專利名稱：一種基于ofdm子載波的光分組交換節(jié)點裝置及網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于OFDM子載波的光分組交換節(jié)點裝置及網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
近年來隨著通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的巨大增長，光分組交換網(wǎng)絡(luò)(OPS)受到越來越多的關(guān)注。為了滿足未來高速通信的帶寬要求和高利用效率，OPS可以提供基于多波長，小交換顆粒度的光分組傳輸。光標(biāo)簽交換技術(shù)(OLS)是光分組交換中的ー項重要技術(shù),也是基于目前技術(shù)水平，對全光分組交換技術(shù)的ー個過渡。將攜帶路由信息的光標(biāo)簽信號與攜帯業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)的載荷信號分開進行傳輸，這樣在節(jié)點進行交換處理時，只需要對光標(biāo)簽信號進行處理，而不需要對整個光分組信號進行處理，降低了節(jié)點的處理壓力。光標(biāo)簽交換主要包括光標(biāo)簽提取，處理，擦除和重寫。目前提出的光標(biāo)簽處理技術(shù)方案主要包括串行編碼，副載波復(fù)用，波長復(fù)用和正交調(diào)制等幾種。串行編碼技術(shù)方案需要嚴(yán)格的時間點檢測技術(shù)，并且占用了載荷通道，降低了帶寬利用率。副載波復(fù)用技術(shù)方案不占據(jù)載荷信道，但是會限制載荷速率的提高，并在節(jié)點増加了射頻混頻器件。波長復(fù)用技術(shù)方案易于受到色散影響，使光標(biāo)簽和光浄荷不同步。這些技術(shù)方案在進行光標(biāo)簽交換時，都需要進行光標(biāo)簽的擦除和光標(biāo)簽的重寫步驟，増加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是ー種高頻譜效率的調(diào)制技術(shù)，在第四代移動通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，由于OFDM調(diào)制技術(shù)的高頻譜效率和良好的抗色散能力，逐漸在光通信系統(tǒng)中得到了廣泛的研究。目前的研究主要集中在長距離，大容量和高頻譜效率的光OFDM系統(tǒng)傳輸。此外，可通過使用OFDM技術(shù)調(diào)制光標(biāo)簽信號，從而產(chǎn)生基于OFDM的光標(biāo)簽信號。但這只是增加了光標(biāo)簽信道的頻譜利用率，并且在節(jié)點進行光標(biāo)簽交換時，仍然需要復(fù)雜的光標(biāo)簽擦除和重寫過程。有研究者提出使用不同射頻頻率，將多個OFDM光標(biāo)簽信號加載在光分組信號上，其實相當(dāng)于多個OFDM光標(biāo)簽信號的副載波復(fù)用，雖然可以避免光標(biāo)簽擦除和重寫過程，但是每個節(jié)點需要増加大量的不同射頻頻率的器件，并且總的光標(biāo)簽信號占用了大量的頻帶資源，限制了載荷速率的増加，并沒有充分利用OFDM正交子載波的技術(shù)優(yōu)勢。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于OFDM子載波的光分組交換節(jié)點裝置及網(wǎng)絡(luò)，進行光分組交換時不需要進行光標(biāo)簽的擦除和光標(biāo)簽重寫，并可提高光標(biāo)簽信道的頻譜利用效率以及光浄荷信道的傳輸效率，簡化了光分組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的結(jié)構(gòu)。本實用新型具體采用以下技術(shù)方案—種基于OFDM子載波的光標(biāo)簽處理方法，分組數(shù)據(jù)所經(jīng)過的各節(jié)點分別利用OFDM調(diào)制方式將路由信息調(diào)制在與凈荷光載波具有不同波長的標(biāo)簽光載波的OFDM頻帶其中一個子載波上，各節(jié)點所使用的子載波各不相同；然后與前一節(jié)點的光標(biāo)簽信號同步耦合，生成本節(jié)點的光標(biāo)簽信號。一種基于OFDM子載波的光分組交換方法，包括以下步驟步驟I、當(dāng)分組數(shù)據(jù)進入光分組交換網(wǎng)絡(luò)時，將分組數(shù)據(jù)中的路由信息調(diào)制在
OFDM的第一個子載波上,并將該OFDM信號調(diào)制到光載波\上形成光標(biāo)簽信號；分組數(shù)據(jù)
中的載荷數(shù)據(jù)調(diào)制到另ー個波長的光載波毛上形成光浄荷信號；光浄荷信號與光標(biāo)簽信號組成光分組信號，并在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸；步驟2、當(dāng)光分組信號通過第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點吋，i=2, 3，4，…，N，N表示光分組要經(jīng)過的中間節(jié)點數(shù)量，首先通過光濾波器將光標(biāo)簽信號提取出來；提取出的光標(biāo)簽信號經(jīng)過分光器分為兩部分，分別進入光標(biāo)簽處理單元和控制處理單元；光浄荷信號經(jīng)過一定延時后進入光開關(guān)矩陣； 在光標(biāo)簽處理單元中，第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將路由信息調(diào)制在OFDM頻帶的第i個子載
波上，并將電OFDM信號調(diào)制到光載波\上形成第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號，將第i個網(wǎng)
絡(luò)節(jié)點的光路由信號經(jīng)過延時控制與從光分組中濾波得到的原光標(biāo)簽信號同步后，耦合形成本節(jié)點新的光標(biāo)簽信號；在控制處理單元中，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和OFDM解調(diào)，提取出OFDM信號中第i-Ι個子載波上的路由信息，根據(jù)光標(biāo)簽信號中第i-Ι個子載波上的的路由信息，控制光開關(guān)矩陣狀態(tài)，將光浄荷信號發(fā)送至正確的輸出端ロ ；步驟3、在輸出端ロ，本節(jié)點新的光標(biāo)簽信號與光浄荷信號組成新的光分組信號，繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。一種基于OFDM子載波的光分組交換節(jié)點裝置，該節(jié)點裝置包括具有輸入端口和第一、第二輸出端ロ的光濾波器，具有輸入端口和第一、第二輸出端ロ的光分路器，光OFDM接收機，控制處理模塊，第一、第二光纖延時線，第一、第二稱合器，光開關(guān)矩陣，光OFDM發(fā)送機；光濾波器的第一輸出端ロ與光分路器的輸入端ロ連接，光濾波器的第二輸出端ロ經(jīng)過第二光纖延時線與光開關(guān)矩陣的一端連接，光分路器的第一輸出端ロ與第一耦合器的一個輸入端連接，光分路器的第二輸出端ロ經(jīng)過光OFDM接收機與控制處理模塊相連接，控制處理模塊與光開關(guān)矩陣的控制端電連接并對其進行控制，光OFDM發(fā)送機的輸出端通過第一光纖延時線與第一耦合器的另ー個輸入端連接，第一耦合器的輸出端和光開關(guān)矩陣的另一端分別與第二耦合器的兩個輸入端相連接。ー種光分組交換網(wǎng)絡(luò)，包括通過光纖連接的多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為上述節(jié)點裝置。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果I、當(dāng)光分組信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點時，不需要進行光標(biāo)簽的擦除和光標(biāo)簽重寫，只需將該節(jié)點的光標(biāo)簽信號與接收光分組中的原光標(biāo)簽信號同步并耦合形成新的光標(biāo)簽信號，簡化了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2、光標(biāo)簽信號使用OFDM調(diào)制方式，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由信息只占據(jù)OFDM信號中的一個子載波，提高了光標(biāo)簽信道的頻譜利用效率。3、光標(biāo)簽信號與光凈荷信號處在不同的波長上,這使得光標(biāo)簽和光凈荷的分離很簡單，只需要ー個濾波器即可，并且提高了光浄荷信道的傳輸效率。4、0FDM信號在長距離傳輸時有良好的色散補償和非線性效應(yīng)抑制效果，并且色散補償是通過接收端的信道估計和均衡完成，因此不需要額外增加光色散補償器件對光標(biāo)簽信道進行補償，降低了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計復(fù)雜度。

圖I為本實用新型節(jié)點裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光標(biāo)簽處理流程圖；圖3為第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點輸出端光分組信號的頻譜示意圖；圖4 (a)為實施例中第二個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號圖，圖4(b)為實施例中第四個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號圖； 圖5(a)為實施例中光分組的光標(biāo)簽信號ん，圖5(b)為實施例中接收端的光標(biāo)簽
信號乙。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明 本實用新型的思路為對于光分組交換網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點只將該節(jié)點的路由信息調(diào)制在OFDM的一個子載波上，而不是占據(jù)OFDM的全部子載波，從而有效提高光標(biāo)簽信道的頻譜利用效率。光分組中的光標(biāo)簽信號與載荷信號在不同的光波長上，光標(biāo)簽信號不影響載荷信號的傳輸，并且能夠通過濾波器方便的提取光標(biāo)簽信號。為了實施該方法，設(shè)計了如圖I所示的節(jié)點裝置，如圖所示，該節(jié)點裝置包括帶有A端ロ、B端ロ及C端ロ的光濾波器1，帶有a端ロ、b端ロ及c端ロ的光分路器2，光OFDM接收機3,控制處理模塊4,光纖延時線5. I,光纖延時線5. 2,1禹合器6. I, I禹合器6. 2,光開關(guān)矩陣7，光OFDM發(fā)送機8，光濾波器I的B端ロ與光分路器2的a端ロ連接，光濾波器I的C端ロ經(jīng)過光纖延時線5. 2與光開關(guān)矩陣7的一端連接，光分路器2的b端ロ與耦合器6. I的ー個輸入端連接，光分路器2的c端ロ經(jīng)過光OFDM接收機3與控制處理模塊4相連接，控制處理模塊4與光開關(guān)矩陣7電連接并對光開關(guān)矩陣7進行控制，光OFDM發(fā)送機8的輸出端通過光纖延時線5. I與稱合器6. I的另ー個輸入端連接,稱合器6. I的輸出端及光開關(guān)矩陣7的另一端分別與耦合器6. 2的兩個輸入端相連接。分組數(shù)據(jù)從光濾波器I的A端ロ進入，經(jīng)過濾波后，光標(biāo)簽信號從光濾波器I的B端ロ輸出。而光凈荷信號從光濾波器I的C端ロ輸出后,經(jīng)過光纖延時線5. 2進入光開關(guān)矩陣7。光標(biāo)簽信號由光分路器2的a端ロ進入，部分光標(biāo)簽信號從b端ロ輸出，并與光OFDM發(fā)送機8產(chǎn)生的第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號，通過耦合器6. 2耦合形成本節(jié)點新的光標(biāo)簽信號，其中第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號通過光纖延時線5. I的適當(dāng)延時控制，與b端ロ輸出的原光標(biāo)簽信號保持嚴(yán)格同步。部分光標(biāo)簽信號從c端ロ輸出，進入光OFDM接收機3進行光電轉(zhuǎn)換和OFDM解調(diào)處理，并在控制處理模塊4中提取第i-Ι個子載波上的的路由信息，并產(chǎn)生控制信號對光開關(guān)矩陣7的狀態(tài)進行控制，從而將光浄荷信號發(fā)送至正確的輸出端ロ，由耦合器6. I輸出的本節(jié)點光標(biāo)簽信號與光浄荷信號通過耦合器6. 2組成新的光分組數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中繼續(xù)傳輸。[0030]多個上述的節(jié)點裝置通過光纖連接，構(gòu)成光分組交換網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中，光分組交換具體按照以下方法步驟I、當(dāng)分組數(shù)據(jù)進入光分組交換網(wǎng)絡(luò)時，將分組數(shù)據(jù)中的路由信息調(diào)制在OFDM的第一個子載波上,并將該OFDM信號調(diào)制到光載波4上形成光標(biāo)簽信號；分組數(shù)據(jù)中
的載荷數(shù)據(jù)調(diào)制到另ー個波長的光載波A上形成光浄荷信號；光浄荷信號與光標(biāo)簽信號組成光分組信號，并在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸；步驟2、當(dāng)光分組信號通過第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點吋，i=2，3，4，…，N，N表示光分組要經(jīng)過的中間節(jié)點數(shù)量，首先通過光濾波器將光標(biāo)簽信號提取出來；提取出的光標(biāo)簽信號經(jīng)過分光器分為兩部分，分別進入光標(biāo)簽處理單元和控制處理單元；光浄荷信號經(jīng)過一定延時后進入光開關(guān)矩陣；在光標(biāo)簽處理單元中，第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點將路由信息調(diào)制在OFDM頻帶的第i個子載
波上，并將電OFDM信號調(diào)制到光載波/ 上形成第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號，將第i個網(wǎng)
絡(luò)節(jié)點的光路由信號經(jīng)過延時控制與從光分組中濾波得到的原光標(biāo)簽信號同步后，耦合形成本節(jié)點新的光標(biāo)簽信號；在控制處理單元中，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和OFDM解調(diào)，提取出OFDM信號中第i-Ι個子載波上的路由信息，根據(jù)光標(biāo)簽信號中第i-Ι個子載波上的的路由信息，控制光開關(guān)矩陣狀態(tài)，將光浄荷信號發(fā)送至正確的輸出端ロ ；步驟3、在輸出端ロ，本節(jié)點新的光標(biāo)簽信號與光浄荷信號組成新的光分組信號，繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。在第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點輸出端ロ，光分組信號中的新光標(biāo)簽信號，是由第I個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號，第2個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號，···，第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號共同組成。組成光標(biāo)簽信號的各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光路由信號均保持嚴(yán)格的同歩。圖3為第i個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點輸出端ロ光分組信號的頻譜示意圖。光標(biāo)簽信號在波長み
處，光浄荷信號在波長ろ處，兩者組成光分組信號在光分組交換網(wǎng)絡(luò)中傳輸。第I個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由信息，第2個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由信息，···，第Y個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的路由信息分別處在OFDM頻帶的第I個，第2個，···，第i個子載波上。傳統(tǒng)的多載波調(diào)制是基于非重疊的有限帶寬信號，通過在發(fā)射端和接收端使用大量的振蕩器和濾波器來實現(xiàn)。為了保證濾波器和振蕩器設(shè)計的有效性，我們必須使信道間隔遠大于符號傳輸帶寬，這就使得多載波調(diào)制需要占用過多的頻率帶寬，降低了頻帶利用率。為了解決這個問題，正交頻分復(fù)用即OFDM技術(shù)被提出，該技術(shù)使用頻譜重疊卻又相互正交的信號組，如果任意兩個子載波滿足條件Si - /] = Ai —,其中L和f2為子載波的頻率，Ts指的是符號周期，#為正整數(shù)。那么這兩個子載波就相互正交，這就意味著，如果頻率間隔是符號周期倒數(shù)的整數(shù)倍的正交子載波組，則可以通過匹配濾波器進行恢復(fù)。盡管信號頻譜重疊嚴(yán)重，缺沒有引入載波間的干擾。1971年，Weinstein首先提出了利用離散傅里葉反變換(IDFT)/離散傅里葉變換(DFT)實現(xiàn)OFDM調(diào)制/解調(diào)的方法。使用IDFT實現(xiàn)OFDM調(diào)制的具體形式如下
權(quán)利要求1.一種基于OFDM子載波的光分組交換節(jié)點裝置，其特征在于，該節(jié)點裝置包括具有輸入端口和第一、第二輸出端ロ的光濾波器,具有輸入端口和第一、第二輸出端ロ的光分路器，光OFDM接收機,控制處理模塊,第一、第二光纖延時線，第一、第二稱合器，光開關(guān)矩陣，光OFDM發(fā)送機；光濾波器的第一輸出端ロ與光分路器的輸入端ロ連接，光濾波器的第二輸出端ロ經(jīng)過第ニ光纖延時線與光開關(guān)矩陣的一端連接，光分路器的第一輸出端ロ與第一率禹合器的ー個輸入端連接，光分路器的第二輸出端ロ經(jīng)過光OFDM接收機與控制處理模塊相連接，控制處理模塊與光開關(guān)矩陣的控制端電連接并對其進行控制，光OFDM發(fā)送機的輸出端通過第一光纖延時線與第一稱合器的另ー個輸入端連接，第一稱合器的輸出端和光開關(guān)矩陣的另一端分別與第二耦合器的兩個輸入端相連接。
2.ー種光分組交換網(wǎng)絡(luò)，包括通過光纖連接的多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為權(quán)利要求I所述節(jié)點裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種基于OFDM子載波的光分組交換節(jié)點裝置及網(wǎng)絡(luò)。該節(jié)點裝置包括光濾波器，光分路器，光OFDM接收機，控制處理模塊，第一、第二光纖延時線，第一、第二耦合器，光開關(guān)矩陣，光OFDM發(fā)送機；光濾波器的第一輸出端口與光分路器的輸入端口連接，第二輸出端口經(jīng)過第二光纖延時線與光開關(guān)矩陣的一端連接；光分路器的第一輸出端口與第一耦合器的一個輸入端連接，第二輸出端口經(jīng)過光OFDM接收機與控制處理模塊相連接；控制處理模塊與光開關(guān)矩陣的控制端電連接，光OFDM發(fā)送機的輸出端經(jīng)第一光纖延時線與第一耦合器的另一個輸入端連接，第一耦合器的輸出端和光開關(guān)矩陣的另一端分別與第二耦合器的兩個輸入端相連接。本實用新型具有效率高、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
文檔編號H04L27/26GK202455487SQ201120504429
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者周谞, 孫小菡 申請人:東南大學(xué)