专利名称：支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，是一种由光收发器、光耦合器、光开关、光交换模块以及节点控制软件等组成的智能光网节点，属于光通信技术中的光子系统领域。
背景技术：
随着社会的发展和科技的进步，宽带视频、多媒体业务、带宽按需分配和光路自动供给等新兴宽带数据业务需求不断增长。采用波分复用(WDM)技术可在一条光纤上同时传送多路高速信号，大大提高了光纤的传输容量。基于波分复用技术的全光网络方案具有良好的透明性、波长路由特性、兼容性和可扩展性，可以在很长的时间内适应高速宽带业务的带宽需求，成为下一代高速甚至超高速宽带网络的首选。
国际电信联盟(ITU-T)和国际工程任务组(IETF)以及其他组织致力于制定WDM光网络的自动光路供给和快速保护与恢复协议。目前ITU-T已经接受IETF提出的通用多协议标记交换协议(GMPLS)作为自动交换光网络(ASON)控制平面标准实现协议，在控制平面中实现路由信息的发布和提供光路自动供给能力。实现光路自动供给可以降低运营商在配置、部署、维护、培训智能光网络方面的开支，充分利用已经铺设的光传送网络资源。
在安装智能光网络节点设备之后，安装人员必须按照链路管理协议(LMP)的规定配置相邻节点的光纤端口的对应关系以确保在本地节点建立正确连接关系表，这可以通过手工或者自动配置实现。由于全光网络具有良好的透明性，纯光交换节点不会对光通道中传送的数据信号作任何修改或者检查，使得自动发现端口对应关系的变得非常困难，只能通过安装调试人员手工配置。由于安装现场实际情况的多种多样，人工配置不仅增加了运营商设备培训、维护和运营开销，而且极易出现配置错误，导致控制平面建立光路时进行错误的配置，因此实现相邻节点端口对应关系的自动配置具有很现实的需求，而现有纯光交换设备无法支持节点间光纤端口对应关系的自动发现功能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，支持相邻节点自动验证和检测两相邻节点光纤连接关系，通过随路信令技术和传送和耦合结构实现节点所有端口对应关系的自动检测，具有实现成本低廉，应用方便的优点。
为实现这样的目的，本发明提出的支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构是在现有的纯光交换机(PXC)上添加了传送耦合(Delivery-and-Coupling)交换结构，在全光交换节点上实现链路管理协议LMP自动验证相邻节点间的端口对应关系的功能。
在本发明的技术方案中，传送耦合交换结构分为输入与输出两部分。其中输入部分由若干个1×2分路器、同等数量的光门开关、一个星型耦合器以及接收器组成；输出部分由一个1510nm发射机、若干个1×2光开关、1个光门开关以及若干个2×1耦合器组成。在输入部分，节点的每条输入光纤先经过光分路器分为两路，一路与纯光交换矩阵的输入端口连接，另一路与一个光门开关的一端通过光纤连接。所有光门开关的另一端通过光纤都与同一个星型耦合器的输入端口相连，星型耦合器的输出端经过1510nm接收器最后与通用多标记交换控制平面软件模块(简称为控制平面软件模块)连接；控制平面软件模块的输出连接传送耦合交换结构输出部分，经发射机与1×2光开关组的输入端口相连，1×2光开关组中的每个1×2光开关的一个输出端口及纯光交换矩阵的输出端口与一个2×1耦合器通过光纤连接，其另一个输出端口连接下一个1×2光开关的输入端口，最后一个1×2光开关经过一个光门开关与一个耦合器相连。不同的2×1耦合器的输出端口都与不同的节点输出光纤连接。
进入节点的每条光纤都通过各自通道上的光分路器分出10％部分的光信号，经过光门开关进入一个星型耦合器收集来自所有入光纤的光信号。光门开关有一对输入和输出端口，可以控制输入光门开关的光信号是否从输出端口输出，可以使光门开关处于通路或断路两种状态。正常工作状态下，这些光门开关仅保证其中一个处于通路状态，其它的均处于断路状态，控制平面软件可以控制传送耦合交换结构输入部分采集仅有的任何一路信号。星型耦合器的输出端口与一个1510nm的接收器相接，将光信号转成电信号，其所携带的数据进入控制平面软件模块处理。这种工作机制保证了有且仅有一路输入光纤的数据得到处理。
控制平面软件将要发送的数据经过1510nm发射机将电信号转成光信号，进入传送耦合交换结构的输出部分。传送耦合交换结构输出部分是由若干组1×2光开关和光门开关构成，其中1×2光开关有一个输入端口和两个输出端口，可以根据需要将输入的光信号切换到两个输出端口的任何一个。传送耦合交换结构中，所有的1×2光开关相互连接，即第一个1×2光开关的输入端口与1510nm发射机输出端口相接，它的一个输出端口与下一个1×2光开关的输入端口相连，而另一个输出端口与2×1耦合器通过光纤相连，依次类推。假定节点有n条输出光纤，对应于前n-1条光纤，都有一个1×2光开关与之相连，而第n-1个光开关的另一个端口通过一个光门开关与耦合器相连。因而，此节点结构中输出光纤n条，1×2光开关的数目是n-1个，光门开关有n+1个，其中与输入光纤相连的是n个，与输出光纤连接只有1个。1×2光开关有直通和交叉两种工作状态，如果光开关处于直通状态，它就能够将输入光信号传送到传送耦合交换结构中与之相邻的下一个1×2光开关的输入端口；如果是交叉状态，输入的光信号将到达与此光开关对应的光门开关。传送耦合交换结构这样设计的目的是保证控制平面软件模块发出的数据可以选择节点上的任何一根输出光纤传送到其它节点。
控制平面软件模块与发送的消息格式依照IETF组织制定的链路管理协议(LMP)所定义的数据包格式和处理机制。当无需使用传送耦合交换结构时，可将结构中所有光门开关设置为断路状态，所有1×2光开关设置为直通状态。
本发明的支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，能够支持相邻节点自动验证和检测两相邻节点光纤连接关系，通过随路信令技术和传送和耦合结构实现节点所有端口对应关系的自动检测。本发明结构简单，涉及的功能均可采用低廉的光器件加以实现，有效减少了实现自动发现端口对应关系功能的成本，工作稳定性和可靠性很高。只需增加1×2光开关和光门开关的数目以及星形耦合器的级联数目即可应用于更大规模的节点，结构扩展性好。
图1为本发明的支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构示意图。
如图1所示，本发明的节点结构在PXC交换机作为处理核心的基础上，增加了传送耦合交换结构，用于选择接收或者发送的光纤端口，实现自动测试和验证端口对应关系。
图2为本发明实现两相邻交换节点A和B自动发现和验证端口对应关系的范例。
如图2所示，本发明通过配置接收方和发送方的传送耦合交换结构，协调A和B节点选择需要检测的端口对，进行自动验证和测试。
具体实施例方式以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构如图1所示。
图1中所示的节点结构由纯光交换矩阵和传送耦合交换结构两部分组成。进入节点的光纤信号将分为两路，一路进入纯光交换矩阵，一路进入传送耦合交换结构；传送耦合交换结构输出的光信号和纯光交换机的输出信号经过耦合器进入节点的输出光纤，作为节点的输出信号。传送耦合交换结构分为输入与输出两部分。其中输入部分由若干个1×2分路器、同等数量的光门开关、一个星型耦合器以及接收器组成；输出部分由一个1510nm发射机、若干个1×2光开关、1个光门开关以及若干个2×1耦合器组成。在输入部分，节点的每条输入光纤先经过光分路器分为两路，一路与纯光交换机的输入端口连接，另一路与一个光门开关的一端通过光纤连接。所有光门开关的另一端通过光纤都与同一个星型耦合器的输入端口相连，星型耦合器的输出端经过1510nm接收器最后与通用多标记交换控制平面软件模块(简称为控制平面软件模块)连接；另一部分是发射机与1×2光开关组的输入端口相连，1×2光开关组中的每个1×2光开关的一个输出端口与纯光交换机的输出端口与一个2×1耦合器通过光纤连接，其另一个输出端口连接下一个1×2光开关的输入端口，最后一个1×2光开关经过一个光门开关与一个耦合器相连。不同的2×1耦合器的输出端口都与不同的节点输出光纤连接。
图1中节点的每条入光纤都经过10/90分路器分出10％光信号作为传送耦合交换结构的输入信号，它们分别经过各自的光门开关进入星型耦合器。当一条输入光纤上的光门开关状态为通路状态的时候，其它光纤上的光门开关状态必须被设置为断路状态，这就保证了某一时刻只可能有一路输入光纤信号进入星型耦合器。控制平面软件模块可以从来自所有的入光纤的信号中任意选择一路信号，经过1510nm接收器转换成电信号后，将其所携带的信息送入控制平面软件模块进行处理。控制平面软件模块发出的消息送入传送耦合交换结构输出部分，经发射机转换成为1510nm的光信号，通过配置级联的1×2光开关组和光门开关，再经过耦合器进入输出光纤传送，这样发射机输出的光信号可以切换到任何一条输出光纤。传送耦合交换结构输出部分是否能够正常工作依赖于1×2光开关组的互相配合，即传送耦合交换结构中的光开关组中至多只能有一个光开关处于交叉状态，才能将光发射机输出的光信号切换到节点的任何一条输出光纤。当所有1×2光开关都处于直通方式时，传送耦合交换结构输出部分的光门开关必须设置为通路状态。当无需使用传送耦合交换结构时，可将结构中所有光门开关设置为断路状态，所有1×2光开关设置为直通状态。
图2为本发明应用于实际智能光网络的一个实施范例。
图2中A与B两节点是相邻节点，A节点的输出光纤与B节点的输入光纤一一相连，可以通过图1所示的传送耦合交换结构实现通A和B节点端口对应关系的自动验证和测试。在安装和配置GMPLS控制平面之前，需要先确定A和B间的光纤连接方式，<端口p，端口q>二元组可以描述A与B间的端口连接关系，所有连接A和B的端口二元组组成了A和B上的端口连接关系表。采用本发明的A和B节点详细的工作过程如图2所示。图中的横跨节点A和B的曲线表示了如何将LMP协议中用于验证链路连通性的信令消息所经过的路线。这里链路AB上的光信号是由A传送到B，即检测和验证A节点上的出光纤端口与B上的入光纤端口的对应关系。A节点的控制平面软件模块通过将其传送耦合交换结构上的一组1×2光开关和光门开关分别配置为交叉和通路状态，光信号经过它们对应的输出光纤到达节点B，而B节点控制平面软件模块将依次选择节点上所有未验证端口对应关系的输入光纤的其中一条。如果选择到某条输入光纤后，控制模块软件接收到来自节点A的信令消息，就表示此输入光纤所处的端口q与节点A选择的端口p对应，此对应端口的二元组<p，q>被保存在节点A和B的端口对应关系表内。GMPLS控制模块在传送信令消息时需要控制节点A上的发射机、相应的1×2光开关和光门开关，选择指定的输出光纤耦合后传送信令消息；节点B控制光门开关和接收器模块，选择需要指定的输入光纤。如此经过遍历所有节点A上的输出光纤将找出所有的端口连接对应关系。当A节点上所有与B相连的输出光纤全部被检测和验证完毕，LMP将提供完整的端口对应关系表，用于控制平面的其它操作。
权利要求
1.一种支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，其特征在于在现有的纯光交换矩阵上添加了传送耦合交换结构，在全光交换节点上实现链路管理协议自动验证相邻节点间的端口对应关系，传送耦合交换结构分为输入与输出两部分，其中输入部分由若干个1×2分路器、同等数量的光门开关、一个星型耦合器以及接收器组成，输出部分由一个1510nm发射机、若干个1×2光开关、1个光门开关以及若干个2×1耦合器组成，在输入部分，节点的每条输入光纤先经过光分路器分为两路，一路与纯光交换矩阵的输入端口连接，另一路与一个光门开关的一端通过光纤连接，所有光门开关的另一端通过光纤都与同一个星型耦合器的输入端口相连，星型耦合器的输出端经过1510nm接收器与通用多标记交换控制平面软件模块连接；控制平面软件模块的输出连接传送耦合交换结构输出部分，经发射机与1×2光开关组的输入端口相连，1×2光开关组中的每个1×2光开关的一个输出端口及纯光交换矩阵的输出端口与一个2×1耦合器通过光纤连接，其另一个输出端口连接下一个1×2光开关的输入端口，最后一个1×2光开关经过一个光门开关与一个耦合器相连，不同的2×1耦合器的输出端口都与不同的节点输出光纤连接，进入节点的每条光纤都通过各自通道上的光分路器分出10％部分的光信号，经过光门开关进入一个星型耦合器，控制平面软件控制传送耦合交换结构输入部分采集仅有的任何一路信号，并将要发送的数据经过1510nm发射机将电信号转成光信号，经传送耦合交换结构输出部分输出。
2.如权利要求1的支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，其特征在于所述的通用多标记交换控制平面软件模块控制与发送的消息格式依照链路管理协议LMP所定义的数据包格式和处理机制。
3.如权利要求1的支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，其特征在于当无需使用传送耦合交换结构时，将结构中所有光门开关设置为断路状态，所有1×2光开关设置为直通状态。
全文摘要
一种支持链路管理协议的智能波长路由光网络节点结构，在现有的纯光交换机上添加了传送耦合交换结构，传送耦合交换结构中的输入部分由若干个1×2分路器、同等数量的光门开关、一个星型耦合器以及接收器组成，输出部分由一个发射机、若干个1×2光开关、1个光门开关以及若干个2×1耦合器组成。通用多标记交换控制平面软件模块控制与发送的消息格式依照链路管理协议LMP所定义的数据包格式和处理机制，传送耦合交换结构保证控制平面软件模块发出的数据可以选择节点上的任何一根输出光纤传送到其它节点。本发明能够支持相邻节点自动验证和检测两相邻节点光纤连接关系，通过随路信令技术和传送和耦合结构实现节点所有端口对应关系的自动检测。
文档编号H04B10/272GK1547337SQ20031010906
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年12月4日
发明者刘继民, 曾庆济, 黄 俊, 游善红, 肖鹏程 申请人:上海交通大学