[发明专利]一种自组织拓扑的光通信网络系统及其拓扑自组织方法

说明书

本发明提出一种自组织拓扑的光通信网络系统及其拓扑自组织方法，根据通信负荷量确定网络拓扑调整涉及的节点范围，按照节点布局以及所有可选择的激光传输路径组织传导网络，并且通过虚拟迭代，推演节点的路径变化对通信负荷的调节系数及其影响，实现网络拓扑与实际通信负荷的最优化匹配，改善网络整体的通信效率。以及，在原有的网络拓扑中的光通信路径因故发生中断的情况下，以快速恢复通信为原则建立起新的网络拓扑。

技术领域

本发明涉及光通信技术，尤其涉及一种自组织拓扑的光通信网络系统及其拓扑自组织方法。

背景技术

光通信泛指利用光来携带和传播信息的通信方式，人类对光通信的设想由来已久，甚至可以追溯到有线电通信和无线电通信技术普及之前。直到1966年，诺贝尔奖金获得者、英国籍华人高锟博士发表论文提出利用高纯度玻璃纤维实现低损耗光信号传导，进而，1970年美国康宁公司成功研制了每千米传输损耗低至20DB的光纤，激光器等技术也相继成熟，才使得基于光纤作为传导介质的光通信迅速走入实用阶段。1977年世界上第一条商用的通信光纤在美国运行，发展到20世纪90年代，电话、互联网等通信业务的骨干网络已经普遍采用光纤网。进入21世纪，光纤通信开始在“最后一公里”接入的领域得到普及，在我国光纤入户已经在多数大城市得到实现。

不过，现有技术中以光纤为介质建立的光通信网络属于有线的网络，在“最后一公里”的接入应用领域当中，采用光纤的有线网络在架线、施工等方面都存在一定的困难，也容易因为各种原因造成光纤断线。

自由空间光通信(FSO)是利用携带信息的激光光束在空气中传播而实现的光通信技术，该技术通过在一个激光收发器和与其对应的另一个激光收发器之间发射和接收该携带信息的激光束，实现二者之间的通信。由于激光光束直接在空气中传播，无需搭建光纤，从而极大节约了光通信的成本，减少了施工布线的繁琐。激光光束在视距范围内直线传播，要求对应的两个激光收发器彼此在视距范围内且无明显遮挡，因此一般将二者都安装在城市中较高建筑物的楼顶天台，可见自由空间光通信特别适用于在城域范围内布设，解决每栋建筑内的光通信入户问题，实现主干网与最终用户之间“最后一公里”的网络连接，其有效避免了利用传统的光纤入户在线路施工和维护方面遇到的困境。

然而，虽然自由空间光通信(FSO)去除了光纤这一有线介质的约束，但是在现有技术中，自由空间光通信(FSO)仍然由各个激光收发器组成固定的网络拓扑结构，例如，图1中每个黑点表示一个激光收发器，图1的(a)、(b)、(c)、(d)中各个激光收发器分别构成点到点、网状、点到多点和环状拓扑。现有技术中采用固定拓扑的缺点包括：相对缺乏灵活性和鲁棒性，例如不能基于通信负荷的动态变化而自适应调节网络拓扑，一旦网络损坏无法自主恢复通信，等等。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的以上缺陷，本发明提出一种自组织拓扑的光通信网络系统及其拓扑自组织方法。本发明用于解决现有技术中自由空间光通信采用固定网络拓扑，不能适应通信负荷而动态调节网络结构、当某些节点损坏等原因中断后无法自主恢复网络通信的技术问题。

具体来说，本发明根据通信负荷量确定网络拓扑调整涉及的节点范围，按照节点布局以及所有可选择的激光传输路径组织传导网络，并且通过虚拟迭代，推演节点的路径变化对通信负荷的调节系数及其影响，实现网络拓扑与实际通信负荷的最优化匹配，改善网络整体的通信效率。以及，在原有的网络拓扑中的光通信路径因故发生中断的情况下，以快速恢复通信为原则建立起新的网络拓扑。

本领域技术人员可以理解，在采用自由空间光通信技术的基础上，本发明所称的“节点”指的是由激光收发器及配套设施组成的网络单元。

在本申请的一个方面，提出了一种自组织拓扑的光通信网络系统，包括：

路径可变网络，由预定数量的节点组成，其中每个节点可以与视距范围内的其它一个或者多个节点通过激光光束建立通信连接，从而在路径可变网络中形成通信路径，所述通信路径包括一个第一端点节点、一个第二端点节点以及至少一个中间节点；