[0052] 反向复用的概念是将一个信道拆分成几个子信道，分别进行传送。一个信道经过 反向复用之后，各个子信道可W经过多路径传送，也可W经过单路径传送，前者频谱利用率 更高，但是会引入传输时延不同的问题。目前在光网络中没有全光的反向复用技术。在专 利中采用的反向复用频谱分配技术特指全光的反向复用技术，且是经过单路径传送。
[0053] 图2所示为反向复用频谱分配机制的简单示例。在图2所示的（a)中，如果不对 来自节点1的信号进行任何处理的话，在节点3处会由于频谱冲突而产生阻塞；在（b)中， 如果采用反向复用技术将来自节点1中的冲突信道拆分成两个子信道的话，则可W避免阻 塞的发生。因此，反向复用技术可W提高频谱利用效率。
[0054] 本发明的反向复用技术是基于组播的方式来实现。
[00巧]组播技术，即将一份原始超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。组播技术有 许多种，可W基于四波混频（FWM)，也可W基于其他方式。本发明采用基于FWM的组播，它的 实现是采用粟浦光源和高非线性光纤。组播的具体的原理即为FWM的原理，即；
[0056] 当H个不同频率的光《1、《2、《3同时输入光纤时由于非线性效应，会产生频率为 ? 4、"5、Wg的光，它遵循频率关系为：
[0057] C0 4二W1+W2_W3 ;
[0058] C0 5二W2+W3_W1 ;
[0059] CO6=CO1+CO3-W2。
[0060] 该种现象叫做四波混频效应FWM。多个光源输入高非线性光纤时，其中的每H个光 源都会产生W上的效应。利用该种效应可W实现光超级信道的组播。原始超级信道和多个 粟浦光源共同输入高非线性光纤，新产生的超级信道遵循每两个粟浦光源的频率间隔差， 就能实现对原始超级信道的组播。
[0061] 本发明中采用的组播技术（参见Qien,化anxiang,etal."Experimental demonstrationof400Gb/sopticalPDM-OFDMsuperchannelmulticastingby multiple-pumpFWMinHNLF."Opticsexpress21. 8(2013) :9915-9922.)，采用高非线性光 纤（Hi曲lyNonlinearFiber,HNLF)的平行多粟浦（C〇-polarizedmultiple-pump)的四 波混频FWM效应来实现。假设M个平行粟浦能够产生化1份原始信号的拷贝，则M和N满 足W下关系：
[0062]
[0063] 其中，M个粟浦中的每2个会与原信号产生相互影响并产生2份新的拷贝。各个粟 浦之间的频率间隔满足指数递增关系（A?，2A?，4A?，8A?......)，如图3所示。其 中粟浦的频率位置和频率间隔可W任意设计，W实现拷贝信号频率位置的相对任意性。
[0064] 利用如上所述的组播的频谱复制搬移特性，可W用来实现反向复用。具体而言，在 将光超级信道进行组播之后，从每份新产生的拷贝中分别滤出一部分，得到多个子信道，然 后将它们分配到可用的频谱碎片中进行传送。
[0065] 下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0066] 图4为本发明基于可变带宽光网络的全光反向复用装置的结构示意图，包括：一 个或一个W上组播模块、第一级变带宽波长选择开关BV-WSS、第二级BV-WSS，W及用于控 制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器。
[0067] 第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块。
[0068] 较优地，第一级BV-WSS，具体用于根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复 用的信道送入组播模块。
[0069] 每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的 光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0070] 其中，每个组播模块，均具体用于根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复 用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给 第二级BV-WSS。
[0071] 较优地，组播操作具体为；将一份超级信道信号在多个波长上产 生它的拷贝。
[0072] 另外，每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，其中：
[0073] 粟浦激光器组，用于读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第 二控制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0074] 高非线性光纤，用于接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[00巧]第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位 置的子波带，组成相应的子信道。
[0076] 较优地，第二级BV-WSS，具体用于根据接收到的第H控制指令在获得的组播后的 光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0077] 在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带从而组 成相应的子信道，W便在接下来的可变带宽交换节点图1中进行交换合路，即达到插入空 闲的频谱碎片中的目的。
[0078] 进一步地，反向复用控制器，具体用于将第二控制指令分别发送给各个组播模块、 将第一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS。
[0079] 较优地，第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据；
[0080] 第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数据；
[0081] 第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0082] 该里需要说明的是，高非线性光纤是用于产生非线性效应的关键器件，由于本发 明技术方案叙述的组播功能是基于FWM的，因而需要高非线性光纤。普通光纤都会有非线 性效应，但是非线性效应的系数不同，系数越高，FWM的效应越明显，即组播的转换效率越 高，因而需要采用特制的非线性系数很高的高非线性光纤。该种光纤在市面已经很常见，非 线性系数有lOW-1/km等。
[0083] 还需要说明的是，第二级BV-WSS是根据反向复用控制器的控制指令产生的滤波 选择执行指令，反向复用控制器是根据节点控制面产生的滤波选择数据产生的控制指令。
[0084] 节点控制面是网络中现有的，它可W根据全网的光谱资源利用情况对于全光反向 复用模块的粟浦数目和粟浦间隔进行设计，使得组播产生出来的新的超级通道的子信道正 好对应于频谱碎片空隙中。本申请技术方案并不涉及节点控制面是如何对于全光反向复用 模块参数的设计(另有控制算法)，只是提供了可W实现全光反向复用的装置。
[0085] 反向复用控制器还用于接收来自节点控制面的控制信息，产生上述第一、第二、第 H控制指令，所述节点控制面的控制信息是节点控制面根据网络中业务频谱和路由信息获 得并生成的(节点控制面根据网络中业务频谱和路由信息产生控制信息，传给反向控制器， 反向控制器将其转化成控制装置的具体控制指令)，具体包括；判断哪些信道需要进行反向 复用，哪些信道不需要进行反向复用；判断出需要进行反向复用的信道需要进行几份组播， 设计出粟浦数量W及粟浦频率间隔；判断出组播后的滤波频段W及带宽。
[0086] 与现有技术相比，本发明的积极效果表现在W下几个方面：
[0087] 1、本申请的技术方案W子波带为最小单元进行反向复用，灵活拆分光超级通道， 与全光频谱变换技术相比，能充分利用光网络中由于频繁拆建链而产生的大量的细小的频 谱碎片，提高频谱资源利用率；
[0088] 2、由于充分利用BV-WSS的频率选择功能，第二级BV-WSS在行使子波带的选择功 能的同时可W行使复用功能，对于反向复用模块，无需外接额外的复用器，节约了系统的成 本和空间；
[0089] 3、与非全光的技术方案相比，本申请的技术方案采用全光方案，无需0E0转换和 额外的收发机组开销(见【背景技术】介绍)，节约了成本。
[0090] 图5为本发明一种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法的流程图，包括W下 步骤：
[0091] 步骤501，反向复用控制器控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS。
[0092] 进一步地，反向复用控制器将第二控制指令分别发送给各个组播模块、将第一控 制指令发送给第一级BV-WSS、将第H控制指令发送给第二级BV-WSS。
[0093] 其中，第一控制指令包含第一级BV-WSS的解复用数据；
[0094] 第二控制指令包含粟浦激光器组的粟浦激光的数量和频率的数据；
[0095] 第H控制指令包含第二级BV-WSS的滤波选择数据。
[0096] 步骤502,第一级BV-WSS，将需要进行反向复用的信道送入组播模块。
[0097] 较优地，第一级BV-WSS，具体根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的 信道送入组播模块。
[0098] 其中，第一级BV-WSS接收到的为第一控制指令。
[0099] 步骤503,每个组播模块，均将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0100] 进一步地，每个组播模块，均具体根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复 用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给 第二级BV-WSS。
[0101] 其中，每个组播模块均包括：粟浦激光器组和高非线性光纤，其中：
[0102] 粟浦激光器组，读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控 制指令产生相应的粟浦激光，将产生的粟浦激光送入高非线性光纤；
[0103] 高非线性光纤，接收来自于粟浦激光器组的粟浦激光W及来自于所述第一级 BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。
[0104]另外，组播操作具体为；将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。
[0105] 步骤504,第二级BV-WSS，在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于 碎片位置的子波带，组成相应的子信道。
[0106] 在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带从而组 成相应的子信道，W便在接下来的可变带宽交换节点图1中进行交换合路，即达到插入空 闲的频谱碎片中的目的。
[0107] 具体地，第二级BV-WSS接收到的为第H控制指令。
[0108] 需要说明的是，反向复用控制器还用于接收来自节点控制面的控制信息，产生上 述第一、第二、第立控制指令，所述节点控制面的控制信息是节点控制面根据网络中业务频 谱和路由信息获得并生成的(节点控制面根据网络中业务频谱和路由信息产生控制信息， 传给反向控制器，反向控制器将其转化成控制装置的具体控制指令)，具体包括：判断哪些 信道需要进行反向复用，哪些信道不需要进行反向复用；判断出需要进行反向复用的信道 需要进行几份组播，设计出粟浦数量W及粟浦频率间隔；判断出组播后的滤波频段W及带 宽。节点控制面是网络中现有的，本发明方案并不管节点控制面是如何对于全光反向复用 模块参数的设计(另有控制算法)，只是提供了可W实现全光反向复用的模块。
[0109] 下面结合附图6,给出本发明的一个具体实施例。图6为本发明一种基于可变带宽 光网络的全光反向复用技术实例图。包括W下具体实施步骤：
[0110] (1)全光反向复用装置的各个功能模块结构图及链路中的频谱占用情况如图6所 示。来自两条不同链路的光超级信道信号a、b、c、d、e(由光子波带组成）输入具有全光反 向复用功能的可变带宽交换节点中（注：W单位子波带的带宽为一个栅格，从左到右依次编 号为1到N，超级信道A与D的频谱中也位置均为8,如果直接交换，则会发生冲突。其他频 谱资源没有冲突，在位置4和12、13共有H个可用频谱碎片)。
[0111] (2)节点控制面参考网络中业务频谱和路由信息，判断超级信道A需要进行反向 复用，B、C、D、E只需要直通；超级信道A需 要进行3份组播，设计粟浦数量为2个及粟浦 频率间隔为4 ;组播后的滤波频率(位置4、12、13)W及带宽(带宽为1)，并将该些控制信 令发送给反向复用控制器。反向复用控制器根据该些信令产生具体的控制指令，并传送给 BV-WSS3、粟浦激光器组和BV-WSS4。
[0112] (2 )BV-WSS3根据来自反向复用控制器中关于信道解复用的控制指令，将需要进行 反向复用的信道(A)送入组播模块中，而无需进行反向复用的信道（B、C、D、E)进行直通。
[0113] (3)组播模块中的粟浦激光器组读取来自反向复用控制器的有关粟浦数量(此实 例为两个粟浦激光束）W及粟浦频率和功率的控制指令，产生相应的粟浦激光，与需要进行 反向复用的光通道信号一起送入高非线性光纤中。
[0114] (4 )BV-WSS4根据反向复用控制器的控制指令，对经过组播过后的信道进行滤波选 择，得到子信道A1、A2,即为恰好可W插入频谱碎片空隙内的信号。BV-WSS4同时作为复用 器将直通的信道和来自不同组播模块的反向复用信道子信道一同复用。
[0115] (5 )将经过BV-WSS4后，经过反向复用装置后的信号A1、A2、B、C、D、E送入如图6 所示的传统的可变带宽光交换模块中，将不同信道交换至指定出口中输出，完成交换的功 能。
[0116] 需要指出，虽然实例中描述的反向复用装置位于可变带宽交换节点如图6所示的 位置，但本专利不限于此，其所欲保护的方法在任何具体可变带宽交换节点结构中都可W 使用，因此都需要纳入本申请的保护范围。虽然实例的组播模块仅W采用高非线性光纤和 粟浦激光器组的FWM来说明，但本专利不仅用于此，任何采用组播加滤波选择方式对于光 超级信道进行全光反向复用的都应该列为保护范围，其所欲保护的方法在所有可W进行组 播的系统中都可W使用，比如面向服务的体系结构（S0A)器件等，因而都需要纳入保护范 围。
[0117] W上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本 发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置，其特征在于，包括：一个或一个以 上组播模块、第一级变带宽波长选择开关BV-WSS、第二级BV-WSS，以及用于控制各组播模 块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其中， 第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块； 每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超 级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS; 第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的 子波带，组成相应的子信道。2. 根据权利要求1所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述反向复用控制器，具体 用于将第二控制指令分别发送给各个组播模块、将第一控制指令发送给第一级BV-WSSjf 第三控制指令发送给第二级BV-WSS; 所述第一级BV-WSS，具体用于根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的信道 送入组播模块； 所述每个组播模块，均具体用于根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用的信 道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级 BV-WSS； 所述第二级BV-WSS，具体用于根据接收到的第三控制指令从获得的组播后的光超级信 道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。3. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述每个组播模块均包括： 泵浦激光器组和高非线性光纤，其中： 泵浦激光器组，用于读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控 制指令产生相应的泵浦激光，将产生的泵浦激光送入高非线性光纤； 高非线性光纤，用于接收来自于泵浦激光器组的泵浦激光以及来自于所述第一级BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播 后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。4. 根据权利要求1或2或3所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述组播操作具体 为： 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。5. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述第一控制指令包含第 一级BV-WSS的解复用数据。6. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述第二控制指令包含泵 浦激光器组的泵浦激光的数量和频率的数据。7. 根据权利要求2所述的全光反向复用装置，其特征在于，所述第三控制指令包含第 二级BV-WSS的滤波选择数据。8. -种基于可变带宽光网络的全光反向复用方法，其特征在于，包括： 反向复用控制器控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS; 第一级BV-WSS，将需要进行反向复用的信道送入组播模块； 每个组播模块，均将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信 道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS; 第二级BV-WSS，在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波 带，组成相应的子信道。9. 根据权利要求8所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述反向复用控制器，将第 二控制指令分别发送给各个组播模块、将第一控制指令发送给第一级BV-WSS、将第三控制 指令发送给第二级BV-WSS; 所述第一级BV-WSS，具体根据接收到的第一控制指令将需要进行反向复用的信道送入 组播模块； 所述每个组播模块，均具体根据接收到的第二控制指令将需要进行反向复用的信道 进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级 BV-WSS； 所述第二级BV-WSS，具体根据接收到的第三控制指令在获得的组播后的光超级信道中 选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。10. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述每个组播模块均包 括：泵浦激光器组和高非线性光纤，其中： 泵浦激光器组，读取接收到的来自反向复用控制器的第二控制指令，根据第二控制指 令产生相应的泵浦激光，将产生的泵浦激光送入高非线性光纤； 高非线性光纤，接收来自于泵浦激光器组的泵浦激光以及来自于所述第一级BV-WSS的需要进行反向复用的信道，将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光 超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS。11. 根据权利要求8或9或10所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述组播操作具 体为： 将一份超级信道信号在多个波长上产生它的拷贝。12. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述第一控制指令包含第 一级BV-WSS的解复用数据。13. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述第二控制指令包含泵 浦激光器组的泵浦激光的数量和频率的数据。14. 根据权利要求9所述的全光反向复用方法，其特征在于，所述第三控制指令包含第 二级BV-WSS的滤波选择数据。
【专利摘要】本发明公开了一种基于可变带宽光网络的全光反向复用装置及方法，其中该装置包括：一个或一个以上组播模块、第一级BV-WSS、第二级BV-WSS，以及用于控制各组播模块、第一级BV-WSS及第二级BV-WSS的反向复用控制器，其中，第一级BV-WSS，用于将需要进行反向复用的信道送入组播模块；每个组播模块，均用于将需要进行反向复用的信道进行组播操作，获得组播后的光超级信道，将获取的组播后的光超级信道发送给第二级BV-WSS；第二级BV-WSS，用于在获得的组播后的光超级信道中选择频谱位置对应于碎片位置的子波带，组成相应的子信道。该装置解决了光网络中的业务冲突和阻塞率上升的问题，实现了提高频谱资源利用率。
【IPC分类】H04B10/25, H04J14/00
【公开号】CN104901760
【申请号】CN201410077211
【发明人】李巨浩, 许莹莹, 何永琪, 周伟勤, 沈百林, 廖屏
【申请人】中兴通讯股份有限公司, 北京大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【公告号】WO2015131502A1
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