[发明专利]一种可片上集成的物理层组播光交换节点装置及网络

权利要求书

1.一种物理层组播光交换网络，其特征在于，包括传感与执行设备、保护与控制设备、网关设备以及光交换节点装置；

其中，所述光交换节点装置包括：

阵列波导光栅和至少一个无源光分配模块，每一个所述无源光分配模块均包括至少3个光耦合器，所述每一个光耦合器均包括一个合路端和至少2个分路端，其中，所述3个光耦合器的分路端相互连接形成三端口环形结构，所述3个光耦合器的合路端分别构成所述三端口环形结构的3个端口；

所述形成三端口环形结构的第一光耦合器的合路端通过输入接口单元连接所述无源光分配模块的输入端口；

所述形成三端口环形结构的第二光耦合器的合路端通过输出接口单元连接所述无源光分配模块的输出端口；

所述形成三端口环形结构的第三光耦合器的合路端连接所述无源光分配模块的汇聚端口；

所述无源光分配模块的汇聚端口均依次与所述阵列波导光栅的一个分波端口连接，

所述无源光分配模块的各输入端口依次连接所述光交换节点装置的各输入接口，所述无源光分配模块的各输出端口依次连接所述光交换节点装置的各输出接口，所述阵列波导光栅的合波端口连接所述光交换节点装置的汇聚接口；所述传感与执行设备与所述光交换节点装置的输入接口连接，用于采集传感数据或执行控制指令；

所述保护与控制设备与所述光交换节点装置的输出接口连接，用于接收所述传感数据或发送所述控制指令；

所述网关设备与所述光交换节点装置的汇聚接口连接，用于调度所述传感与执行设备以及所述保护与控制设备，同时实现所述传感与执行设备或所述保护与控制设备与外部网络数据交互；

所述光交换节点装置用于依据所述网关设备的调度，实现所述传感与执行设备、保护与控制设备以及网关设备，三者之间的数据交互。

2.如权利要求1所述的物理层组播光交换网络，其特征在于，所述光交换节点装置中的各个无源光分配模块的工作波长互不相同，所述各无源光分配模块的工作波长与该无源光分配模块所连接的阵列波导光栅的分波端口的工作波长相匹配，所述传感与执行设备的工作波长与该传感与执行设备所连接的无源光分配模块的工作波长相匹配，所述保护与控制设备的工作波长与该保护与控制设备所连接的无源光分配模块的工作波长相匹配。

3.一种适用于权利要求1或2所述物理层组播光交换网络的通信方法，其特征在于，包括：

时隙分配：所述网关设备在所述光交换网络的初始化阶段或在所述光交换网络中无下行数据时，为所述光交换网络中每一个传感与执行设备和每一个保护与控制设备分配独立时隙，并通过控制帧通知所有传感与执行设备和所有保护与控制设备，所述每一个传感与执行设备和所述每一个保护与控制设备仅在其分配到的时隙内发送数据；

数据交互：根据数据流向不同分为四种数据交互方法：

第一种数据流向为由所述传感与执行设备与连接至同一个无源光分配模块的保护与控制设备之间进行数据交互：其中的源网络终端在本终端发送时隙内发送数据报文，所述数据报文经由与该源网络终端连接的无源光分配模块进行物理层组播，最终将所述数据报文转送至目的网络终端；

第二种数据流向为由所述传感与执行设备与连接至不同无源光分配模块的保护与控制设备之间进行数据交互：其中的源网络终端在本终端发送时隙内发送数据报文，所述数据报文经由与该源网络终端连接的无源光分配模块进行物理层组播，然后将该组播数据经由所述光交换节点装置的汇聚接口送入网关设备，由所述网关设备选用与目的网络终端相匹配的波长，将所述组播数据通过光交换节点装置的汇聚接口转发至目的网络终端所连接的无源光分配模块进行第二次物理层组播，最终将所述数据报文转送至目的网络终端；

第三种数据流向为由所述传感与执行设备或所述保护与控制设备与所述网关设备后的服务器进行数据交互：其中的源网络终端在本终端发送时隙内发送数据报文，所述数据报文经由与该源网络终端连接的无源光分配模块进行物理层组播，将所述数据报文转送至所述网关设备，由所述网关设备发送至所述服务器；

第四种数据流向为由所述网关设备后的服务器下发数据至所述传感与执行设备或所述保护与控制设备：所述服务器将所述数据发送至所述网关设备，所述网关设备选用与目的网络终端相匹配的波长，将所述数据转发至该目的网络终端所连接的无源光分配模块进行物理层组播，最终将所述数据送至目的网络终端。