一种基于激光通信的光交换装置、方法及终端装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于激光通信的光交换装置、方法及终端装置，所述光交换装置包括：分光及检测模块、光交换控制模块、光电转换模块和光交换执行模块；分光及检测模块用于接收光收天线经N路输入端口传输的激光信号后，将每路激光信号分为三路；光电转换模块用于接收到启动控制信号后将第二路激光信号中的包头转换为电信号；光交换控制模块用于学习地址表后，将电信号中的所需信息与经过学习后的地址表进行比较，得到端口匹配信号；光交换执行模块用于根据端口匹配信号将M路输出端口对应匹配N路输入端口，并将第一路激光信号经M路输出端口中的N路输出端口传输至光发天线。通过在光电转换时只转换激光信号中的包头信号，降低了功耗。功耗。功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光通信的光交换装置、方法及终端装置


[0001]本专利技术涉及激光通信
，特别涉及一种基于激光通信的光交换装置、方法及终端装置。

技术介绍

[0002]激光通信是空间通信数据传输的重要手段之一，而传统的激光通信对P2P(点对点)通信研究比较深入，对激光通信组网研究相对较少。然而随着经济社会的发展，人类对卫星互联网、深空通信的需求越来越迫切。这就不得不面对非视距通信、信道状态等对激光通信的影响。因此解决方案只能是向着组网激光通信方向发展。在组网激光通信上的两个重要的方向分别就是传输和交换，传输也就是前面所述点对点(P2P)通信。
[0003]但是，目前已知的交换系统主要是电交换，即使是光通信领域也要经过光电转换
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电交换
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电光转换的复杂操作实现。而电交换的方式随着交换速率及交换容量的提升，也带来了功耗的指数增长。不仅仅是交换芯片功耗的增加，光电/电光转换模块对功耗增加的贡献也是不可忽视的；同时随着电交换芯片集成度越来越高，面临着摩尔定律失效在即这一重要难题，交换速率和交换容量很难再提升。并且短期内很难找到有效的解决方案。
[0004]另外一类交换是光交换。光交换又分光控光交换和电控光交换两种，光控光交换是光交换的完整形态。但受限于当前光逻辑器件以及光存储器件等基础科学技术限制，现有光控光交换工程实现难度非常大、技术成熟度很低。
[0005]而电控光交换则是现行基础技术条件下的最优方案。现在已经提出的技术方案有几个方向。
[0006]现有技术中提出一种基于SDN的数据中心网络控制系统，采用集中式管理的架构，由SDN控制器统一管理各架顶式交换机的转发，做到对数据中心内部底层光互联网络资源统一管理。但是，这种架构在大规模交换节点应用中(如低轨星座等)要求每个节点都要与SDN控制器之间进行交互，这本身部署起来就很复杂，而且也占用资源。(同时信息的获取需要依赖架顶式交换机，而该架顶式交换机本身是电交换，没有带来功耗上的优化。)
[0007]另外一个方向主要研究光交换执行机构，提出或改进的光交换的执行机构，如提出的一种WSS(波长选择开关)、一种支持组播的光开关阵列和一种光束导引光开关。这些方法焦点集中在光交换里执行机构的改进和优化上，并没有对如何控制执行机构进行相关说明。
[0008]还有一些研究也做了对网络信息提取的创新，如提出一种基于调制格式获取网络信息的方法，以及提出一种以波长为地址标签的交换节点。这些研究或者与当前的IP网络有较大差异，或者自身存在规模上的限制。
[0009]因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

[0010]本专利技术的主要目的在于提供一种基于激光通信的光交换装置、方法及终端装置，
旨在解决现有技术中在空间通信进行数据传输或利用大规模卫星组网进行激光通信时，电交换功耗过高的问题。
[0011]为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0012]一种基于激光通信的光交换装置，与光收天线和光发天线连接，所述基于激光通信的光交换装置包括：分光及检测模块、延迟模块、光交换控制模块、光电转换模块和光交换执行模块；
[0013]所述光收天线、所述分光及检测模块、所述延迟模块、所述光交换执行模块和所述光发天线依次连接，所述光交换控制模块分别与所述分光及检测模块、所述光电转换模块和所述光交换执行模块连接，所述光电转换模块还与所述分光及检测模块连接；
[0014]所述分光及检测模块用于接收所述光收天线经N路输入端口传输的激光信号后，将每路所述激光信号分为三路，将第一路激光信号和第二路激光信号分别传输至所述延迟模块和所述光电转换模块，以及用于根据第三路激光信号输出光信号检测结果至所述光交换控制模块；
[0015]所述延迟模块用于控制所述第一路激光信号延迟预设延迟时间到达所述光交换执行模块；
[0016]所述光交换控制模块用于根据所述光信号检测结果输出启动控制信号至所述光电转换模块；
[0017]所述光电转换模块用于接收到所述光交换控制模块传输的所述启动控制信号后，将所述第二路激光信号中的包头信号转换为电信号，并将所述电信号传输至所述光交换控制模块；
[0018]所述光交换控制模块还用于学习地址表后，将所述电信号中的所需信息与经过学习后的地址表进行比较，并将得到的端口匹配信号传输至所述光交换执行模块；
[0019]所述光交换执行模块用于根据所述端口匹配信号，将M路输出端口对应匹配所述N路输入端口，并将所述第一路激光信号经所述M路输出端口中的N路输出端口传输至所述光发天线。
[0020]所述基于激光通信的光交换装置中，所述分光及检测模块包括：分光单元和检测单元；
[0021]所述分光单元分别与所述光收天线、所述检测单元、所述光电转换模块和所述延迟模块连接，所述检测单元还与所述光交换控制模块连接；
[0022]所述分光单元用于将每路所述激光信号分为三路激光信号后，将所述第一路激光信号、所述第二路激光信号和第三路激光信号分别传输至所述延迟模块、所述光电转换模块和所述检测单元；所述检测单元用于对所述第三路激光信号进行检测，并将所述光信号检测结果传输至所述光交换控制模块。
[0023]所述基于激光通信的光交换装置中，所述光交换控制模块包括：启动控制单元和学习地址表单元；
[0024]所述启动控制单元分别与所述分光及检测模块和所述光电转换模块连接；所述学习地址表单元与所述光交换执行模块连接；
[0025]所述启动控制单元用于根据所述光信号检测结果，输出所述启动控制信号至所述光电转换模块，以控制所述光电转换模块的工作状态；所述学习地址表单元用于学习地址
表后，将所述所需信息与经过学习后的地址表进行比较，并将得到的端口匹配信号传输至所述光交换执行模块。
[0026]所述基于激光通信的光交换装置中，所述光交换控制模块还包括：定时单元；所述定时单元与所述光电转换模块连接；
[0027]所述定时单元用于在所述光电转换模块开始工作后开始进行计时，并在计时时间到达预设定时时间时，输出第一停止控制信号至所述光电转换模块。
[0028]所述基于激光通信的光交换装置中，所述光交换控制模块还包括：计数单元；所述计数单元与所述光电转换模块连接；
[0029]所述计数单元用于在所述光电转换模块开始工作后开始进行计数，并在计数数值达到预设计数阈值时，输出第二停止控制信号至所述光电转换模块。
[0030]所述基于激光通信的光交换装置中，所述所需信息包括：源MAC地址、目的MAC地址、协议类型、源IP和目的IP；M和N均为大于或等于1的正整数，且M大于或等于N。
[0031]所述基于激光通信的光交换装置中，所述光交换控制模块还用于建立并维护所述地址表。
[0032]一种基于激光通信的光交换方法，所述基于激光通信的光交换方法适用于如上所述的基于激光通信的光交换装置，所述基于激光通信的光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光通信的光交换装置，与光收天线和光发天线连接，其特征在于，所述基于激光通信的光交换装置包括：分光及检测模块、延迟模块、光交换控制模块、光电转换模块和光交换执行模块；所述光收天线、所述分光及检测模块、所述延迟模块、所述光交换执行模块和所述光发天线依次连接，所述光交换控制模块分别与所述分光及检测模块、所述光电转换模块和所述光交换执行模块连接，所述光电转换模块还与所述分光及检测模块连接；所述分光及检测模块用于接收所述光收天线经N路输入端口传输的激光信号后，将每路所述激光信号分为三路，将第一路激光信号和第二路激光信号分别传输至所述延迟模块和所述光电转换模块，以及用于根据第三路激光信号输出光信号检测结果至所述光交换控制模块；所述延迟模块用于控制所述第一路激光信号延迟预设延迟时间到达所述光交换执行模块；所述光交换控制模块用于根据所述光信号检测结果输出启动控制信号至所述光电转换模块；所述光电转换模块用于接收到所述光交换控制模块传输的所述启动控制信号后，将所述第二路激光信号中的包头信号转换为电信号，并将所述电信号传输至所述光交换控制模块；所述光交换控制模块还用于学习地址表后，将所述电信号中的所需信息与经过学习后的地址表进行比较，并将得到的端口匹配信号传输至所述光交换执行模块；所述光交换执行模块用于根据所述端口匹配信号，将M路输出端口对应匹配所述N路输入端口，并将所述第一路激光信号经所述M路输出端口中的N路输出端口传输至所述光发天线。2.根据权利要求1所述的基于激光通信的光交换装置，其特征在于，所述分光及检测模块包括：分光单元和检测单元；所述分光单元分别与所述光收天线、所述检测单元、所述光电转换模块和所述延迟模块连接，所述检测单元还与所述光交换控制模块连接；所述分光单元用于将每路所述激光信号分为三路激光信号后，将所述第一路激光信号、所述第二路激光信号和第三路激光信号分别传输至所述延迟模块、所述光电转换模块和所述检测单元；所述检测单元用于对所述第三路激光信号进行检测，并将所述光信号检测结果传输至所述光交换控制模块。3.根据权利要求1所述的基于激光通信的光交换装置，其特征在于，所述光交换控制模块包括：启动控制单元和学习地址表单元；所述启动控制单元分别与所述分光及检测模块和所述光电转换模块连接；所述学习地址表单元与所述光交换执行模块连接；所述启动控制单元用于根据所述光信号检测结果，输出所述启动控制信号至所述光电转换模块，以控制所述光电转换模块的工作状态；所述学习地址表单元用于学习地址表后，将所述所需信息与经过学习后的地址表进行比较，并将得到的端口匹配信号传输至所述光交换执行模块。4.根据权利要求1所述的基于激光通信的光交换装置，其特征在于，所述光交换控制模
块还包括：定时单元；所述定时单元与所述光电转换模块连接；所述定时单元用于在所述光电转换模块开始工作后开始进行计时，并在计时时间到达预设定时时间时，输出第一停止控制信号至所述光电转换模块。5.根据权利要求1所述的基于激光通信的光交换装置，其特征在于，所述光交换控制模块还包括：计数单元；所述计数单元与所述光电转换模块连接；所述计数单元用于在所述光电转换模块开始工作后开始进行计数，并在计数数值达到预设计数阈值时，输出第二停止控制信号至所述光电转换模块。6.根据权利要求1所述的基于激光通信的光交换装置，其特征在于，所述所需信息包括：源MAC地址、目的MAC地址、协议类型、源IP和目的IP；M和N均为大于或等于1的正整数，且M大于或等于N。7.根据权利要求1所述的基于激光通信的光交换装置，其特征在于，所述光交...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱振洋，张钦宇，梁亚超，丁兆雄，司马端，许宏斌，薛佳音，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：