專利名稱：共路副載波復用光標記方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種共路副載波復用光標記方法，解決光標記交換通信網(wǎng)中光標記信息的發(fā)送、傳輸、提取與重寫，屬光通信技術領域。
光標記的產(chǎn)生、傳輸、提取和插入技術是光標記交換網(wǎng)絡的核心技術。目前已有多種光標記技術方案，如Shun Yao，Sudhir Dixit等人在IEEECommunications Magazine Vol.38，No.2 February 2000“Advances inphotonic packet switchingan overview”的文章中報道的時域光標記，該光標記方法是將標記信息與載荷信息在時域上分開，標記信息和載荷信息之間設置保護時間以便標記信息的提取和重新插入，這種方法的缺點是交換節(jié)點需要復雜的同步結構，組網(wǎng)技術難度大。Kapil V.Shrikhande，Ian M.White等人在IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS，VOL.18，NO.10，OCTOBER 2000，“HORNETA Packet-Over-WDM Multiple Access MetropolitanArea Ring Network”的文章中報道的副載波復用光標記(可看作隨路副載波復用光標記)，該光標記方法是在電域將標記信息與基帶數(shù)據(jù)進行頻分復用后，再將混合電信號調制在光載波上，這種方法的主要優(yōu)點是標記信號和載荷信號可同時發(fā)送，兩者之間不需保護時間，大大降低了網(wǎng)絡結點對同步的要求，簡化了網(wǎng)絡的設計與控制協(xié)議。缺點是副載波調制會對載荷信號有影響，難以對標記信號進行完全擦除，從而產(chǎn)生功率代價，對多節(jié)點、需多次擦寫的通信網(wǎng)，該技術存在一定的局限性，尤其是對信噪比等參數(shù)要求特別高的10Gb/s、40Gb/s高速率信號。其它還有多波長光標記，專用控制波長通道，高強度脈沖光標記、電光調制光標記等。多波長光標記是在國際電聯(lián)規(guī)定的波長間隔內，采用多個波長傳送標記信號，光譜在頻域上可以是分離的，也可以是重疊的，該技術的缺點是波長資源利用率低，由于標記與載荷在頻域內可以是重疊的，因此，在標記與載荷之間仍需保護間隔。另外，在規(guī)模組網(wǎng)時，該技術存在成本高，節(jié)點設計復雜等問題。專用控制波長通道，一般是采用專用的1510nm波長作為網(wǎng)絡的標記與控制信息的通道，用來傳送光標記信息，這種技術也需要復雜的同步機制。采用高強度脈沖光標記和電光調制光標記技術分別是利用半導體光放大器的非線性效應及電光晶體的電光效應，存在一些固有的缺陷，在通信組網(wǎng)中較難實際應用。
從已發(fā)表的資料看，各種光標記技術或者需要復雜的同步結構，增加了網(wǎng)絡設計的復雜度，或在對標記信息的調制、傳輸、提取與重寫過程中對載荷產(chǎn)生影響，增加載荷的功率代價等問題，都具有一定的缺陷。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術方案中，將光標記通信網(wǎng)絡中的某些波長固定分配為標記波長，并在標記波長上進一步采用副載波復用技術，實現(xiàn)多個并行的共路標記通道。各標記通道對各載荷波長是共享的，每數(shù)據(jù)包當其標記信息發(fā)送完后，便釋放對該標記通道的占用，以便其他數(shù)據(jù)包的標記信息發(fā)送，因此，各標記通道在時域上可并行同時發(fā)送多個數(shù)據(jù)包的標記；同時，單個標記通道是時分復用的，在不同的時間內可用來傳送不同的數(shù)據(jù)包標記。標記信息通過數(shù)據(jù)波長標識域與其相應的數(shù)據(jù)包相對應，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的交換與新標記的插入。標記信息通過在標記數(shù)據(jù)包中設置其對應數(shù)據(jù)包的調制波長信息(可稱為波長標識域)來建立標記信息與其對應的數(shù)據(jù)包的聯(lián)系，而數(shù)據(jù)載荷波長和標記通道并沒有確定的對應關系，對承載有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)載荷波長來說，可以使用任何一個空閑的標記通道。
本發(fā)明的方法可按如下步驟進行(1)在進行網(wǎng)絡設計時，選定可利用的網(wǎng)絡波長資源中的一個或幾個波長通道固定作為承載標記信息的波長通道。由于這些波長是以共路的形式承載與調制在不同數(shù)據(jù)波長通道上數(shù)據(jù)包相對應的標記信息，因此，稱這些波長通道為共路標記波長，其他波長作為數(shù)據(jù)載荷波長。可利用的波長資源目前主要是指1530nm至1560nm的C波段和1560nm至1610nm的L波段，潛在的波長資源為1300nm至1700nm近400nm的帶寬范圍，有可能實現(xiàn)1000個以上波長通道。
(2)將數(shù)據(jù)包的標記信息，調制在電副載波上，多個不同載頻的副載波，構成多個頻域上分離，時域上可并行傳輸?shù)臉擞浲ǖ?。副載波的載頻間隔應大于標記通道調制速率，以免標記通道之間會產(chǎn)生頻譜重疊而干擾接收。標記信息的調制方式采用振幅鍵控(ASK)、移相鍵控(PSK)及其衍生數(shù)字調制方式。
(3)采用電功率混合器將各副載波通道輸出信號相加形成一路電信號調制標記波長，從而轉換成光信號傳輸。對于沒有標記信息傳送的通道，控制其輸出為零。光調制方式對調制頻率低于2.5GHz時可采用便宜的直接光調制，當存在調制頻率高于2.5GHz時需采用電吸收或鈮酸鋰外調制方式。
(4)將要轉發(fā)的載荷數(shù)據(jù)調制在載荷波長上，轉換成光信號，以便與對應標記信息同時傳輸。
(5)利用光波分復用器將承載有標記信息的標記波長與承載有載荷數(shù)據(jù)的載荷波長合在一起，并耦合進同一根光纖中傳輸。傳輸光纖為單模光纖。波長通道間隔應符合國際和國內相關標準。
(6)在交換節(jié)點輸入端，利用波分解復用器將標記波長與載荷數(shù)據(jù)波長進行分離，將標記波長送到節(jié)點控制單元，通過光電二極管接收并經(jīng)前置放大，將標記波長光信號變換為含有多路副載波的電混合信號；載荷波長送往光交換單元進行光交換處理。
(7)將光電轉換解調出的多個副載波復用的混合信號，用通帶中心頻率分別為各副載波頻率的多個帶通濾波器實現(xiàn)各個副載波信號的分離。分離后的各單路副載波分別攜帶有各自標記通道的標記信息，通過外差同步或異步解調便可提取出承載的標記信息。
(8)當新的標記需要發(fā)送時，選擇任一空閑標記通道，將新的標記信息按步驟(2)至(3)調制到選定副載波通道上，經(jīng)電功率混合器相加后調制到標記波長上，與實現(xiàn)交換后的載荷波長波分復用在一起傳輸，從而實現(xiàn)新標記的插入過程。
與現(xiàn)有的其他光標記技術相比，本發(fā)明具有多方面的優(yōu)點，最明顯的一點是由于在交換節(jié)點不需對光數(shù)據(jù)包進行同步對準，因此，網(wǎng)絡交換節(jié)點的輸入端不需復雜的光數(shù)據(jù)包同步結構，網(wǎng)絡設計時也不需考慮精確的時隙對準與分配問題，極大地簡化了網(wǎng)絡設計與網(wǎng)絡控制的復雜性，使得網(wǎng)絡的設計與控制操作非常簡單；另外，由于標記波長與數(shù)據(jù)載荷波長是光的頻分復用，采用具有光濾波功能的器件便可實現(xiàn)標記通道與載荷數(shù)據(jù)的分離，標記的重寫只需標記處理單元將標記信息調制在對應的標記通道，利用電的副載波復用及光波分復用器或耦合器簡單合波便可實現(xiàn)新的光標記信息的插入，同時，不會對載荷數(shù)據(jù)的傳輸產(chǎn)生影響。整個標記方法實現(xiàn)簡單，器件技術成熟；同時，網(wǎng)絡波長資源的利用率也非常高。結合網(wǎng)絡拓撲、網(wǎng)絡負載等情況對載荷通道數(shù)和標記通道的比例進行優(yōu)化設計，還可避免因為標記資源競爭而導致的丟包現(xiàn)象。
本發(fā)明共路副載波復用光標記方法的標記產(chǎn)生、傳輸、提取與重寫是利用光與電的頻分復用的原理，直接在光域和電域利用帶通濾波器件便可實現(xiàn)光標記的提取與重寫，技術簡單、成熟，易于實現(xiàn)；另外，由于標記波長是確定的，可極大地簡化網(wǎng)絡設計與控制的復雜性，同時，網(wǎng)絡波長資源的利用率也非常高，是一種非常理想的光標記方法。
權利要求
1.一種共路副載波復用光標記方法，其特征在于包括如下步驟(1)選定網(wǎng)絡中一個或幾個波長通道固定作為承載標記信息的共路標記波長通道，其他波長作為數(shù)據(jù)載荷波長；(2)將數(shù)據(jù)包的標記信息調制在電副載波上，不同載頻的副載波構成頻域上分離、時域上可并行傳輸?shù)臉擞浲ǖ?，副載波的載頻間隔大于標記通道信息速率；(3)將各副載波通道輸出信號相加形成一路電信號調制標記波長，轉換成光信號傳輸，對于沒有標記信息傳送的通道，控制其輸出為零；(4)將要轉發(fā)的載荷數(shù)據(jù)調制在載荷波長上，轉換成光信號，以便與對應標記信息同時傳輸；(5)利用光波分復用器將承載有標記信息的標記波長與承載有載荷數(shù)據(jù)的載荷波長合在一起，并耦合進同一根光纖中傳輸；(6)在交換節(jié)點輸入端，利用波分解復用器將標記波長與載荷數(shù)據(jù)波長進行分離，并將標記波長光信號經(jīng)光電變換為含有多路副載波的電混合信號，將載荷波長送往光交換單元進行光交換處理；(7)將光電轉換解調出的多個副載波復用的混合信號，通過帶通濾波器實現(xiàn)各個副載波信號的分離，并分別解調出承載的標記信息；(8)當新的標記需要發(fā)送時，選擇任一空閑標記通道，將新的標記信息按步驟(2)至(3)調制到選定副載波通道上，經(jīng)電功率混合器相加后調制到標記波長上，與實現(xiàn)交換后的載荷波長波分復用在一起傳輸，實現(xiàn)新標記的插入過程。
2.如權利要求1所說的共路副載波復用光標記方法，其特征在于將數(shù)據(jù)包的標記信息調制在電副載波上的調制方式采用振幅鍵控、移相鍵控及其衍生數(shù)字調制方式。
3.如權利要求1所說的共路副載波復用光標記方法，其特征在于將各副載波通道輸出信號相加形成一路電信號調制標記波長時，對調制頻率低于2.5GHz時采用直接光調制，對調制頻率高于2.5GHz時采用電吸收或鈮酸鋰外調制方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共路副載波復用光標記方法,將光標記通信網(wǎng)絡中的某些波長固定分配為標記波長,并在標記波長上進一步采用副載波復用技術,實現(xiàn)多個并行的共路標記通道。各標記通道對各載荷波長是共享的,在時域上可并行同時發(fā)送多個數(shù)據(jù)包的標記。標記信息通過數(shù)據(jù)波長標識域與其相應的數(shù)據(jù)包相對應,并實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的交換與新標記的插入。本發(fā)明利用光與電的頻分復用的原理,直接在光域和電域利用帶通濾波器件實現(xiàn)光標記的提取與重寫,技術簡單、成熟,易于實現(xiàn),網(wǎng)絡波長資源的利用率非常高。本發(fā)明可應用于包括多協(xié)議標記交換網(wǎng)、光突發(fā)交換網(wǎng)、光包交換網(wǎng)等各類光標記交換通信網(wǎng)。
文檔編號H04B10/12GK1383277SQ0211206
公開日2002年12月4日 申請日期2002年6月13日 優(yōu)先權日2002年6月13日
發(fā)明者肖鵬程, 曾慶濟 申請人:上海交通大學