專利名稱：波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光分組交換系統(tǒng)，尤其涉及一種基于光波長(zhǎng)和偏振態(tài)混合標(biāo) 記的光分組交換系統(tǒng)，解決了光分組的光信頭構(gòu)成、路由信息承載及交換信息 處理等問(wèn)題，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在已開展研究的光交換技術(shù)中，按交換方式的不同，通常將光交換技術(shù)分 為3類，光線路交換OCS(Optical Circuit Switching),光分組(包)交換OPS(Optical Packet Switching)和介于二者之間的光突發(fā)交換OBS(Optical Burst Switching)。較 早研究的光交換模式是光線路交換，基本交換單元呼叫，整個(gè)一次呼叫的帶寬 保留在雙進(jìn)程中。它的主要缺陷是，在數(shù)據(jù)傳送之前必須首先建立波長(zhǎng)路由通 道，且通道波長(zhǎng)一直被占用，直至一次呼叫完成才被釋放。光突發(fā)交換(OBS)中， 信號(hào)被分成包含路由信息的控制分組和承載業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分組。控制分組的控制 信息通過(guò)路由器電子處理而數(shù)據(jù)分組不經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換直接在端到端的透明傳輸 信道中傳輸。OBS的通信帶寬只需單向保留，交換粒度優(yōu)于光線路交換，但控 制信息需要占用額外的信道資源。更為理想的是光分組交換技術(shù)(OPS)， OPS將 光信息分成固定的光載荷和承載路由信息的光信頭，構(gòu)成具有固定格式的光分 組進(jìn)行傳送，它是一種無(wú)連接(Connectionless)自路由(Self-routing)的傳輸方式， 信息發(fā)送前不必等待直接發(fā)送，在光交換節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行存貯轉(zhuǎn)發(fā)(S&F)，在目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)將各分組排序恢復(fù)原始數(shù)據(jù)流。該技術(shù)試圖直接在光層上實(shí)現(xiàn)小粒度的分組 交換，具有少的開銷、高的帶寬利用率、傳送信息格式透明等優(yōu)點(diǎn)。
隨著多協(xié)議標(biāo)記交換MPLS(Multi-Protocol Label Switching)技術(shù)的發(fā)展，人們 將標(biāo)記交換的思想引入OPS，將光分組(Optical Packet)分成攜帶路由信息的光信 頭(Optical Header)和時(shí)間長(zhǎng)度固定的光包(Optical Payload)，光分組在OPS交換節(jié) 點(diǎn)完成光信頭(標(biāo)記)的識(shí)別和路由查找，更新(交換)后的光信頭與光包(載
荷)形成新的光分組繼續(xù)進(jìn)入下一級(jí)光網(wǎng)絡(luò)傳輸。這種方式的光標(biāo)記在電域內(nèi)完 成識(shí)別和處理，載荷在整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)中透明傳輸。現(xiàn)在報(bào)道光標(biāo)記交換技術(shù)研究的 文章也非常多，其研究成果引起廣泛關(guān)注。值得注意的是一種多波長(zhǎng)光標(biāo)記方式 的光分組交換的方法。Shilin Xiao等人在《正EE Photonics Technology Letters》(電 氣和電子工程師協(xié)會(huì)光子技術(shù)快報(bào))2003， 15(4):605-607上發(fā)表的"Realizationof Multi-wavelength Label Optical Packet Switching"(多波長(zhǎng)標(biāo)記光分組交換的實(shí)現(xiàn)) 提出了一種帶內(nèi)波長(zhǎng)標(biāo)記的OPS技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方法，并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的光標(biāo) 記交換系統(tǒng)。
在該系統(tǒng)中，光信頭由若干具有不同波長(zhǎng)的光脈沖組成，這些光脈沖的不同 組合代表了不同的路由信息。這種光信頭中光脈沖的波長(zhǎng)與光包的載波屬于同一 波長(zhǎng)信道，不占用額外的波長(zhǎng)資源。在交換節(jié)點(diǎn)處，通過(guò)對(duì)光信頭中光脈沖不同 波長(zhǎng)組合的判決實(shí)現(xiàn)光波路由選擇。由于構(gòu)成光信頭的光脈沖的標(biāo)記波長(zhǎng)只能在 通信信道通帶內(nèi)取值，且不同波長(zhǎng)的光脈沖要占用一定帶寬，過(guò)多的波長(zhǎng)標(biāo)記會(huì) 在相互之間引起串繞，這就限制了可用以標(biāo)記的脈沖的數(shù)目，致使光信頭可攜帶 的信息量受限。
光除了幅度、相位、頻率之外還有一個(gè)特性就是偏振。偏振光可以分為橢 圓偏振光和線偏振光。如果光在傳播過(guò)程中，只存在某一確定方向的振動(dòng)，這 種光稱為線偏振光。橢圓偏振光可以分解為任意兩個(gè)方向互相垂直的線偏振光， 當(dāng)這兩個(gè)分量振幅相等時(shí)就是圓偏振光。根據(jù)光的偏振特性，近年來(lái)提出了一 種稱為偏振移位鍵控(POLSK)的數(shù)字傳輸技術(shù)，它通過(guò)調(diào)整外部偏振控制器產(chǎn)生 兩個(gè)正交的偏振態(tài)，分別代表數(shù)據(jù)'T'和"O"，通過(guò)調(diào)制傳輸信號(hào)的兩個(gè)線性正交 偏振態(tài)，進(jìn)行信息傳輸。Sergio Benedetto在《IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS》VOL.40，NO.4，APRIL1992上發(fā)表的"Theory of Polarization Shift Keying Modulation，，上闡述了偏振態(tài)移位鍵控(Polarization Shift Keying, PolSK)技術(shù)的原理。偏振移位鍵控技術(shù)有受光源相位噪聲影響很小、能有效的抑 制光纖傳輸過(guò)程中的非線性效應(yīng)的特點(diǎn)，但該技術(shù)因?yàn)楣饫w偏振態(tài)色散的影響， 偏振信息在光纖中長(zhǎng)距離傳輸后偏振方向會(huì)發(fā)生變化，且其接收機(jī)(Stokes接收
機(jī))結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要接收模塊偏振軸和發(fā)送模塊偏振軸方向一致，實(shí)現(xiàn)難 度大，在一定程度上限制了這種調(diào)制方式在高速數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光 分組交換系統(tǒng)，提高光信頭可攜帶的信息量，從而提升整個(gè)光標(biāo)記交換網(wǎng)絡(luò)的 性能。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明以光信頭承載路由信息，用波長(zhǎng)和偏振態(tài)共同作 為標(biāo)記參數(shù)。在光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)中光標(biāo)記控制模塊的統(tǒng)一控制下，波長(zhǎng)標(biāo) 記產(chǎn)生模塊輸出的不同波長(zhǎng)的光脈沖在偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊進(jìn)行偏振標(biāo)記加載， 攜帶波長(zhǎng)和偏振信息的光信頭和光包經(jīng)過(guò)定時(shí)和波分復(fù)用后發(fā)送到核心節(jié)點(diǎn)， 波長(zhǎng)標(biāo)記探測(cè)模塊分離出光信頭的不同波長(zhǎng)的光脈沖，再經(jīng)偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊 檢測(cè)其攜帶的路由信息。光標(biāo)記核心控制單元通過(guò)得到的路由信息控制光開關(guān) 交換矩陣進(jìn)行光包交換。
本發(fā)明的方案具體描述如下
系統(tǒng)包括光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)和光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)。其連接關(guān)系為用 于演示的計(jì)算機(jī)用戶終端通過(guò)電纜連接光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)，光標(biāo)記交換邊緣 節(jié)點(diǎn)通過(guò)光纖與光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)相連，光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)與光標(biāo)記交換 核心節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)光纖互連。
光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)主要功能模塊包括電子輸入輸出線卡、光包打包拆 包處理器、光標(biāo)記控制模塊、波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊、偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊和波分復(fù) 用器。電子輸入輸出線卡與用戶終端連接，電子輸入輸出線卡的輸出分別連接 光包打包拆包處理器和光標(biāo)記控制模塊，電子輸入輸出線卡的輸出連接光標(biāo)記 控制模塊，光包打包拆包處理器的控制信號(hào)輸出和光包輸出分別連接光標(biāo)記控 制模塊及波分復(fù)用器，光標(biāo)記控制模塊的輸出分別與波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊及偏振 標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連接，波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出與偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連接， 偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出連接到波分復(fù)用器，波分復(fù)用器的輸出連接到光標(biāo)記 交換核心節(jié)點(diǎn)。
光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊包括波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊、由若干個(gè) 單路光偏振檢測(cè)單元構(gòu)成的偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊、光標(biāo)記核心控制單元、光開關(guān) 交換矩陣、光標(biāo)記產(chǎn)生模塊和輸出波分復(fù)用器；波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊與光標(biāo)記邊 緣節(jié)點(diǎn)的輸出相連，波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊將光信頭和光包分離，光信頭輸出連接 到偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊，光包輸出連接到光開關(guān)交換矩陣，偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊與 光標(biāo)記核心控制單元相連接，光標(biāo)記核心控制單元的路由控制輸出連接到光開 關(guān)交換矩陣，同時(shí)光標(biāo)記核心控制單元控制光標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生下一路光信頭 的輸出，光開關(guān)交換矩陣輸出的光包和由光標(biāo)記產(chǎn)生模塊的新的光信頭一起連 接到輸出波分復(fù)用器。
本發(fā)明方案中采用了一種新型的光信頭的標(biāo)記方式，即光信頭所攜帶的信 息由信道帶內(nèi)光脈沖的波長(zhǎng)和偏振態(tài)組成。波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記光交換的光分組 的構(gòu)成描述如下在時(shí)域上，光信頭和光包有先后次序，每一個(gè)光信頭攜帶其 對(duì)應(yīng)光包的路由信息。攜帶有效通信信息的光包工作于某一指定波長(zhǎng)的載波，
如符合ITUT規(guī)定的DWDM波長(zhǎng)系列中的波長(zhǎng)^ 。光信頭所攜帶的路由信息由
光脈沖的波長(zhǎng)和偏振態(tài)組成，光信頭脈沖波長(zhǎng)是指與光包在同一通信信道內(nèi)的 波長(zhǎng)，作為偏振標(biāo)記的偏振態(tài)是指圓偏振態(tài)或線偏振態(tài)，每一個(gè)光信頭由若干 不同波長(zhǎng)的光脈沖組成，每一個(gè)光脈沖有一種偏振態(tài)。
在光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)，電子輸入輸出線卡將用戶終端業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)信息 輸至光包打包拆包處理器，同時(shí)將業(yè)務(wù)流的路由信息通知到光標(biāo)記控制模塊。 光標(biāo)記控制模塊根據(jù)輸入的業(yè)務(wù)流的路由信息，控制波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊和偏振 標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的由不同波長(zhǎng)的光脈沖及其偏振態(tài)共同組成的光信頭， 光包打包拆包處理器每產(chǎn)生一個(gè)光包就發(fā)送一個(gè)信號(hào)通知光標(biāo)記控制模塊，將 經(jīng)嚴(yán)格排隊(duì)和定時(shí)控制后的光信頭連同光包一起接入波分復(fù)用器，復(fù)用產(chǎn)生的 光分組通過(guò)光纖發(fā)送至遠(yuǎn)端光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)。
在光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)，波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊將到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)的光分組的光 信頭和光包分離，組成光信頭的不同波長(zhǎng)的光信號(hào)輸入到偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊， 這些承載著路由信息的光信號(hào)通過(guò)偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊檢測(cè)其中的偏振信息，再
將偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊輸出完整的光路由信息到核心控制單元；光標(biāo)記核心控制 單元根據(jù)探測(cè)到的光路由信息控制光開關(guān)交換矩陣，完成光包的交換，同時(shí)控 制與之相連的光標(biāo)記產(chǎn)生單元，由光標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生下一跳光信頭；光包通 過(guò)光開關(guān)交換矩陣后再與新的光信頭一起接入對(duì)應(yīng)輸出端口的波分復(fù)用器，波 分復(fù)用器的輸出端口連接到目的節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明通過(guò)在波長(zhǎng)標(biāo)記中引入特殊光偏振態(tài)的方法，大幅度提高了信頭可 攜帶的信息量，n個(gè)波長(zhǎng)所能攜帶的信息將擴(kuò)大1.5M咅，提升了整個(gè)光標(biāo)記交換 網(wǎng)絡(luò)的性能，同時(shí)保留了多波長(zhǎng)光標(biāo)記交換方法不需占用額外的波長(zhǎng)資源，光 信頭容易進(jìn)行處理等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能有效降低因?yàn)殚L(zhǎng)距離光纖傳輸引起的偏振 軸方向變化所帶來(lái)的影響，因?yàn)槭褂玫钠駱?biāo)記是線偏振態(tài)和圓偏振態(tài)，在一 定程度上克服了傳輸中偏振軸方向會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)的不足。并能隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā) 展，很好地和現(xiàn)有標(biāo)記交換技術(shù)融合，平滑過(guò)渡到理想的光分組交換技術(shù)，可 以較快實(shí)用化，且成本較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明中波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的邊緣節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。 圖2為本發(fā)明中波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的核心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。 圖3為本發(fā)明中偏振標(biāo)記的加載和解偏說(shuō)明。 圖4為本發(fā)明的偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明的單路偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施方式作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)包括光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn) 和光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)。其連接關(guān)系為用于演示的計(jì)算機(jī)用戶終端通過(guò)電纜 連接光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)，光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)通過(guò)光纖與光標(biāo)記交換核心節(jié) 點(diǎn)相連，光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)與光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)光纖互連。
圖1給出了本發(fā)明中的光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖，光標(biāo)記交換邊緣
節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生光分組，其主要功能模塊包括電子輸入輸出線卡、光包打包拆包處 理器、光標(biāo)記控制模塊、波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊、偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊和波分復(fù)用器。
用戶終端與電子輸入輸出線卡連接，電子輸入輸出線卡的輸出分別連接光 包打包拆包處理器和光標(biāo)記控制模塊，電子輸入輸出線卡的輸出連接光標(biāo)記控 制模塊，光包打包拆包處理器的輸出分別連接光標(biāo)記控制模塊及波分復(fù)用器， 光標(biāo)記控制模塊的輸出分別與波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊及偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連接， 波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出與偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連接，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸 出連接到波分復(fù)用器，波分復(fù)用器的輸出連接到光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)。
電子輸入輸出線卡將用戶終端業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)信息輸至光包打包拆包處理 器，同時(shí)將業(yè)務(wù)流的路由信息通知到光標(biāo)記控制模塊。光標(biāo)記控制模塊根據(jù)輸 入的業(yè)務(wù)流的路由信息，控制波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊和偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng) 的光信頭，該光信頭由不同波長(zhǎng)的光脈沖及其偏振態(tài)共同組成。光包打包拆包 處理器每產(chǎn)生一個(gè)光包就發(fā)送一個(gè)信號(hào)通知光標(biāo)記控制模塊，將經(jīng)嚴(yán)格排隊(duì)和 定時(shí)控制后的光信頭連同光包一起接入波分復(fù)用器，復(fù)用產(chǎn)生的光分組通過(guò)光 纖發(fā)送至遠(yuǎn)端光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)。
圖2是本發(fā)明的光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，光標(biāo)記交換核 心節(jié)點(diǎn)的主要功能模塊包括波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊、由若干個(gè)單路光偏振檢測(cè)單 元構(gòu)成的偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊、光標(biāo)記核心控制單元、光開關(guān)交換矩陣、光標(biāo)記 產(chǎn)生模塊和輸出波分復(fù)用器。
波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊與光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)的輸出相連，波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊 將光信頭和光包分離，光信頭輸出連接到偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊，光包輸出連接到 光開關(guān)交換矩陣，偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊與光標(biāo)記核心控制單元相連接，光標(biāo)記核 心控制單元的路由控制輸出連接到光開關(guān)交換矩陣，光標(biāo)記核心控制單元產(chǎn)生 的下一路光信頭的控制輸出連接到光標(biāo)記產(chǎn)生模塊，光開關(guān)交換矩陣的輸出和 光標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出一起連接到輸出波分復(fù)用器。
波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊將到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)的光分組的光信頭和光包分離，組成光 信頭的不同波長(zhǎng)的光信號(hào)輸入到偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊。這些承載著(波長(zhǎng))路由
信息的光信號(hào)通過(guò)偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊檢測(cè)其中的偏振信息，再將偏振標(biāo)記檢測(cè) 模塊輸出完整的光路由信息到核心控制單元。光標(biāo)記核心控制單元主要完成路 由光信息的探測(cè)、光開關(guān)矩陣的控制和新路由信息的產(chǎn)生等功能，即根據(jù)探測(cè) 到的光路由信息控制光開關(guān)交換矩陣，完成光載荷的交換，同時(shí)控制與之相連 的光標(biāo)記產(chǎn)生單元，由光標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生下一跳光信頭。光包通過(guò)光開關(guān)交 換矩陣后再與新的光信頭一起接入對(duì)應(yīng)輸出端口的輸出波分復(fù)用器。輸出波分 復(fù)用器的輸出端口連接到目的節(jié)點(diǎn)。
圖3詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明偏振標(biāo)記的加載和提取的過(guò)程。波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊 用分布式反饋(DFB)激光器產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的線偏振光，輸入到偏振標(biāo)記產(chǎn)生模 塊，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊根據(jù)光標(biāo)記控制模塊輸入的控制信息決定每路輸出光的 偏振態(tài)(包括線偏振態(tài)、圓偏振態(tài))。偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊由若干個(gè)單路光偏振 檢測(cè)單元組成，通過(guò)單路光偏振檢測(cè)單元提取對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)脈沖的偏振態(tài)。
圖4是偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊 包括一個(gè)高速光開關(guān)、三個(gè)1X2保偏耦合器、 一個(gè)90°旋轉(zhuǎn)器。三個(gè)1X2保偏 耦合器分別為輸入耦合器、中間綠耦合器、輸出耦合器。
根據(jù)控制電平輸出圓偏振光或線偏振光的原理結(jié)構(gòu)，信號(hào)從左至右傳輸。 因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊輸出的光是由高線偏振特性的DFB激光器產(chǎn)生，所以偏 振標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸入光其實(shí)是線偏振光，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊中的高速光開關(guān) 受光標(biāo)記控制模塊的電平控制，若需要線偏光輸出則控制光路直通，若需要圓 偏振光輸出則控制光路斜通，高速光開關(guān)的直通輸出直接連接到輸出耦合器， 高速光開關(guān)的斜通輸出接到輸入耦合器，輸入耦合器的輸出為兩路偏振方向平 行的線偏振光， 一路直接連接到中間級(jí)耦合器，另一路經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)器后連接到中 間級(jí)輸出耦合器，控制光程使兩路光相位差正好為^/2，中間級(jí)耦合器的輸出連 接到輸出耦合器的另一輸入端。該模塊中所有光纖均使用保偏光纖。
圖5是本發(fā)明中單路光偏振檢測(cè)單元的原理結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，單路光 偏振檢測(cè)單元由一個(gè)分光器及兩個(gè)主軸呈45。的偏振光束分離器(PBS)構(gòu)成，
輸入光(線偏振態(tài)或圓偏振態(tài))經(jīng)分光器到兩個(gè)主軸呈45°的偏振光束分離
器PBS上，PBS將輸入光分為兩路偏振方向正交的光。如果是圓偏振光輸入， 則兩路輸出的光強(qiáng)應(yīng)該相等，如果是線偏振光輸入，則兩路信號(hào)應(yīng)該是不等光 強(qiáng)，當(dāng)兩路信號(hào)功率的比值在門限范圍內(nèi)(如1附近一個(gè)范圍)時(shí)就判別為圓 偏振光，當(dāng)比值在這個(gè)范圍之外就判別為線偏振光。
考慮到輸入光偏振方向正好與PBS內(nèi)兩偏振片偏振方向成45。時(shí)光強(qiáng)比也 是l,采用2組偏振軸成45。的PBS進(jìn)行兩路比較，這樣即使線偏振光的方向與 其中一個(gè)PBS兩偏振軸夾角為450，另外一路也能有效檢測(cè)出其偏振態(tài)，從而提 取出偏振標(biāo)記。
本發(fā)明中，用戶終端通過(guò)電纜與光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高速業(yè)務(wù)流發(fā)送 與接收，光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)內(nèi)與用戶終端直接相連的是電子輸入輸出線卡， 該線卡負(fù)責(zé)接收來(lái)自計(jì)算機(jī)終端的10M/100M電以太數(shù)據(jù)包并負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)信息 轉(zhuǎn)發(fā)給光包打包拆包處理器，同時(shí)將業(yè)務(wù)流對(duì)應(yīng)的目的地址通知光標(biāo)記控制模 塊，光標(biāo)記控制模塊根據(jù)收到的路由信息進(jìn)行査表，并準(zhǔn)備好光路由的控制信 息，等待光打包拆包處理器的通知。光包打包拆包處理器根據(jù)數(shù)據(jù)包的業(yè)務(wù)優(yōu) 先級(jí)和目的地址分配至相應(yīng)的數(shù)據(jù)集中隊(duì)列排隊(duì)，當(dāng)一個(gè)光包封裝完成后，光 包打包拆包處理器發(fā)送通知到光標(biāo)記控制模塊，驅(qū)動(dòng)其產(chǎn)生光標(biāo)記控制信號(hào)。 光標(biāo)記控制模塊與波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊和偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連，波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生 模塊根據(jù)控制線的電平產(chǎn)生不同波長(zhǎng)組合的光脈沖，這些光脈沖再通過(guò)保偏光 纖連接到偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊同樣根據(jù)控制信息控制光脈沖 的偏振態(tài)，偏振狀態(tài)由設(shè)計(jì)者定義，與光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊 相對(duì)應(yīng)。在將產(chǎn)生的光信頭和光包嚴(yán)格定時(shí)間隔后，發(fā)送光包與光信頭一起復(fù) 用進(jìn)入波分復(fù)用器經(jīng)光纖輸出。
在光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)，輸入光先經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊，分離光信頭和 光包，光信頭中不同波長(zhǎng)的光脈沖也分路到不同光纖中。不同波長(zhǎng)的光脈沖送 至偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊，偏振標(biāo)記模塊由多個(gè)單路光偏振檢測(cè)單元組成，分別檢 測(cè)不同波長(zhǎng)的光脈沖的偏振態(tài)，不同的偏振態(tài)分別代表不同的路由信息。核心 節(jié)點(diǎn)通過(guò)光電探測(cè)器探測(cè)解偏后的路由信息，得到信頭所攜帶的路由信息，并
根據(jù)這些路由信息產(chǎn)生控制電平控制交換矩陣，建立光包對(duì)應(yīng)的輸出光路，光 包經(jīng)過(guò)光開關(guān)交換矩陣交換到輸出端口，在與下一跳光信頭進(jìn)行復(fù)用之后輸出 到下一跳光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)或接收光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明大大增加了信頭所能攜帶的信息量，有效降低了因?yàn)殚L(zhǎng)距離光纖傳 輸引起的偏振軸方向變化所帶來(lái)的影響。因?yàn)樽鳛槠駱?biāo)記的偏振態(tài)是圓偏振 態(tài)和線偏振態(tài)，所以檢測(cè)端可以采用直接檢測(cè)的方法。偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊使用 先讓輸入的光脈沖先通過(guò)偏振光束分離器，再將兩路偏振方向相互垂直的輸出 光的光強(qiáng)相比的辦法，在一定程度上屏蔽了光纖彎曲和色散所帶來(lái)的影響。
權(quán)利要求
1.一種波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)，包括光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)和光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述光標(biāo)記交換邊緣節(jié)點(diǎn)包括電子輸入輸出線卡、光包打包拆包處理器、光標(biāo)記控制模塊、波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊、偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊和波分復(fù)用器；電子輸入輸出線卡與用戶終端連接，電子輸入輸出線卡的輸出分別連接光包打包拆包處理器和光標(biāo)記控制模塊，電子輸入輸出線卡的輸出連接光標(biāo)記控制模塊，光包打包拆包處理器的輸出分別連接光標(biāo)記控制模塊及波分復(fù)用器，光標(biāo)記控制模塊的輸出分別與波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊及偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連接，波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出與偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊相連接，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出連接到波分復(fù)用器，波分復(fù)用器的輸出連接到光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)；電子輸入輸出線卡將用戶終端業(yè)務(wù)流的數(shù)據(jù)信息輸至光包打包拆包處理器，同時(shí)將業(yè)務(wù)流的路由信息通知到光標(biāo)記控制模塊，光標(biāo)記控制模塊根據(jù)輸入的業(yè)務(wù)流的路由信息，控制波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊和偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的由不同波長(zhǎng)的光脈沖及其偏振態(tài)共同組成的光信頭，光包打包拆包處理器每產(chǎn)生一個(gè)光包就發(fā)送一個(gè)信號(hào)通知光標(biāo)記控制模塊，將經(jīng)嚴(yán)格排隊(duì)和定時(shí)控制后的光信頭連同光包一起接入波分復(fù)用器，復(fù)用產(chǎn)生的光分組通過(guò)光纖發(fā)送至遠(yuǎn)端光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)；所述光標(biāo)記交換核心節(jié)點(diǎn)包括波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊、由若干個(gè)單路光偏振檢測(cè)單元構(gòu)成的偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊、光標(biāo)記核心控制單元、光開關(guān)交換矩陣、光標(biāo)記產(chǎn)生模塊和輸出波分復(fù)用器；波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊與光標(biāo)記邊緣節(jié)點(diǎn)的輸出相連，波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊將光信頭和光包分離，光信頭輸出連接到偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊，光包輸出連接到光開關(guān)交換矩陣，偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊與光標(biāo)記核心控制單元相連接，光標(biāo)記核心控制單元的路由控制輸出連接到光開關(guān)交換矩陣，光標(biāo)記核心控制單元產(chǎn)生的下一路信頭控制輸出連接到光標(biāo)記產(chǎn)生模塊，光開關(guān)交換矩陣的輸出和光標(biāo)記產(chǎn)生模塊的輸出一起連接到輸出波分復(fù)用器；波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊將到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)的光分組的光信頭和光包分離，組成光信頭的不同波長(zhǎng)的光信號(hào)輸入到偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊，這些承載著路由信息的光信號(hào)通過(guò)偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊檢測(cè)其中的偏振信息，再將偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊輸出完整的光路由信息到核心控制單元；光標(biāo)記核心控制單元根據(jù)探測(cè)到的光路由信息控制光開關(guān)交換矩陣，完成光載荷的交換，同時(shí)控制與之相連的光標(biāo)記產(chǎn)生模塊，由光標(biāo)記產(chǎn)生模塊產(chǎn)生下一跳光信頭；光包通過(guò)光開關(guān)交換矩陣后再與新的光信頭一起接入對(duì)應(yīng)輸出端口的輸出波分復(fù)用器，輸出波分復(fù)用器的輸出端口連接到目的節(jié)點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)，其特征在于所 述偏振態(tài)為圓偏振或線偏振。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)，其特征在 于所述偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊包括高速光開關(guān)、三個(gè)1X2保偏耦合器、90°旋轉(zhuǎn)器； 三個(gè)1X2保偏耦合器分別為輸入耦合器、中間級(jí)耦合器、輸出耦合器；高速光 開關(guān)的直通輸出直接連接到輸出耦合器，高速光開關(guān)的斜通輸出接到輸入耦合 器，輸入耦合器的輸出為兩路偏振方向平行的線偏振光， 一路直接連接到中間 級(jí)耦合器，另一路經(jīng)90°旋轉(zhuǎn)器后連接到中間級(jí)耦合器，中間級(jí)耦合器的輸出連 接到輸出耦合器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)，其特征在 于所述單路光偏振檢測(cè)單元由一個(gè)分光器及兩個(gè)主軸呈45°的偏振光束分離器 構(gòu)成，輸入光經(jīng)分光器到兩個(gè)主軸成45。的偏振光束分離器上，分為兩路偏振方 向正交的光，根據(jù)兩路信號(hào)功率的比值是否在門限范圍內(nèi)來(lái)判定光的偏振態(tài)， 從而提取出偏振標(biāo)記。
全文摘要
一種波長(zhǎng)偏振混合標(biāo)記的光分組交換系統(tǒng)，以光信頭承載光路由，由波長(zhǎng)和偏振態(tài)標(biāo)記路由信息。在邊緣節(jié)點(diǎn)光標(biāo)記控制模塊的統(tǒng)一控制下，波長(zhǎng)標(biāo)記產(chǎn)生模塊輸出不同波長(zhǎng)的光脈沖，偏振標(biāo)記產(chǎn)生模塊控制光脈沖的偏振態(tài)，攜帶波長(zhǎng)和偏振信息的光信頭和光包經(jīng)過(guò)波分復(fù)用后發(fā)送到核心節(jié)點(diǎn)。核心節(jié)點(diǎn)將光信頭和光包分離，并將光信頭的不同波長(zhǎng)的光脈沖輸入至波長(zhǎng)標(biāo)記檢測(cè)模塊，經(jīng)偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊檢測(cè)其攜帶的偏振信息，由偏振標(biāo)記檢測(cè)模塊識(shí)別其偏振態(tài)，獲得路由信息。核心節(jié)點(diǎn)根據(jù)得到的路由信息控制交換矩陣進(jìn)行光包交換。本發(fā)明解決了多波長(zhǎng)標(biāo)記因?yàn)橥恍诺纼?nèi)可用波長(zhǎng)數(shù)有限而帶來(lái)的信頭可承載信息量受限問(wèn)題，解決了光傳輸中偏振軸方向不一致的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04J14/02GK101110761SQ20071004518
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者劉智鑫, 錚 梁, 瞿科鋒, 肖石林, 磊 蔡, 趙智慧 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)