基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構及實現方法
【專利摘要】本發(fā)明針對智能變電站通信網絡中業(yè)務傳輸時延及時延抖動較大的問題，公開了一種基于無源光網絡結構的分布式環(huán)形光交換網絡結構設計方法，其特征在于：采用類似無源光網絡的結構構建智能變電站網絡，母差保護/故障錄播類似于無源光纖網絡PON中的光纖線路終端OLT，而環(huán)上的每個節(jié)點則類似于PON中的光網絡單元ONU。節(jié)點結構只采用接收機、發(fā)射機、環(huán)形器、AWG模塊和光耦合器，有效節(jié)約了硬件開銷和能源耗損。此外，針對智能變電站中的各類電力業(yè)務設計了相應的調度算法，有效地降低了使得智能變電站通信網絡中業(yè)務傳輸時延及時延抖動，提高了系統(tǒng)的實時性。
【專利說明】
基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構及實現方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及一種智能變電站和光交換網絡技術領域，具體設及一種基于無源光網 絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構及實現方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國電力建設事業(yè)的快速發(fā)展，智能變電站在我國快速發(fā)展?，F階段，國內智 能變電站主要采用工業(yè)W太網電交換機進行過程層通信系統(tǒng)的網絡體系設計，運種方法下 電網業(yè)務的時延及時延抖動較大，系統(tǒng)的實時性能一般。在人們生活水平不斷提高的背景 下，人們對電網的穩(wěn)定性、可靠性、實時性W及安全性等方面提出了更高的要求。與此同時， 隨著近些年環(huán)形器、光禪合器(Optical Coupler,OC)和陣列波導光柵(AWG)等光器件的成 熟，設計基于運些光器件的光交換網絡來充分利用無源光網絡的巨大傳輸速率W滿足不斷 增長的實時通信需求成為了一個重要的研究課題。
[0003] 目前智能變電站通信系統(tǒng)的組網方式主要包括W下幾種：
[0004] (1)基于電交換機和IEC61850系列標準的組網方式
[0005] 目前基于電交換機和IEC61850系列標準的智能變電站通信網絡的規(guī)模一般是采 用5臺電交換機，每臺18個百兆端口，4個千兆端口，交換機之間通過千兆端口互連，百兆的 端口則直接接入智能變電站的電網業(yè)務，所有端口的使用率約為70 %。也就是一臺中屯、交 換機連接其余四臺交換機，每臺交換機連接12臺電氣設備，每四臺設備組成一個間隔，每個 間隔組成一個小的局域網。此外，中屯、交換機還需要連接母差，所W設備都需要與母差進行 通信。上述方案的缺點在于，電交換機無法達到很高的通信速率，而電網業(yè)務有較高的實時 性要求，并且該方案下的可靠性不足，無法滿足電網業(yè)務的時延抖動要求。
[0006] (2)基于無源光網絡的智能變電站組網方式
[0007] 本方案的核屯、思想是根據變電站業(yè)務需求，定制開發(fā)新型實時交換機，改善傳輸 業(yè)務的實時性。新型實時交換機融入了分組交換技術和時分復用多址接入技術，可實現統(tǒng) 一物理網絡下各類報文傳輸的有效隔離;利用無源光網絡可完成不同類型業(yè)務終端的靈活 接入。選擇無源光網絡技術作為站內一次和二次設備的通信接入手段主要基于W下幾方面 考慮:①固有的TDM接入方式可W保證數據傳遞具有較穩(wěn)定的時延;②具有靈活的拓撲結構 能夠適應站內終端接入點的分布環(huán)境要求;③無源光網絡可W實現多種保護方案;④能夠 滿足各類業(yè)務對傳輸帶寬的需求。但運種方案中，為了利用無源光網絡的優(yōu)勢，必須使用大 量的光器件，在實際應用中帶來的很高的成本要求。此外，各器件的之間連接也頗為復雜， 對日后的維護工作帶來了很大的困難。

【發(fā)明內容】

[000引為解決上述現有技術中的不足，針對智能變電站通信網絡中業(yè)務的實時性要求， 本發(fā)明的目的是提供一種基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構及實現方法，其有 別于現有的基于電交換機的通信系統(tǒng)W及結構復雜的光交換系統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現的：
[0010] 本發(fā)明提供一種基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其改進之處在 于:所述分布式環(huán)形光交換網絡結構包括通過光纖依次連接并組成環(huán)形結構的20個分布式 網絡節(jié)點W及掛接在分布式網絡節(jié)點上的間隔，在第1個分布式網絡節(jié)點和最后一個分布 式網絡節(jié)點之間連接有母差結構;所述間隔由四臺電氣設備組成;在分布式網絡節(jié)點發(fā)送 數據時，每個節(jié)點采用雙向發(fā)送的方式，確保母差結構W及其它分布式網絡節(jié)點節(jié)點均能 收到數據。
[0011] 進一步地:所述分布式網絡節(jié)點包括依次連接的光纖、光禪合器、陣列波導光柵 AWG模塊、環(huán)形器和接收機，發(fā)射機與環(huán)形器連接。
[0012] 進一步地:所述母差結構包括依次連接的光纖、環(huán)形器、陣列波導光柵AWG模塊、環(huán) 形器和接收機，發(fā)射機與環(huán)形器連接。
[0013] 進一步地:所述環(huán)形器是引導光傳播方向的器件，其包括=個端口，分別為環(huán)形器 的第一端口、第二端口和第=端口；所述第一端口輸入的信號從第二端口輸出;第二端口輸 入的信號則從第=端口輸出。
[0014] 進一步地:所述光禪合器是分光器件，其包括=個端口，分別為光禪合器的第一端 口、第二端口和第=端口；所述第一端口輸入的光從第二端口與第=端口輸出，第二端口和 第=端口輸出的光功率之和等于第一端口的輸入光功率。
[0015] 進一步地:所述光禪合器的第二端口與第=端口的輸出功率相對于第一端口輸入 功率的衰減值由光禪合器的分光比決定；
[0016] 所述光禪合器用于將分布式網絡節(jié)點連成環(huán)形且將轉換后的電網業(yè)務從光禪合 器的第=端口輸出。
[0017]進一步地:所述的陣列波導光柵AWG模塊為2X1的陣列波導光柵AWG模塊。
[0018] 本發(fā)明提供一種基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構的實現方法，其改 進之處在于:所述實現方法對分布式網絡節(jié)點發(fā)送和接收數據數據W及母差結構發(fā)送和接 受數據分別進行處理。
[0019] 進一步地：當分布式網絡節(jié)點發(fā)送數據時，電網業(yè)務由發(fā)射機進入環(huán)行器的第一 端口，再從環(huán)形器的第二端口輸出，進入陣列波導光柵AWG模塊，陣列波導光柵AWG模塊收到 兩種不同波長的業(yè)務(不限定具體的波長值，只要兩種不同的波長即可）；所述電網業(yè)務從 陣列波導光柵AWG模塊輸出后進入光禪合器，禪合至左右兩路進行雙向傳輸，再通過鏈路中 的光禪合器進入光纖鏈路；
[0020] 當分布式網絡節(jié)點接收數據時，電網業(yè)務由所述光纖進入所述的光禪合器，光禪 合器一路繼續(xù)在光纖上傳輸，另一路向下發(fā)往本地;所述電網業(yè)務再進入分布式網絡節(jié)點 本地的禪合器，再進入陣列波導光柵AWG模塊，陣列波導光柵AWG模塊通過判斷業(yè)務類型從 而決定進入某一路的環(huán)形器;所述電網業(yè)務進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器 的第=端口輸出，進入所述接收機完成數據的接收。
[0021] 進一步地:當母差結構發(fā)送數據時，電網業(yè)務由發(fā)射機進入環(huán)行器的第一端口，再 從環(huán)形器的第二端口輸出，進入陣列波導光柵AWG模塊，陣列波導光柵AWG模塊收到兩種不 同波長的業(yè)務(不限定具體的波長值，只要兩種不同的波長即可）；所述電網業(yè)務從陣列波 導光柵AWG模塊輸出后進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第=端口輸出；
[0022] 當母差結構接收數據時，電網業(yè)務由所述光纖進入所述環(huán)行器的第一端口，再從 所述環(huán)形器的第二端口輸出;所述電網業(yè)務再進入進入陣列波導光柵AWG模塊，陣列波導光 柵AWG模塊通過判斷業(yè)務類型從而決定進入某一路的環(huán)形器;所述電網業(yè)務進入所述環(huán)行 器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第=端口輸出，進入所述接收機完成數據的接收。
[0023] 與最接近的現有技術相比，本發(fā)明提供的技術方案具有的優(yōu)異效果是：
[0024] 本發(fā)明提供的一種基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構及實現方法，有 別于現有的基于電交換機的通信系統(tǒng)W及結構復雜的光交換系統(tǒng)，無須使用昂貴的光器 件，即可實現電網業(yè)務的高速傳輸W及高實時性要求，具有低成本、高速率、高實時性、兼容 性好等優(yōu)點，體現在：
[0025] 1)實時性高:本發(fā)明設計的分布式環(huán)形光交換網絡結構與針對電網業(yè)務設計的調 度算法可W有效地降低業(yè)務的時延及時延抖動，具有較高的實時性；
[0026] 2)所有器件均模塊化，端口與端口直接相連使得網絡連線復雜度低，易于維護；
[0027] 3)整個網絡結構只采用接收機、發(fā)射機、環(huán)形器、AWG模塊和光禪合器，有效節(jié)約了 硬件開銷和能源耗損。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明提供的分布式環(huán)形光交換網絡結構示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明提供的分布式環(huán)形光交換網絡節(jié)點結構示意圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明提供的分布式環(huán)形光交換網絡母差結構示意圖；
[0031 ]圖4為周期性輪詢調度算法示意圖；
[0032] 圖5為突發(fā)性隨機退避算法示意圖；其中，（a)為情形1、2、3的跳閩業(yè)務與屯、跳業(yè)務 的示意圖；（b)為節(jié)點1和2的跳閩業(yè)務與跳閩業(yè)務的示意圖；
[0033] 圖6為GOOSE跳閩業(yè)務平均傳輸時延特性圖；其中：（a)為Ikm跳閩業(yè)務的示意圖； (b)為2km跳閩業(yè)務的示意圖；（C)為3km跳閩業(yè)務的示意圖；（d)為4km跳閩業(yè)務的示意圖；
[0034] 圖7為GOOSE跳閩業(yè)務平均傳輸時延抖動特性圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0036] W下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，W使本領域的技術人員能夠 實踐它們。其他實施方案可W包括結構的、邏輯的、電氣的、過程的W及其他的改變。實施例 僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的組件和功能是可選的，并且操作的順序可W 變化。一些實施方案的部分和特征可W被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā) 明的實施方案的范圍包括權利要求書的整個范圍，W及權利要求書的所有可獲得的等同 物。在本文中，本發(fā)明的運些實施方案可W被單獨地或總地用術語"發(fā)明"來表示，運僅僅是 為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應用的范圍為任 何單個發(fā)明或發(fā)明構思。
[0037] 本發(fā)明結合無源光網絡的優(yōu)勢，設計了一種類似PON結構的分布式環(huán)形光交換網 絡結構如圖1所示。母差/錄波類似于無源光纖網絡PON中的光纖線路終端化T，需要與其它 所有節(jié)點交換信息，而環(huán)上的每個節(jié)點則類似于PON中的光網絡單元0NU。每四臺電氣設備 組成一個間隔掛在節(jié)點上。在發(fā)送數據時，每個節(jié)點采用雙向發(fā)送的方式，確保母差W及其 它節(jié)點都能收到數據。環(huán)在母差處斷開，保證發(fā)送的數據不會一直存留在環(huán)上影響后續(xù)的 數據。
[0038] 當節(jié)點發(fā)送數據時，電網業(yè)務由發(fā)射機進入所述環(huán)行器的第一端口，再從所述環(huán) 形器的第二端口輸出，進入所述的AWG模塊，AWG模塊可能收到兩種不同波長的業(yè)務;所述后 電網業(yè)務從AWG模塊輸出后進入所述光禪合器，禪合至左右兩路進行雙向傳輸;所述后再通 過鏈路中的光禪合器進入光纖鏈路。當節(jié)點接收數據時，電網業(yè)務由所述光纖進入所述的 光禪合器，禪合器一路繼續(xù)在光纖上傳輸，另一路向下發(fā)往本地;所述后電網業(yè)務再進入節(jié) 點本地的禪合器，再進入AWG模塊，AWG模塊通過判斷業(yè)務類型從而決定進入某一路的環(huán)形 器;所述后電網業(yè)務進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第=端口輸出，進入所 述的接收機完成數據的接收。圖2即為分布式環(huán)形光交換網絡的節(jié)點結構失意圖。
[0039] 當母差發(fā)送數據時，電網業(yè)務由發(fā)射機進入所述環(huán)行器的第一端口，再從所述環(huán) 形器的第二端口輸出，進入所述的AWG模塊，AWG模塊可能收到兩種不同波長的業(yè)務;所述后 電網業(yè)務從AWG模塊輸出后進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第=端口輸出。 當母差接收數據時，電網業(yè)務由所述光纖進入所述環(huán)行器的第一端口，再從所述環(huán)形器的 第二端口輸出；所述后電網業(yè)務再進入AWG模塊，AWG模塊通過判斷業(yè)務類型從而決定進入 某一路的環(huán)形器;所述后電網業(yè)務進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第=端 口輸出，進入所述的接收機完成數據的接收。圖3即為分布式環(huán)形光交換網絡母差結構示意 圖。
[0040] 網絡在傳輸業(yè)務時難免會發(fā)送沖突和碰撞，一旦發(fā)送沖突，業(yè)務就傳輸失敗了。那 么為了解決該問題，我們需要針對不同電網業(yè)務的特征設計相應的調度算法。電網中的傳 輸業(yè)務大致分成兩類。一類是周期業(yè)務，即SV和GOOSE的屯、跳業(yè)務，發(fā)送時間固定。另一類為 突發(fā)業(yè)務，即GOOSE的跳閩業(yè)務，運類業(yè)務發(fā)送時間不確定，但業(yè)務量相對而言比較小。周期 性業(yè)務的業(yè)務量較小，可靠性要求一般，對時延的抖動要求較高;而突發(fā)性業(yè)務，單個電子 設備的突發(fā)流量約為2.4Mb/s，對可靠性的要求較高，并且對時延有很高的要求，因為電網 中一旦發(fā)生跳閩事件，需要立即告知母差，所W要保證有較低的時延，時延不能超過lOys。 所W我們針對周期業(yè)務的特征，采用輪詢的方式來調度運兩種業(yè)務，而對突發(fā)性業(yè)務采用 隨機訪問和沖突避免的方式進行調度。
[0041] 圖4為周期性輪詢調度算法示意圖。如圖所示，假設智能變電站通信系統(tǒng)內共有20 個節(jié)點，屯、跳業(yè)務按每秒10帖來計算，帖長為300字節(jié)，環(huán)形光通信鏈路的速率為10化/s。那 么每個輪詢發(fā)送周期的長度為ls/10帖= IOOms,每帖的長度為0.24US。那么輪詢調度的策 略即是將運20個節(jié)點的數據在一個周期IOOrns內均勻分布并發(fā)送，兩個節(jié)點之間的間隔則 為5ms，運種機制能夠確保業(yè)務的時延穩(wěn)定并且時延抖動為0。
[0042] 圖5為突發(fā)性隨機退避算法示意圖。突發(fā)性業(yè)務會在任何一個時隙到達，它可能會 和周期性業(yè)務發(fā)送沖突，也可能會和其它節(jié)點的突發(fā)性業(yè)務發(fā)送碰撞。根據系統(tǒng)的同步機 審IJ，節(jié)點會偵測到其它節(jié)點周期性業(yè)務的到來時刻。如圖5(a)所示，在第一種情形下，節(jié)點 的跳閩業(yè)務到來時，此時信道正好在傳輸屯、跳業(yè)務，為了避免沖突，將該跳閩業(yè)務在[0,引 個時隙區(qū)間內隨機選取一個時隙值退避后再次發(fā)送，運個退避的時間相對于跳閩業(yè)務的時 延來說是微不足道的。在第二種情形下，節(jié)點偵測到跳閩業(yè)務的到來時刻正好在屯、跳業(yè)務 的前一時刻，所W同樣為了避免兩種業(yè)務發(fā)送碰撞，采用與之前相同的退避機制。在第=種 情形下，節(jié)點偵測到此時信道正處于空閑狀態(tài)，所W當有跳閩業(yè)務到來時可W被正常傳輸。 [00創(chuàng)不同節(jié)點的跳閩業(yè)務之間也有可能發(fā)生沖突，如圖5(b)所示。節(jié)點1和節(jié)點2的跳 閩業(yè)務同時到達信道，那么運兩個業(yè)務就發(fā)生了沖突。此時我們對運兩個跳閩業(yè)務同時采 用隨機退避的策略，在[0,引個時隙區(qū)間內隨機選取一個時隙值退避后再次發(fā)送，如果在退 避后再次發(fā)生沖突，則將退避區(qū)間減倍，即在[0,4]區(qū)間內隨機選取一個時隙繼續(xù)向后退 避，依此類推，直到退避區(qū)間達到[0，1 ]。
[0044] 具體的，本發(fā)明為基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換結構設計方法，可W用作 智能變電站中通信系統(tǒng)的組網結構。如圖1所示，分布式環(huán)形光交換結構包括依次連接的光 纖、20個分布式光網絡節(jié)點、掛接在節(jié)點上的間隔、母差\錄播和光纖介質。
[0045] 如圖2和3所示，分布式環(huán)形光交換節(jié)點與母差的結構包括依次環(huán)形連接的環(huán)行 器、傳遞電網業(yè)務的光纖、光禪合器、接收機、發(fā)射機和AWG模塊，所述環(huán)形器包括=個端口， 所述光禪合器包括=個端口，所述傳遞電網業(yè)務的光纖的一端與所述光禪合器的第一端口 相連;所述AWG模塊的一端與所述光禪合器的第二端口相連。
[0046] 環(huán)行器是引導光傳播方向的器件，其包括=個端口，第一端口輸入的信號從第二 端口輸出;第二端口輸入則從第=端口輸出。
[0047] 光禪合器是分光器件，其包括=個端口，第一端口輸入的光從第二與第=端口輸 出，第二和第=端口輸出光功率之和等于第一端口的輸入光功率。第二與第=端口的輸出 功率相對于第一端口輸入功率的衰減值由光禪合器的分光比決定。本系統(tǒng)中的光禪合器用 于將節(jié)點連成環(huán)形且將轉換后的電網業(yè)務從光禪合器的第=端口輸出。本發(fā)明所用的光禪 合器的分光比參數分為兩種，連接在環(huán)形光網絡鏈路中的光禪合器的分光比參數為90:10， 其中直通鏈路占90%，而下路占10%。而連接在分布式環(huán)形光交換節(jié)點結構內部的光禪合 器的分光比參數為50:50。在圖2中，0C1/0C2是連接在環(huán)形網絡中的光禪合器;0C3是節(jié)點內 部的光禪合器。
[004引實施例
[0049]在實際的光禪合器中，當信號通過光禪合器時，總有一些光會丟失，該損耗被稱為 附加損耗。附加損耗的定義為輸入功率對總的輸出功率的比值。因此，用分貝表示的禪合器 附加損耗為：
[(K)加]
[00川具甲，Fi刃粧蹄護」且巧功準，P2為下路禪合功率。在本發(fā)明中，我們令環(huán)形鏈路中禪 合器的光功率分配百分比為90%，令節(jié)點發(fā)送信號時分路至左右兩端的光禪合器為光功率 均分的3dB禪合器。由圖1-3可知，在我們的分布式環(huán)形光交換結構中，當我們取節(jié)點數為n 時，節(jié)點的發(fā)出的信號損耗最大的情況應該是發(fā)生在母差左右兩端的節(jié)點之間相互傳輸 時。在運種情況下，當節(jié)點發(fā)送信號時，需要先經過一個3地禪合器，再在光鏈路中經過n-2 個光功率分配為90%的禪合器，到達目的節(jié)點后，信號首先通過一個光功率分配為10%的 禪合器后再下路經過一個3地禪合器，接著通過AWG模塊經環(huán)形器送至接收機，AWG模塊的損 耗按3地計算。所W整個系統(tǒng)中信號最大的附加損耗為：
[0052] -3 X 3+(n-2) X IOlogO. 9+lOlogO. 1 =-(n-2) X 0.46-19dB
[0053] 如果我們令系統(tǒng)中節(jié)點的數目為20,那么此時整個系統(tǒng)中信號的最大附加損耗 為-(20-2)X0.46-13dB = -27.28地。
[0054] 具體實施例還包括調度算法的仿真。我們會觀察在不同節(jié)點數W及不同環(huán)形鏈路 周長的條件下，各業(yè)務的時延W及時延抖動。由于周期性業(yè)務采用了輪詢算法，時延W及抖 動都是固定的，所W我們只針對采用隨機退避算法的突發(fā)性業(yè)務即GOOSE跳閩業(yè)務進行仿 真。
[0055] 圖6(a)、（b)、（C)、（d)給出了在不同的環(huán)形網絡鏈路周長下，GOOSE跳閩業(yè)務的時 延關于網絡內節(jié)點數量的變化情況。從圖中可見，在周長5kmW內的環(huán)形鏈路且節(jié)點數50W 內的網絡結構中，GOOSE跳閩業(yè)務的平均時延都能保持在IOiiS內。
[0056] 圖7給出了在不同的環(huán)形網絡鏈路周長下，GOOSE跳閩業(yè)務的平均時延抖動關于網 絡內節(jié)點數量的變化?？蒞看出，在環(huán)形網絡鏈路周長小于2km時，平均時延抖動可W保持 在IOiiS W內。而在環(huán)形網絡鏈路周長達到3虹1，節(jié)點的數量不超過40時，W及周長達到5km且 節(jié)點數不超過20時，平均時延抖動都可W保證小于lOiis。
[0057] 由上述實施例的具體實施效果可W明顯看出，我們設計的基于無源光網絡的光交 換結構可W有效地降低智能變電站電網業(yè)務的時延和時延抖動，很大程度上保證了智能變 電站通信系統(tǒng)的實時性，在電力通信高速光傳輸系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。
[0058] W上實施例僅用W說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對 本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可W對本發(fā)明的【具體實施方式】進 行修改或者等同替換，運些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請 待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在于:所述分布式環(huán)形 光交換網絡結構包括通過光纖依次連接并組成環(huán)形結構的20個分布式網絡節(jié)點以及掛接 在分布式網絡節(jié)點上的間隔，在第1個分布式網絡節(jié)點和最后一個分布式網絡節(jié)點之間連 接有母差結構;所述間隔由四臺電氣設備組成;在分布式網絡節(jié)點發(fā)送數據時，每個節(jié)點采 用雙向發(fā)送的方式，確保母差結構以及其它分布式網絡節(jié)點節(jié)點均能收到數據。2. 如權利要求1所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在于:所 述分布式網絡節(jié)點包括依次連接的光纖、光耦合器、陣列波導光柵AWG模塊、環(huán)形器、發(fā)射機 和接收機，所述發(fā)射機與環(huán)形器連接。3. 如權利要求1所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在于:所 述母差結構包括依次連接的光纖、環(huán)形器、陣列波導光柵AWG模塊、環(huán)形器、發(fā)射機和接收 機，所述發(fā)射機與環(huán)形器連接。4. 如權利要求2或3所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在 于:所述環(huán)形器是引導光傳播方向的器件，其包括三個端口，分別為環(huán)形器的第一端口、第 二端口和第三端口；所述第一端口輸入的信號從第二端口輸出；第二端口輸入的信號則從 第三端口輸出。5. 如權利要求2或3所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在 于:所述光親合器是分光器件，其包括三個端口，分別為光親合器的第一端口、第二端口和 第三端口；所述第一端口輸入的光從第二端口與第三端口輸出，第二端口和第三端口輸出 的光功率之和等于第一端口的輸入光功率。6. 如權利要求5所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在于:所 述光耦合器的第二端口與第三端口的輸出功率相對于第一端口輸入功率的衰減值由光耦 合器的分光比決定； 所述光耦合器用于將分布式網絡節(jié)點連成環(huán)形且將轉換后的電網業(yè)務從光耦合器的 第三端口輸出。7. 如權利要求2或3所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構，其特征在 于:所述的陣列波導光柵AWG模塊為2 X 1的陣列波導光柵AWG模塊。8. -種如權利要求1-7中任一項所述的基于無源光網絡的分布式環(huán)形光交換網絡結構 的實現方法，其特征在于:所述實現方法對分布式網絡節(jié)點發(fā)送和接收數據數據以及母差 結構發(fā)送和接受數據分別進行處理。9. 如權利要求8所述的實現方法，其特征在于：當分布式網絡節(jié)點發(fā)送數據時，電網業(yè) 務由發(fā)射機進入環(huán)行器的第一端口，再從環(huán)形器的第二端口輸出，進入陣列波導光柵AWG模 塊，陣列波導光柵AWG模塊收到兩種不同波長的業(yè)務;所述電網業(yè)務從陣列波導光柵AWG模 塊輸出后進入光耦合器，耦合至左右兩路進行雙向傳輸，再通過鏈路中的光耦合器進入光 纖鏈路； 當分布式網絡節(jié)點接收數據時，電網業(yè)務由所述光纖進入所述的光耦合器，光耦合器 一路繼續(xù)在光纖上傳輸，另一路向下發(fā)往本地;所述電網業(yè)務再進入分布式網絡節(jié)點本地 的耦合器，再進入陣列波導光柵AWG模塊，陣列波導光柵AWG模塊通過判斷業(yè)務類型從而決 定進入某一路的環(huán)形器;所述電網業(yè)務進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第 三端口輸出，進入所述接收機完成數據的接收。10.如權利要求8所述的實現方法，其特征在于：當母差結構發(fā)送數據時，電網業(yè)務由發(fā) 射機進入環(huán)行器的第一端口，再從環(huán)形器的第二端口輸出，進入陣列波導光柵AWG模塊，陣 列波導光柵AWG模塊收到兩種不同波長的業(yè)務;所述電網業(yè)務從陣列波導光柵AWG模塊輸出 后進入所述環(huán)行器的第二端口，再從所述環(huán)形器的第三端口輸出； 當母差結構接收數據時，電網業(yè)務由所述光纖進入所述環(huán)行器的第一端口，再從所述 環(huán)形器的第二端口輸出；所述電網業(yè)務再進入進入陣列波導光柵AWG模塊，陣列波導光柵 AWG模塊通過判斷業(yè)務類型從而決定進入某一路的環(huán)形器;所述電網業(yè)務進入所述環(huán)行器 的第二端口，再從所述環(huán)形器的第三端口輸出，進入所述接收機完成數據的接收。
【文檔編號】H04B10/275GK105827323SQ201610142750
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】吳鵬, 張小建, 于鵬飛, 吳軍民, 余勇, 曹宛恬, 馮谷, 步超倫, 葉通, 李 東, 胡衛(wèi)生, 孫志峰
【申請人】全球能源互聯網研究院, 上海交通大學, 國網湖北省電力公司, 國家電網公司