一种面向电网业务的光交换方法及网络技术

一种面向电网业务的光交换方法及网络。网络由核心主节点、核心从节点组成的核心层，边缘节点组成的边缘层，业务终端组成的接入层构成三层网络；具有特定结构的核心主节点与核心从节点顺次相连形成双纤环网，边缘节点与核心从节点连接，业务终端与边缘节点连接。光交换方法：不同核心从节点之间使用的不同波长，核心主节点具有网络中所有核心从节点使用波长的波长转换能力，连接相同核心从节点的边缘节点之间传送业务数据仅需通过共同连接的核心从节点，连接不同核心从节点的边缘节点之间传送业务数据需要通过主节点转发。本发明专利技术减少了网络链路配置中的人工作业成分，提高了网络的稳定性和生存性。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电网业务的光交换方法及网络
本专利技术涉及光纤通信领域，尤其是一种面向电网业务的光交换方法及网络。
技术介绍
在WDM乃至DWDM技术大大增加了光纤传输容量的情形下，光交换节点处的数据处理速率成为整个光网络速率和容量进一步提升的瓶颈。随着光分插复用器、光开关、波长转换器等器件的不断成熟，数据逐渐可以在光域实现交换而不需要经过电缓存。光交换技术打破了传统的光/电/光（O/E/O）交换固有的“电子瓶颈”，使交换节点的处理能力大大提升。建立稳定、高效、安全的通信系统是实现智能电网的基本条件，智能电网的数据获取、保护和控制均由基础通信系统提供支持。由于电力业务要求通信系统稳定可靠、保护控制信息传送快速准确的传递，并且电力系统基础网络可能在电磁干扰、高温和机械负载等极端环境下工作，而光纤通信具有高效、稳定、抗干扰、延迟低、组网方式灵活等特点，因此光纤通信是构建智能电网比较理想的通信方式。采用光交换技术可以进一步提高网络带宽，减少网络链路配置中的人工作业成分，提高网络的稳定性和生存性，为智能电网业务提供稳定、高效、安全的基础传送网络。在光交换网络理论基础基本成熟的条件下，本专利技术可以为未来智能变电站通信网络解决方案提供技术参考。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于为智能电网提供一种高效安全、易扩展、经济成本低的面向电网业务的光交换方法及网络。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种面向电网业务的光交换网络，包括：核心层、位于核心层外的边缘层和接入层，核心层由1个核心主节点MN、m个核心从节点组成，边缘层由m×n个边缘节点组成，接入层由至多m×n×k个业务终端组成，m、n、k为正整数，m表示网络中核心从节点个数，m≤32；n表示一个核心从节点可支持的边缘节点的最大数目，n≤16；k表示一个边缘节点可支持的业务终端的最大数目，k≤16。一种面向电网业务的光交换方法，连接相同核心从节点的边缘节点使用相同的波长，连接不同核心从节点的边缘节点使用不同的波长，不同核心从节点之间使用的波长不同；核心主节点具有该网络中所有核心从节点使用波长的波长转换能力；连接相同核心从节点的边缘节点之间传送业务数据仅需通过共同连接的核心从节点，连接不同核心从节点的边缘节点之间传送业务数据需要通过主节点转发，该网络依照以下步骤实现数据传送：步骤1源业务终端发送业务数据，传送至所连接的边缘节点的发送模块；步骤2边缘节点发送模块对业务数据进行信号处理后，业务数据发往核心从节点；步骤3判断目的业务终端连接的边缘节点与源业务终端连接的边缘节点是否连接于同一个核心从节点，若是，进入步骤3a，若否，进入步骤3b.1；步骤3a业务数据由核心从节点单播、组播或广播至目的业务终端连接的边缘节点；步骤3b.1业务数据由核心从节点交换上路至核心层环网；步骤3b.2业务数据经核心层环网传送至核心主节点时下路，核心主节点接收业务数据；步骤3b.3业务数据经核心主节点缓存处理后，使用目的业务终端连接的边缘节点所用的波长单播、组播或广播至核心层环网，该步骤利用核心主节点的波长转换功能和不同核心从节点之间使用的波长不同的网络结构实现核心主节点在全网的单播、组播或广播能力；步骤3b.4业务数据在核心层环网中经过与目标业务终端连接的边缘节点连接的核心从节点下路单播、组播或广播至目标业务终端连接的边缘节点；步骤4边缘节点的接收模块接收业务数据，经处理后将业务数据发送至目的业务终端。业务终端与边缘节点之间业务数据以电信号或光信号方式传输，边缘节点与核心从节点、核心从节点之间、核心从节点与核心主节点之间的业务数据以光信号方式传输。该网络与外网间通信时，业务终端将业务数据发送至核心主节点，核心主节点通过外网接口实现该网络与外网之间的通信。本专利技术具有以下优势：1．由于本专利技术中核心从节点采用的光交换矩阵具有组播/广播能力，使核心从节点具有在本节点内单播、组播或广播的能力，由于采用连接相同核心从节点的边缘节点使用相同的波长，连接不同核心从节点的边缘节点使用不同的波长，不同核心从节点之间使用的波长不同，核心主节点具有该网络中所有核心从节点使用波长的波长转换能力的网络结构，使核心主节点具有在全网单播、组播或广播的能力，一份业务数据从源业务终端传递至多个目的业务终端时仅需要一次组播传送，减少了网络的负载量，降低了网络的时延。2．本专利技术在核心层环网采用波分复用技术，但仅将波长转换功能在主节点实现，并不需要在核心层中每个节点均具有波长转换能力，降低了成本。3．核心主节点中第一1×2光开关、第二1×2光开关、第三1×2光开关、第四1×2光开关、第一光环行器、第二光环行器与第五1×2光开关，第六1×2光开关，第七1×2光开关，第八1×2光开关、第三光环行器，第四光环行器共同实现核心环网中业务数据双纤双向的冗余保护功能：第一1×2光开关、第二1×2光开关在第一1×2光开关切换至A、C端口相通状态，第二1×2光开关也切换至A、C端口相通状态与第一1×2光开关切换至B、C端口相通状态，第二1×2光开关也切换至B、C端口相通状态两种模式下切换，实现核心环网的双纤保护；核心从节点中第三1×2光开关、第四1×2光开关在第三1×2光开关切换至A、C端口相通状态，第四1×2光开关也切换至A、C端口相通状态与第三1×2光开关切换至B、C端口相通状态，第四1×2光开关也切换至B、C端口相通状态两种模式下切换，实现核心环网的双向保护；第五1×2光开关，第六1×2光开关在第五1×2光开关切换至A、C端口相通状态，第六1×2光开关也切换至A、C端口相通状态与第五1×2光开关切换至B、C端口相通状态，第六1×2光开关也切换至B、C端口相通状态两种模式下切换，实现核心环网的双纤保护；第七1×2光开关、第八1×2光开关在第七1×2光开关切换至A、C端口相通状态，第八1×2光开关也切换至A、C端口相通状态与第七1×2光开关切换至B、C端口相通状态，第八1×2光开关也切换至B、C端口相通状态两种模式下切换，实现核心环网的双向保护。利用核心主节点和核心从节点的结构，实现核心层环网双纤双向的冗余保护，网络的抗毁性大大增强。4．本专利技术核心层中核心从节点并不采用光/电/光转换，采用数据载荷的全光交换方法解决了光/电/光转换中设备发热量大造成可靠性降低，设备易受变电站复杂电测环境干扰造成数据错误丢失等问题，提升了网络性能。5．采用本专利技术中的网络结构，根据业务终端的个数和地理位置分布，可以按需增加边缘节点、核心从节点个数，网络具有良好的扩展性，利用光纤带宽大、保密性好的特点可以为智能电网业务提供高效安全的传送网络。6．本专利技术中将不同业务数据载于不同波长信道上，利用不同波长信道在物理上独立的特性，实现了业务的物理隔离，为未来智能变电站通信网络解决方案提供技术支撑。7．本专利技术采用光交换技术可以进一步提高网络带宽，减少了网络链路配置中的人工作业成分，提高了网络的稳定性和生存性，降低了人工成本。附图说明图1为本专利技术的网络结构框图；图2为本专利技术的光交换方法流程图；图3为本专利技术中核心主节点结构图；图4为本专利技术中核心从节点结构图；图5为本专利技术中边缘节点信号处理示意图；图6为本专利技术中控制平面与交换平面交互示意图；图7为面向电网业务组网应用方案实例。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向电网业务的光交换网络，其特征在于，包括：核心层、位于核心层外的边缘层和接入层，核心层由1个核心主节点MN、m个核心从节点（SN1、SN2、…、SNm）组成，边缘层由m × n个边缘节点组成，接入层由至多m × n × k个业务终端组成， m、n、k为正整数，m表示网络中核心从节点个数，m≤32；n表示一个核心从节点可支持的边缘节点的最大数目，n≤16；k表示一个边缘节点可支持的业务终端的最大数目，k≤16。

【技术特征摘要】
1.一种面向电网业务的光交换网络，其特征在于，包括：核心层、位于核心层外的边缘层和接入层，核心层由1个核心主节点MN、m个核心从节点(SN1、SN2、…、SNm)组成，边缘层由m×n个边缘节点组成，接入层由至多m×n×k个业务终端组成，m、n、k为正整数，m表示网络中核心从节点个数，m≤32；n表示一个核心从节点可支持的边缘节点的最大数目，n≤16；k表示一个边缘节点可支持的业务终端的最大数目，k≤16，所述的核心从节点包括：第五1×2光开关(12)，第六1×2光开关(13)，第七1×2光开关(14)，第八1×2光开关(15)，第三光环行器(16)，第四光环行器(17)，可重构分插复用器(18)和光交换矩阵(19)；第五1×2光开关(12)的A、B端口分别作为核心从节点的1、2号输入端口，第六1×2光开关(13)的A、B端口分别作为核心从节点的1、2号输出端口，核心从节点的3至n+2号输入端口分别与光交换矩阵(19)输入端连接，核心从节点的3至n+2号输出端口分别与光交换矩阵(19)输出端连接；第五1×2光开关(12)的C端口与第三光环行器(16)的a端口连接，第七1×2光开关(14)的A端口与第三光环行器(16)的b端口连接，第八1×2光开关(15)的B端口与第三光环行器(16)的c端口连接，第六1×2光开关(13)的C端口与第四光环行器(17)的a端口连接，第七1×2光开关(14)的B端口与第四光环行器(17)的b端口连接，第八1×2光开关(15)的A端口与第四光环行器(17)的c端口连接，第七1×2光开关(14)的C端口与可重构分插复用器(18)的Ⅰ端口连接，第八1×2光开关(15)的C端口与可重构分插复用器(18)的Ⅱ端口连接，可重构分插复用器(18)的Ⅲ端口与光交换矩阵(19)的A端口连接，可重构分插复用器(18)的Ⅳ端口与光交换矩阵(19)的B端口连接；第五1×2光开关(12)，第六1×2光开关(13)，第七1×2光开关(14)，第八1×2光开关(15)和第三光环行器(16)，第四光环行器(17)实现核心环网中业务数据双纤双向的冗余保护功能，第五1×2光开关(12)，第六1×2光开关(13)在第五1×2光开关(12)切换至A、C端口相通状态，第六1×2光开关(13)也切换至A、C端口相通状态与第五1×2光开关(12)切换至B、C端口相通状态，第六1×2光开关(13)也切换至B、C端口相通状态两种模式下切换，实现核心环网的双纤保护；第七1×2光开关(14)、第八1×2光开关(15)在第七1×2光开关(14)切换至A、C端口相通状态，第八1×2光开关(15)也切换至A、C端口相通状态与第七1×2光开关(14)切换至B、C端口相通状态，第八1×2光开关(15)也切换至B、C端口相通状态两种模式下切换，实现核心环网的双向保护；可重构分插复用器(18)实现载于不同波长信道上的业务数据在核心环网中的上下路功能，光交换矩阵(19)实现业务数据在本核心从节点的单播/组播功能；所述的核心从节点中具有控制平面，用于根据路由信息控制第五1×2光开关(12)、第六1×2光开关(13)、第七1×2光开关(14)、第八1×2光开关(15)和的光交换矩阵(19)的交换状态。2.根据权利要求1所述的面向电网业务的光交换网络，其特征在于：所述的核心主节点MN包括：第一1×2光开关(1)，第二1×2光开关(2)，第三1×2光开关(3)，第四1×2光开关(4)，第一光环行器(5)，第二光环行器(6)，解复用器(7)，复用器(8)，光接收器阵列(9)，光发送器阵列(10)和信号处理模块(11)；第一1×2光开关(1)的A、B端口分别作为核心主节点的1、2号输入端口，第二1×2光开关(2)的A、B端口分别作为核心主节点的1、2号输出端口，连接信号处理模块(11)的外网接口是交换网络与外网之间的通信接口；第一1×2光开关(1)的C端口与第一光环行器(5)的a端口连接，第三1×2光开关(3)的A端口与第一光环行器(5)的b端口连接，第四1×2光开关(4)的B端口与第一光环行器(5)的c端口连接，第二1×2光开关(2)的C端口与第二光环行器(6)的a端口连接，第三1×2光开关(3)的B端口与第二光环行器(6)的b端口连接，第四1×2光开关(4)的A端口与第二光环行器(6)的c端口连接，第三1×2光开关(3)的C端口与解复用器(7)的输入端连接，解复用器(7)的输出端1至输出端m分别与光接收器阵列(9)的各输入端连接，光接收器阵列(9)的输出端1至输出端m与信号处理模块(11)的n个输入端连接，信号处理模块(11)的m个输出端分别与光发送器阵列(10)输入端1至输出端m连接，光发送器阵列(10)的各输出端与复用器(8)输入端1至输入端m连接；第一1×2光开关(1)、第二1×2光开关(2)、第三1×2光开关(3)、第四1×2光开关(4)和第一光环行器(5)、第二光环行器(6)实现核心环网中业务数据双纤双向的冗余保护功能，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙小菡，郑宇，周谞，朱敏，张福鼎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32