一種基于可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)的全光反向復(fù)用裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種基于可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)的全光反向復(fù)用裝 置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，核也網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流量正呈現(xiàn)指數(shù)型增長(zhǎng)，另一方面，新型 的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用巧日交互式網(wǎng)絡(luò)電視、云計(jì)算等）對(duì)帶寬的需求具有不可預(yù)測(cè)性。W上兩方面 因素驅(qū)動(dòng)著光網(wǎng)絡(luò)朝著靈活、動(dòng)態(tài)、高效的方向發(fā)展。在該種背景下，近年來業(yè)界提出了可 變帶寬光網(wǎng)絡(luò)（Elastic化ticalNetworking)的概念，它克服了傳統(tǒng)波分復(fù)用技術(shù)（WDM) 光網(wǎng)絡(luò)粗粒度、固定柵格的限制，可W動(dòng)態(tài)靈活的分配帶寬資源，能夠承載從亞波長(zhǎng)級(jí)到超 波長(zhǎng)級(jí)的業(yè)務(wù)需求，極大的提高了頻譜資源的利用率。
[0003] 從物理層角度來看，實(shí)現(xiàn)可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)包含兩方面的關(guān)鍵技術(shù)；可變速率收發(fā) 機(jī)、可變帶寬光交換。其中，前者的關(guān)鍵在于利用光正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM)或者奈奎斯特 波分復(fù)用技術(shù)（NyquistWDM)等技術(shù)產(chǎn)生帶寬可變的光超級(jí)信道（superchannel)，而后者 的關(guān)鍵在于新型的可變帶寬光交換器件被用于節(jié)點(diǎn)的全光交換。光OFDM或者NyquistWDM 超級(jí)信道W子波帶為單位，由若干個(gè)子波帶合成一段頻譜連續(xù)的通道，其帶寬靈活可變，頻 譜利用率更高。另一方面，基于娃基液晶（LCoS)技術(shù)的可變帶寬波長(zhǎng)選擇開關(guān)（BV-WSS， Bandwi化h-Vari油leWavelength-SelectiveSwitch)最近被廣泛用作交換單兀來實(shí)現(xiàn)可 變帶寬的光交換，它可W靈活的調(diào)節(jié)交換粒度，交換窗口從細(xì)粒度(小于50GHz的標(biāo)準(zhǔn)WDM 柵格）到粗粒度靈活可調(diào)，而且中也頻率可調(diào)，因此可W實(shí)現(xiàn)靈活可變的頻譜分配。典型 的可變帶寬光交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖1所示，不同帶寬的光超級(jí)信道可W在節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靈活的交 換，圖1中（a)為選擇匯聚結(jié)構(gòu)，（b)為廣播選擇結(jié)構(gòu)。
[0004] 從頻譜分配的角度來看，與WDM相比，可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)頻譜分配粒度更靈活?？勺?帶寬光網(wǎng)絡(luò)采用路由選擇和頻譜資源分配（routingandspectrumassignment,RSA)方 式，網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)體從波長(zhǎng)轉(zhuǎn)向頻譜。與傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)中的路由和波長(zhǎng)資源分配（routingand wavelengthassignment,RWA)方式相比，RSA具有更高的復(fù)雜度和更大的挑戰(zhàn)性。RSA需 要考慮2個(gè)限制條件；頻譜連續(xù)性和子波帶連續(xù)性限制。在RWA中存在波長(zhǎng)連續(xù)性限制，即 同一條路由上分配的波長(zhǎng)必須是連續(xù)的，與之類似，在RSA中存在頻譜連續(xù)性限制，即同一 條路由上業(yè)務(wù)的頻譜資源要保持一致。子波帶連續(xù)性限制是指同一業(yè)務(wù)的各個(gè)子波帶之間 在頻譜上是連續(xù)的。由于不同業(yè)務(wù)到達(dá)的時(shí)間間隔，業(yè)務(wù)持續(xù)時(shí)間具有很大的不確定性，經(jīng) 過一段時(shí)間后頻譜資源狀態(tài)將變得無法確定，因此會(huì)出現(xiàn)很多頻譜資源碎片。而該些頻譜 碎片通過一段時(shí)間的積累，形成了雜亂無章的碎片群，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源是極大的浪費(fèi)，同時(shí)又造 成光網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)沖突和阻塞率上升的問題。
[0005] 對(duì)于可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)中由于碎片引起的頻譜沖突問題，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有在物理 層和網(wǎng)絡(luò)層分別被提出的應(yīng)對(duì)策略。該些策略分為非全光和全光兩類：
[0006] (1)非全光的方式主要包括Make-before-break(MBB)策略和頻譜分割策略等。MBB 策略(參見T.hkagi，etal.，ECOC，paperMo2K3,Sept. 2011.)是在發(fā)生沖突的頻譜業(yè)務(wù)中 采用額外的收發(fā)機(jī)組，調(diào)整業(yè)務(wù)的頻譜位置，對(duì)系統(tǒng)而言該種采用額外收發(fā)機(jī)組的方式會(huì) 增加成本。頻譜分割策略(參見XiaM,ProiettiR,D址IfortS,etal.Splitspectrum:a multi-channelapproachtoelasticopticalnetworking[J].Opticsexpress, 2012, 20 (28) :29143-29148.)是在電域中將大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流分成許多小的業(yè)務(wù)流，并將它們分別映 射到離散光載波中，W利用粒度更小和分布更分散的碎片資源，達(dá)到提高頻譜資源利用率 的目的，但該需要大量離散的光源作為承載小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的光載波，造價(jià)昂貴。
[0007] (2)全光的方式主要包括全光頻譜變換等。最接近本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)該是 全光頻譜變換（參見GeislerDJ,YinY,WenK,etal.Demonstrationofspectral defragmentationinflexiblebandwidthopticalnetworkingbyFWM[J].Photonics TechnologyLetters,I邸E，2011，23 (24) : 1893-1895.)，它是在中間節(jié)點(diǎn)將光超級(jí)信道進(jìn) 行整體的頻譜搬移，放到網(wǎng)絡(luò)中可用的頻譜資源段中去，但是一旦網(wǎng)絡(luò)中的空閑頻譜碎片 過于細(xì)小過于分散，其寬度不足W放置相應(yīng)寬度光超級(jí)信道時(shí)，該種方式便失效了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)的全光反向復(fù)用裝置及 方法，能夠解決光網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)沖突和阻塞率上升的問題，同時(shí)能夠提高頻譜資源利用率， 達(dá)到節(jié)約成本的目的。
[0009] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種基于可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)的全光反向 復(fù)用裝置，包括：一個(gè)或一個(gè)W上組播模塊、第一級(jí)變帶寬波長(zhǎng)選擇開關(guān)BV-WSS、第二級(jí) BV-WSS，W及用于控制各組播模塊、第一級(jí)BV-WSS及第二級(jí)BV-WSS的反向復(fù)用控制器，其 中，
[0010] 第一級(jí)BV-WSS，用于將需要進(jìn)行反向復(fù)用的信道送入組播模塊；
[0011] 每個(gè)組播模塊，均用于將需要進(jìn)行反向復(fù)用的信道進(jìn)行組播操作，獲得組播后的 光超級(jí)信道，將獲取的組播后的光超級(jí)信道發(fā)送給第二級(jí)BV-WSS;
[0012] 第二級(jí)BV-WSS，用于在獲得的組播后的光超級(jí)信道中選擇頻譜位置對(duì)應(yīng)于碎片位 置的子波帶，組成相應(yīng)的子信道。
[0013] 進(jìn)一步地，所述反向復(fù)用控制器，具體用于將第二控制指令分別發(fā)送給各個(gè)組播 模塊、將第一控制指令發(fā)送給第一級(jí)BV-WSS、將第H控制指令發(fā)送給第二級(jí)BV-WSS;
[0014] 所述第一級(jí)BV-WSS，具體用于根據(jù)接收到的第一控制指令將需要進(jìn)行反向復(fù)用的 信道送入組播模塊；
[0015] 所述每個(gè)組播模塊，均具體用于根據(jù)接收到的第二控制指令將需要進(jìn)行反向復(fù)用 的信道進(jìn)行組播操作，獲得組播后的光超級(jí)信道，將獲取的組播后的光超級(jí)信道發(fā)送給第 二級(jí)BV-WSS;
[0016] 所述第二級(jí)BV-WSS,具體用于根據(jù)接收到的第H控制指令從獲得的組播后的光超 級(jí)信道中選擇頻譜位置對(duì)應(yīng)于碎片位置的子波帶，組成相應(yīng)的子信道。
[0017] 進(jìn)一步地，所述每個(gè)組播模塊均包括：粟浦激光器組和高非線性光纖，
[001引其中：
[0019] 粟浦激光器組，用于讀取接收到的來自反向復(fù)用控制器的第二控制指令，根據(jù)第 二控制指令產(chǎn)生相應(yīng)的粟浦激光，將產(chǎn)生的粟浦激光送入高非線性光纖；
[0020] 高非線性光纖，用于接收來自于粟浦激光器組的粟浦激光W及來自于所述第一級(jí) BV-WSS的需要進(jìn)行反向復(fù)用的信道，將需要進(jìn)行反向復(fù)用的信道進(jìn)行組播操作，獲得組播 后的光超級(jí)信道，將獲取的組播后的光超級(jí)信道發(fā)送給第二級(jí)BV-WSS。
[0021] 進(jìn)一步地，所述組播操作具體為：
[0022] 將一份超級(jí)信道信號(hào)在多個(gè)波長(zhǎng)上產(chǎn)生它的拷貝。
[0023] 進(jìn)一步地，所述第一控制指令包含第一級(jí)BV-WSS的解復(fù)用數(shù)據(jù)。
[0024] 進(jìn)一步地，所述第二控制指令包含粟浦激光器組的粟浦激光的數(shù)量和頻率的數(shù) 據(jù)。
[00巧]進(jìn)一步地，所述第H控制指令包含第二級(jí)BV-WSS的濾波選擇數(shù)據(jù)。
[0026] 本發(fā)明還公開了一種基于可變帶寬光網(wǎng)絡(luò)的全光反向復(fù)用方法，包括：反向復(fù)用 控制器控制各組播模塊、第一級(jí)BV-WSS及第二級(jí)BV-WSS;
[0027] 第一級(jí)BV-WSS,將需要進(jìn)行反向復(fù)用的信道送入組播模塊；
[0028] 每個(gè)組播模塊，均將需要進(jìn)行反向復(fù)用的信道進(jìn)行組播操作，獲得組播后的光超 級(jí)信道，將