基于空间网络的光电信号交换系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于空间网络的光电信号交换系统及方法，系统包括：激光终端，包括依次连接的光学天线、分波器、光电探测器和电光模块，其中分波器具有第一输出端和第二输出端，分别用于输出光控制报文和光数据报文，光电探测器连接第二输出端；交换控制单元，与分波器的第一输出端连接，用于处理光控制报文；光交换单元，与电光模块和交换控制单元连接，用于处理光数据报文；光汇聚单元，与交换控制单元和光交换单元连接，用于对光数据报文进行汇聚、相干接收和发送；电交换单元，与光汇聚单元连接，用于交换电域信号。本发明专利技术通过优化光电信号交换系统的结构，在不使用波长转换器的情况下，实现光电信号的高效交换。实现光电信号的高效交换。实现光电信号的高效交换。

【技术实现步骤摘要】
基于空间网络的光电信号交换系统及方法


[0001]本专利技术主要涉及空间组网
，尤其涉及一种基于空间网络的光电信号交换系统及方法。

技术介绍

[0002]卫星互联网以其全球、全程、泛在的接入能力正成为新兴空间信息技术的重要发展方向之一。卫星之间以及卫星同地面之间的信息传输最主要是借助微波通信。通信速率的激增以及微波通信频谱资源的紧缺，推动人们向更高频率方向发展，激光已成为空间高速数据传输的新兴载体。
[0003]卫星激光通信将大容量的激光同灵活的空间无线通信相结合，为构建安全高效的天基信息网络、实现高速全球无缝连接提供了新的手段，由光交换组成通信网是一种重要方式。与传统星上电域处理技术相比，全光交换具有高带宽、低损耗、低串扰、小体积、低功耗和实现简单等优点，可以有效地突破“电子瓶颈”的限制，降低卫星空间载荷的体积、重量和功耗，实现大带宽和超高速的信号处理，将大幅度提高交换的性能。其中，光突发交换仅需要处理时间为毫秒级的光器件就能实现，因此，光突发交换便成了最具发展潜力的光交换技术之一。
[0004]在光突发交换系统中，可调谐的波长转换器是必须的器件，然而目前的波长转换器商用化还不成熟，没有办法实现高速率、低损耗的波长变换。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于空间网络的光电信号交换系统及方法，通过优化光电信号交换系统的结构，在不使用波长转换器的情况下，实现光电信号的高效交换。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于空间网络的光电信号交换系统，包括：激光终端，包括依次连接的光学天线、分波器、光电探测器和电光模块，其中所述分波器具有第一输出端和第二输出端，分别用于输出光控制报文和光数据报文，所述光电探测器连接所述第二输出端；交换控制单元，与所述分波器的第一输出端连接，用于处理所述光控制报文；光交换单元，与所述电光模块和所述交换控制单元连接，用于处理所述光数据报文；光汇聚单元，与所述交换控制单元和所述光交换单元连接，用于对所述光数据报文进行汇聚、相干接收和发送；电交换单元，与所述光汇聚单元连接，用于交换电域信号。
[0007]可选地，所述激光终端还包括合波器；所述合波器具有第一输入端和第二输入端，分别与所述交换控制单元和所述光交换单元连接，所述合波器的输出端连接所述光学天线。
[0008]可选地，所述交换控制单元包括：依次连接的光电转换模块、光控制报文解析模块、光控制报文生成模块和初始光控制报文生成模块；电光转换模块，与所述光控制报文解析模块连接；时间同步信号生成模块，与所述光控制报文解析模块、所述光控制报文生成模
块和所述初始光控制报文生成模块分别连接。
[0009]可选地，所述光汇聚单元包括：光数据报文解调接收模块，所述数据报文解调接收模块的输入端连接所述光交换单元，输出端连接所述电交换单元；依次连接的光数据报文调制模块、光数据报文汇聚模块、报文缓存模块和光控制报文生成模块；所述光数据报文调制模块的输出端连接所述光交换单元；所述光控制报文生成模块的输出端连接所述交换控制单元；所述报文缓存模块的输入端连接所述电交换单元。
[0010]可选地，当应用于卫星作为接入节点时，所述光汇聚单元配置为：将接收的报文信息组装成光数据报文，同时生成光控制报文；其中所述光控制报文包含时间戳信息、同步信息和偏置时间；所述时间戳信息和所述同步信息用于在多个卫星节点之间和同一个卫星节点不同功能单元之间进行时间同步，所述偏置时间表示所述光控制报文对应的光突发报文到达光交换单元所需时间；所述交换控制单元配置为：接收所述光控制报文，记录所述光控制报文的端口号和偏置时间，解析下一跳卫星节点，进行时间同步；所述光交换单元配置为：在所述偏置时间到达所述光交换单元时，所述交换控制单元指示所述光交换单元将光开关打到下一跳卫星节点对应的出接口，完成所述光数据报文交换。
[0011]可选地，当应用于卫星作为中间转发节点时，所述激光终端配置为：对接收的报文信息进行分波，并将分波后的所述光控制报文发送到所述交换控制单元，所述光数据报文发送至所述光交换单元；所述交换控制单元配置为：记录所述报文信息进入的端口号，解析所述光控制报文的时间戳信息、同步信息和偏置时间，通过路由表查询下一跳卫星节点，进行时间同步；所述时间戳信息和所述同步信息用于在多个卫星节点之间和同一个卫星节点不同功能单元之间进行时间同步，所述偏置时间表示所述光控制报文对应的光突发报文到达光交换单元所需时间；修改所述偏置时间和所述时间戳信息，发送所述时间戳信息、所述同步信息和所述偏置时间给下一跳卫星节点；所述光交换单元配置为：在所述偏置时间到达所述光交换单元时，所述交换控制单元指示所述光交换单元将光开关打到下一跳卫星节点对应的出接口，完成所述光数据报文交换。
[0012]可选地，当应用于卫星作为馈电节点时，所述激光终端配置为：对接收的报文信息进行分波，并将分波后的所述光控制报文发送到所述交换控制单元，所述光数据报文发送至所述光交换单元；所述交换控制单元配置为：记录所述报文信息进入的端口号，解析所述光控制报文的时间戳信息、同步信息和偏置时间，通过路由表查询下一跳卫星节点；所述时间戳信息和所述同步信息用于在多个卫星节点之间和同一个卫星节点不同功能单元之间进行时间同步，所述偏置时间表示所述光控制报文对应的光突发报文到达光交换单元所需时间；所述光交换单元配置为：若下一跳卫星节点是本卫星节点，则在偏置时间到达所述光交换单元时，所述交换控制单元指示所述光交换单元将光开关打到本地的出接口；光汇聚单元配置为：汇聚所述光数据报文，对所述光数据报文进行相干接收，再将所述光数据报文从馈电载荷发送。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的基于空间网络的光电信号交换系统，在激光终端增加光电探测器和电光模块，则光信号进行光电转换后再通过电光模块转换成光信号，采用此种转换方式不仅可以更改光信号的波长，也避免使用波长转换器。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种基于空间网络的光电信号交换方法，包括以下步骤：接收报文信息，将所述报文信息分波为光控制报文和光数据报文，且对所述光数据报文进
行光电转换；接收并处理所述光控制报文，所述光控制报文包含时间戳信息、同步信息和偏置时间；所述时间戳信息和所述同步信息用于在多个卫星节点之间和同一个卫星节点不同功能单元之间进行时间同步，所述偏置时间表示所述光控制报文对应的光突发报文到达光交换单元所需时间；接收并处理所述光数据报文；汇聚所述光数据报文，对所述光数据报文进行相干接收，再发送所述光数据报文。
[0015]可选地，所述方法还包括：将所述光控制报文和所述光数据报文进行合波处理，生成待发送报文信息。
[0016]可选地，接收并处理所述光控制报文包括：接收所述光控制报文，记录所述光控制报文的端口号和偏置时间，解析下一跳卫星节点，进行时间同步。
[0017]可选地，接收并处理所述光控制报文包括：记录所述报文信息进入的端口号，解析所述光控制报文的时间戳信息、同步信息和偏置时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空间网络的光电信号交换系统，其特征在于，包括：激光终端，包括依次连接的光学天线、分波器、光电探测器和电光模块，其中所述分波器具有第一输出端和第二输出端，分别用于输出光控制报文和光数据报文，所述光电探测器连接所述第二输出端；交换控制单元，与所述分波器的第一输出端连接，用于处理所述光控制报文；光交换单元，与所述电光模块和所述交换控制单元连接，用于处理所述光数据报文；光汇聚单元，与所述交换控制单元和所述光交换单元连接，用于对所述光数据报文进行汇聚、相干接收和发送；电交换单元，与所述光汇聚单元连接，用于交换电域信号。2.如权利要求1所述的基于空间网络的光电信号交换系统，其特征在于，所述激光终端还包括合波器；所述合波器具有第一输入端和第二输入端，分别与所述交换控制单元和所述光交换单元连接，所述合波器的输出端连接所述光学天线。3.如权利要求1所述的基于空间网络的光电信号交换系统，其特征在于，所述交换控制单元包括：依次连接的光电转换模块、光控制报文解析模块、光控制报文生成模块和初始光控制报文生成模块；电光转换模块，与所述光控制报文解析模块连接；时间同步信号生成模块，与所述光控制报文解析模块、所述光控制报文生成模块和所述初始光控制报文生成模块分别连接。4.如权利要求1所述的基于空间网络的光电信号交换系统，其特征在于，所述光汇聚单元包括：光数据报文解调接收模块，所述数据报文解调接收模块的输入端连接所述光交换单元，输出端连接所述电交换单元；依次连接的光数据报文调制模块、光数据报文汇聚模块、报文缓存模块和光控制报文生成模块；所述光数据报文调制模块的输出端连接所述光交换单元；所述光控制报文生成模块的输出端连接所述交换控制单元；所述报文缓存模块的输入端连接所述电交换单元。5.如权利要求1所述的基于空间网络的光电信号交换系统，其特征在于，当应用于卫星作为接入节点时，所述光汇聚单元配置为：将接收的报文信息组装成光数据报文，同时生成光控制报文；其中所述光控制报文包含时间戳信息、同步信息和偏置时间；所述时间戳信息和所述同步信息用于在多个卫星节点之间和同一个卫星节点不同功能单元之间进行时间同步，所述偏置时间表示所述光控制报文对应的光突发报文到达光交换单元所需时间；所述交换控制单元配置为：接收所述光控制报文，记录所述光控制报文的端口号和偏置时间，解析下一跳卫星节点，进行时间同步；所述光交换单元配置为：
在所述偏置时间到达所述光交换单元时，所述交换控制单元指示所述光交换单元将光开关打到下一跳卫星节点对应的出接口，完成所述光数据报文交换。6.如权利要求1所述的基于空间网络的光电信号交换系统，其特征在于，当应用于卫星作为中间转发节点时，所述激光终端配置为：对接收的报文信息进行分波，并将分波后的所述光控制报文发送到所述交换控制单元，所述光数据报文发送至所述光交换单元；所述交换控制单元配置为：记录所述报文信息进入的端口号，解析所述光控制报文的时间戳信息、同步信息和偏置时间，通过路由表查询下一跳卫星节点，进行时间同步；所述时间戳信息和所述同步信息用于在多个卫星节点之间和同一个卫星节点不同功能单元之间进行时间同步，所述偏置时间表示所述光控制报文对应的光突发报文到达光交换单元所需时间；修改所述偏置时间和所述时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：董琳，孙思月，梁广，姜兴龙，王龙，张振华，刘高赛，
申请(专利权)人：上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：