專利名稱：光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中的控制布局的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地說涉及光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，且更具體地說是涉及用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中提供一種控制布局的系統(tǒng)和方法。
網(wǎng)絡(luò)特別是互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)通信，在過去幾年中得到了急劇的增加，且這種趨勢將隨著用戶數(shù)目的增大和要求更多帶寬的新業(yè)務(wù)的引入而持續(xù)?；ヂ?lián)網(wǎng)通信量的容量的增大，要求具有能夠路由具有可變的長度的數(shù)據(jù)包的高容量路由器的網(wǎng)絡(luò)。一種選擇是采用光網(wǎng)絡(luò)。然而，目前的光網(wǎng)絡(luò)只利用了在單個光纖上可用的帶寬的一小部分。
密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的出現(xiàn)，已經(jīng)有助于克服目前的光網(wǎng)絡(luò)所遇到的帶寬問題。一個單個的DWDM光纖能夠輸送多至每秒10太位(terabit)的數(shù)據(jù)。然而，這產(chǎn)生了與能夠以高至幾千兆位/秒的速率交換數(shù)據(jù)的當前交換技術(shù)的嚴重的不匹配。雖然正在出現(xiàn)的ATM接線器和IP路由器能夠被用來交換使用DWDM光纖內(nèi)的各個信道的數(shù)據(jù)，通常為2.4千兆位/秒或10千兆位/秒，這種方法意味著幾十或幾百個交換接口必須被用于端接具有大量的信道的單個DWDM光纖。當并行信道被簡單地用作獨立鏈路的集合而不是共用的資源時，這可能導(dǎo)致統(tǒng)計多路復(fù)用效率的顯著的損失。
支持在交換系統(tǒng)中用光技術(shù)取代電子裝置的不同的方法已經(jīng)被提出了，然而光部件技術(shù)的限制極大地限制了光交換在設(shè)施管理方面的應(yīng)用。一種方法，稱為光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)，試圖對光和電子交換技術(shù)進行最佳的應(yīng)用。該電子裝置通過把各個用戶的數(shù)據(jù)脈沖串分配給DWDM光纖的信道，而提供了系統(tǒng)資源的動態(tài)控制，而光技術(shù)被用來轉(zhuǎn)接整個光域中的用戶數(shù)據(jù)信道。
為直接處理端-端用戶數(shù)據(jù)信道而設(shè)計的以前的光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)，是令人不滿意的，并顯示出了當前的光部件的局限。例如，一種現(xiàn)有技術(shù)光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)，在控制網(wǎng)絡(luò)中采用了ATM接線器，這使得控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計更為復(fù)雜和低效率。其他現(xiàn)有技術(shù)光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)采用了光路由器中的電子緩存器，從而使光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)不是純光學(xué)的。電子緩存器不給數(shù)據(jù)脈沖串提供端-端的透明的光路。因此，對光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的激勵仍很小。
本發(fā)明提供了一種包交換系統(tǒng)和方法，它基本上消除或減小了與以前開發(fā)的、用于網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)包交換的包交換系統(tǒng)和方法的缺點。
更具體地說，本發(fā)明提供了用于完全在光域中的數(shù)據(jù)包交換的光脈沖串交換控制布局。用于光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的該控制布局包括一個電子入口邊緣路由器、在各個接力碼組的交換控制單元、以及一個電子出口邊緣路由器。該電子入口邊緣路由器把多個數(shù)據(jù)包組裝到一個脈沖串中。在各個跳躍處的交換控制單元對光交換矩陣進行配置，以使脈沖串轉(zhuǎn)接通過光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)。最后，電子出口邊緣路由器接收來自光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的脈沖串并將該脈沖串分解成多個數(shù)據(jù)包。
本發(fā)明通過提供純的光網(wǎng)絡(luò)，提供了一個重要的技術(shù)優(yōu)點，從而為數(shù)據(jù)脈沖串提供了端-端光通路。
本發(fā)明通過采用傳統(tǒng)的IP路由器而不是ATM接線器，提供了另一個技術(shù)優(yōu)點，從而簡化了純光學(xué)網(wǎng)絡(luò)的控制布局的設(shè)計。
本發(fā)明通過提供每根光纖帶寬增大的光網(wǎng)絡(luò)，提供了另一個重要的技術(shù)優(yōu)點，從而降低了成本并提高了帶寬的消耗。
本發(fā)明通過提供把數(shù)據(jù)包組合成脈沖串并根據(jù)光脈沖串交換協(xié)議將其傳送到核心光網(wǎng)絡(luò)的一種邊緣路由器和脈沖串組件裝置，提供了另一技術(shù)優(yōu)點，從而避免了電子處理的潛在瓶頸。
通過以下結(jié)合附圖所進行的描述，能夠?qū)Ρ景l(fā)明及其優(yōu)點有更為完全的理解，在附圖中相同的標號表示相同的特征。其中

圖1顯示了光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的一個例子；圖2顯示了通過一種光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的脈沖串的一個詳細的例子；圖3顯示了一個脈沖串有效負載及其相關(guān)的脈沖串標頭包的發(fā)送時間；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串有效負載格式的一個例子；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)核心路由器的總體布局的一個例子；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的交換控制單元的框圖的一個例子；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)度機的框圖的一個例子；圖8顯示了光纖延遲線緩存器產(chǎn)生的空隙/間隙；圖9顯示了具有空隙填充的最新可獲得未用信道(LAUC-VF)算法；圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制信道調(diào)度算法；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的交換控制器的框圖；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)接脈沖串有效負載的實際時間和配置脈沖串有效負載的實際時間；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串標頭包傳輸模塊的循環(huán)操作；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的電子入口邊緣路由器的功能布局的一個例子；圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串組合器的一個例子；圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串組合與發(fā)送(BAT)板中碼組之間的信息交換的一個例子；圖17顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊的一個例子；圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串組合與發(fā)送板的替換設(shè)計的一個例子；圖19顯示電流根據(jù)本發(fā)明的脈沖串組合與發(fā)送板的替換設(shè)計的第二個例子；圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明的電子出口邊緣路由器的功能布局的一個例子；
圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明的涉及光纖延遲線緩存器中的延遲閾值的差分脈沖串下落的第一種方式；圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明的采用排定的通信量閾值的差分脈沖串下落的第二種方式；圖23顯示了根據(jù)本發(fā)明的涉及預(yù)約蓋寫和重新排定的差分脈沖串下落的第一種方式。
附圖中顯示了本發(fā)明的最佳實施例，其中相同的標號表示相應(yīng)的部件。
圖1顯示了光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100的一個例子。該光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100包括多個電子入口邊緣路由器105、多個光學(xué)核心路由器110、多個電子出口邊緣路由器115、以及多個DWDM光鏈路120。多個密集波分復(fù)用(DWDM)光鏈路120把電子入口邊緣路由器105、光學(xué)核心路由器110、以及電子出口邊緣路由器115連接在一起。電子入口邊緣路由器105和電子出口邊緣路由器115分別執(zhí)行脈沖串組合和拆開功能，并被用作光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100與傳統(tǒng)電子路由器之間的傳承接口。
作為將要通過光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100傳送的基本數(shù)據(jù)碼組的一個脈沖串，是具有相同的一或多個目的地和諸如服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求的其他屬性的數(shù)據(jù)包的集合。一個脈沖串由脈沖串標頭包(BHP)和脈沖串有效負載組成。脈沖串標頭包的格式包括一個IP標頭(例如IPv4、IPv6)或一個MPLS填充標頭(在采用MPLS時)或它們二者以及跟隨的光脈沖串交換指定信息，該指定信息將被光學(xué)核心路由器110中的交換控制單元用于路由脈沖串或被電子出口邊緣路由器115用于接收脈沖串。該光脈沖串交換指定信息包括(1)同步提示，包含用于接收出口邊緣路由器同步的提示；(2)偏移時間，指定從脈沖串標頭包215的第一個位至脈沖串有效負載220的第一個位的偏移時間；(3)脈沖串持續(xù)時間，指定脈沖串有效負載220的持續(xù)時間；(4)脈沖串位速率，提供脈沖串有效負載215發(fā)送的位速率；(5)數(shù)據(jù)信道標識符，指定脈沖串有效負載220在其上發(fā)送的數(shù)據(jù)信道的標識符(ID)；(6)QoS，指定脈沖串有效負載215將要接受的服務(wù)的質(zhì)量；(7)脈沖串序列號，標明具有相同的電子入口和出口邊緣路由器地址的脈沖串(脈沖串的到達順序可能會不同，即使它們沿著相同的路徑)；以及，(8)循環(huán)冗余檢查。
圖2顯示了脈沖串如何通過光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100而傳送的一個詳細的例子200。圖2顯示了由DWDM鏈路120互連的電子入口邊緣路由器105、多個光學(xué)核心路由器110、以及電子出口邊緣路由器115。一個DWDM鏈路120代表了兩個相鄰路由器之間的總的傳輸容量并包括多個信道225。各個信道225都是兩個相鄰路由器之間的單向傳輸容量(用位/秒表示)，并可由一個波長或在采用時分復(fù)用的情況下由一個波長的一部分構(gòu)成。一個信道組是一組具有共同類型和相鄰節(jié)點的信道225。一個DWDM鏈路120由數(shù)據(jù)信道組(DCG)205和沿著各個方向的控制信道組(CCG)210組成。
光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100的一個重要特征是脈沖串有效負載215與脈沖串標頭包220的單獨發(fā)送和交換。數(shù)據(jù)包首先在電子入口邊緣路由器105從傳統(tǒng)的電子路由器被接收并被組合成脈沖串。一旦數(shù)據(jù)包已經(jīng)被組合成脈沖串且脈沖串標頭包220被從脈沖串剝離，脈沖串標頭包220隨后被沿著控制信道組210傳送并在各個光學(xué)核心路由器110得到電子處理。脈沖串有效負載215如圖2所示地沿著數(shù)據(jù)信道組205傳送，但它不被電子處理。脈沖串有效負載215是被沿著純光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100傳送的純光學(xué)信號。脈沖串標頭包220隨后在電子出口邊緣路由器115被用于接收脈沖串有效負載215。最后，脈沖串有效負載215在電子出口邊緣路由器115被分解回數(shù)據(jù)包，以便被提供到它們的下一個接力碼組。
這種特征便利了標頭的電子處理，并提供了光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100中用于傳送脈沖串的透明的入口-出口光通路。各個脈沖串標頭包220包含將要被光學(xué)核心路由器110用于路由相關(guān)的脈沖串有效負載215以使脈沖串有效負載215通過各個光學(xué)核心路由器110中的光學(xué)交換矩陣的所需路由信息。
圖3顯示了脈沖串有效負載215及其相關(guān)的脈沖串標頭包220的發(fā)送時間300。圖3顯示了在數(shù)據(jù)信道一325上行進的第一脈沖串有效負載305、在數(shù)據(jù)信道兩個二(2)330上行進的第二脈沖串有效負載310、以及在控制信道335上行進的脈沖串標頭包一320和脈沖串標頭包二315。初始脈沖串偏移時間τ0由電子入口邊緣路由器105設(shè)定，它可以是對所有脈沖串相同的，或者是對各個脈沖串不同的。在非負偏移時間τ的情況下，一個脈沖串標頭包220的發(fā)送時間不晚于脈沖串有效負載215。在脈沖串行進的各個接力碼組中，光學(xué)核心路由器110試圖“再同步”各個脈沖串標頭包220(例如第二脈沖串標頭包315)及其相應(yīng)的脈沖串有效負載215(例如第二脈沖串有效負載310)，以使偏移時間τ保持盡可能接近τ0。采用偏移時間τ的目的是解決脈沖串標頭包220對光學(xué)核心路由器110的出網(wǎng)控制信道組555的競爭。
圖4顯示了脈沖串有效負載215的格式400的一個例子。各個數(shù)據(jù)包405都利用幀標頭(H)410中在實際有效負載450中得到了劃分。幀標頭410的一個例子是數(shù)據(jù)包405的用字節(jié)表示的長度。脈沖串有效負載215還包括有效負載類型(PT)415、脈沖串長度(BL)420、以及填充偏移425。有效負載類型415是表示實際有效負載450中的數(shù)據(jù)包405的類型的選擇。脈沖串長度420表示了脈沖串430從第一個字節(jié)開始的以字節(jié)表示的長度。偏移425表示了填充的第一個字節(jié)。在施加了脈沖串有效負載215最小長度限制時有時填充是必需的。在圖4中，層一(1)中的同步模式455被用來對電子出口邊緣路由器115處的光接收器進行同步。在脈沖串430的開始(前序)440和結(jié)束(后序)445處的防護區(qū)有助于克服由于節(jié)點之間的時鐘漂移和不同波長的延遲變化、脈沖串430的到達時間與分配的光交換矩陣配置時間之間的不匹配、以及不確定的光矩陣配置時間導(dǎo)致的脈沖串持續(xù)時間和脈沖串430到達的不確定性。其他光層信息(OLI)，諸如性能監(jiān)測和向前錯誤校正，也可被包括。
象傳統(tǒng)包交換網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包標頭一樣，脈沖串標頭包220包含光學(xué)核心路由器110用來把有關(guān)的脈沖串有效負載215一個接力碼組一個接力碼組地路由到其目的地電子出口邊緣路由器115所需的路由信息。除了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)包標頭220信息之外，脈沖串標頭包還包括光脈沖串交換指定信息，象上述的脈沖串偏移時間τ、脈沖串持續(xù)時間、以及承載脈沖串有效負載215的數(shù)據(jù)信道等。
圖5中顯示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)核心路由器110的總的布局500。光學(xué)核心路由器110的總布局包括多個輸入光纖505、各個輸入光纖505中的多個輸入信道510、多個數(shù)據(jù)信道組205、多個控制信道組210、一個輸入光纖延遲線路545、一個光交換矩陣515、一個交換控制單元520、一個路由處理器525、多個輸出光纖530、以及多個輸出信道535。對于每個方向有一個數(shù)據(jù)信道組205和一個控制信道組210。數(shù)據(jù)信道組205和控制信道組210可以在同一光纖505上或在不同的光纖505上。注意進入的數(shù)據(jù)信道組205的數(shù)目是L且外出的數(shù)據(jù)信道組550的數(shù)目信號L’。
脈沖串有效負載215被傳送到數(shù)據(jù)信道組205上的輸入光纖延遲線路(FDL)545中。輸入光纖延遲線路545可以是固定的或可調(diào)諧的。一個脈沖串標頭包220被傳送到控制信道組210上的交換控制單元520中。輸入光纖延遲線路545的目的是把脈沖串有效負載215在進入光交換矩陣515之前在脈沖串標頭包220被交換控制單元520中處理時延遲一個時間。光交換矩陣515能夠把來自進入的數(shù)據(jù)信道510的脈沖串有效負載215交換到一個外出的數(shù)據(jù)信道535。光交換矩陣515內(nèi)的光緩存器540被用來解決脈沖串有效負載215競爭，這可利用光纖延遲線540而實現(xiàn)。
交換控制單元520的功能與傳統(tǒng)的電子路由器類似。交換控制單元520電子處理和獲得來自脈沖串標頭包220的信息，并執(zhí)行信道變換功能以邏輯地確定脈沖串有效負載215來自哪一個進入的光纖505和來自哪一個進入的數(shù)據(jù)信道510。路由處理器525的功能是對整個光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100運行路由協(xié)議和其他控制協(xié)議。路由處理器525還產(chǎn)生并保持一個傳送表并把該信息送到交換控制單元520。交換控制單元520隨后根據(jù)來自該傳送表的信息，確定在哪一個外出的數(shù)據(jù)信道組550和外出的控制信道組555上送出脈沖串有效負載215及其相應(yīng)的脈沖串標頭包220。如果在這些組中有可用的出局的數(shù)據(jù)550和控制555信道，則當脈沖串有效負載215到達光交換矩陣515或者在光緩存器540中進行了某些延遲之后，交換控制單元520將選擇光緩存器540并配置光交換矩陣515以使脈沖串有效負載215通過。否則，脈沖串有效負載215被放棄。
當分別在光交換矩陣515和交換控制單元520中安排脈沖串有效負載215及其相應(yīng)的脈沖串標頭包220的傳送時，交換控制單元520，通過使偏移時間τ盡可能地接近τ0(如圖3中所示)，試圖“再同步”脈沖串有效負載215及其相應(yīng)的脈沖串標頭包220。如果脈沖串有效負載215在其相應(yīng)的脈沖串標頭包220已經(jīng)得到處理之前進入了光交換矩陣515(這種現(xiàn)象被稱為脈沖串先到達)，脈沖串有效負載215被“放棄”。這是由于脈沖串有效負載215是光模擬信號。如果當脈沖串有效負載215進入光交換矩陣515時沒有設(shè)定通路，則它丟失。由于脈沖串標頭包220及其脈沖串有效負載215分別在交換控制單元520和光交換矩陣515中得到轉(zhuǎn)接，輸入光纖延遲線路545引入的延遲應(yīng)該得到適當設(shè)計，以使得在正常的通信量條件下脈沖串有效負載215基本不會由于先到達而被放棄。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的交換控制單元520的框圖600的一個例子。交換控制單元520包括多個光電(O/E)轉(zhuǎn)換器605、多個包處理器(PP)610、多個輸送器615、一個接線器620(一個例子是交叉棒接線器、另一個例子是共用存儲器接線器)、多個調(diào)度機625、一個接線器控制器630、多個脈沖串標頭包發(fā)送(BHP Tx)模塊635、以及多個電光(E/O)轉(zhuǎn)換器640。根據(jù)光交換矩陣515，交換控制單元520的框圖600可具有集中配置或分布配置。在分布配置中，各個調(diào)度機625具有其自己的接線器控制器630。分布配置可被應(yīng)用于廣播和選擇式光接線器中。為了這種例子的目的，圖6是集中配置的一個例子。然而，相同的設(shè)計原理也適用于分布配置。
當脈沖串標頭包220進入交換控制單元520時，它首先進入一個O/E轉(zhuǎn)換器605并經(jīng)歷一種光電轉(zhuǎn)換。隨后脈沖串標頭包220進入包處理器610。包處理器610執(zhí)行層一(1)和層二(2)的去封裝功能并對各個到達的脈沖串標頭包220添加時間印記。該時間印記記錄了相關(guān)的脈沖串有效負載215至光交換矩陣515的到達時間。該時間印記是脈沖串標頭包220到達時間、脈沖串標頭包220攜帶的脈沖串偏移時間τ和輸入光纖延遲線路545的延遲的和。
隨后加有時間印記的脈沖串標頭包220進入發(fā)送器615。發(fā)送器615包含發(fā)送表和排隊。發(fā)送器615從發(fā)送表查詢路由信息并確定脈沖串標頭包220應(yīng)該被發(fā)送至哪一個外出的控制信道組555。相關(guān)的脈沖串有效負載215應(yīng)該被發(fā)送至相應(yīng)的外出數(shù)據(jù)信道組550。一個路由標簽被附在脈沖串標頭包220上，以被接線器620用于把脈沖串標頭包路由到與指定的外出的控制信道組555相關(guān)的調(diào)度機625。如果與服務(wù)質(zhì)量(QoS)有關(guān)的信息沒有完全被脈沖串標頭包220攜帶，則它也被附到脈沖串標頭包220上。
發(fā)送器615隨后把處理的脈沖串標頭包220置于發(fā)送器排隊中，該排隊按照給定的順序得到發(fā)送。一個例子是先到先出(FIFO)順序。發(fā)送器排隊的一種功能是解決接線器620中可能的內(nèi)部競爭。
為了減小接線器620的遲緩，較好的是采用具有輸出排隊性能的接線器620。為了支持多播通信，接線器620要求固有的多播能力，否則，在發(fā)送器615中制成多播脈沖串標頭包220的復(fù)本。
在發(fā)送器615、調(diào)度機625或兩者中有長的排隊，從而脈沖串標頭包220不太可能在脈沖串有效負載215進入光交換矩陣515之前得到處理時，發(fā)送器615可放棄脈沖串標頭包220或把優(yōu)先級較低的脈沖串標頭包220推出發(fā)送器615的隊列。優(yōu)先級排隊也可被用在發(fā)送器615中。
隨后，脈沖串標頭包220被接線器620轉(zhuǎn)接并進入調(diào)度機625。調(diào)度機625從脈沖串標頭包220讀取脈沖串有效負載215持續(xù)時間信息和時序信息，以確定脈沖串有效負載215何時將到達光交換矩陣515和脈沖串有效負載215將持續(xù)多長。調(diào)度機625首先搜索一個閑置的外出的數(shù)據(jù)信道，以運載脈沖串有效負載215，并還要考慮光纖延遲線光緩存器540。一旦發(fā)現(xiàn)了閑置的外出的數(shù)據(jù)信道且確定了將要采用(如果需要的話)的光纖延遲線，調(diào)度機625知道脈沖串有效負載215的第一個位何時將離開光交換矩陣515。調(diào)度機625隨后排定在外出的控制信道組555上送出脈沖串標頭包220的時間，試圖“再同步”脈沖串有效負載和脈沖串標頭包(即使偏移時間τ(≥0)盡可能接近τ0)。在成功地排定了脈沖串有效負載215和脈沖串標頭包220在外出的數(shù)據(jù)和控制信道組上的傳送之后，調(diào)度機625將把配置信息送到接線器控制器630，而接線器控制器630將相應(yīng)地配置光交換矩陣515，以使脈沖串有效負載215通過。
調(diào)度機625與接線器控制器630雙向連接。在處理了調(diào)度機625傳送的配置信息之后，接線器控制器630把一種確認送回到調(diào)度機625。調(diào)度機625隨后更新脈沖串標頭包220(例如偏移時間和數(shù)據(jù)信道標識符)并將其與脈沖串標頭包220傳送時間信息一起傳送到脈沖串標頭包傳輸模塊635。隨后脈沖串標頭包220進入BHP Tx模塊635。脈沖串標頭包傳輸模塊635讀取附在脈沖串標頭包220上的脈沖串標頭包220傳送時間信息，從而知道何時發(fā)送它。最后，脈沖串標頭包220進入E/O轉(zhuǎn)換器640，并將脈沖串標頭包220轉(zhuǎn)換回光信號，再將脈沖串標頭包220傳送至適當?shù)耐獬隹刂菩诺澜M555。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)度機625的框圖700。調(diào)度機625包括一個排定隊列705、一個脈沖串標頭包處理器710、一個數(shù)據(jù)信道排定模塊715、以及一個控制信道排定模塊720。調(diào)度機625是隨光交換矩陣515而確定的。在具有輸出隊列的非阻塞光交換矩陣515中，在進入的數(shù)據(jù)信道組205上的到達脈沖串有效負載215可被交換到任何外出的數(shù)據(jù)信道組550。一個光纖延遲線光緩存器540被用于解決外出的數(shù)據(jù)信道組550上的脈沖串有效負載215競爭，該數(shù)據(jù)信道組550被假定具有B個光纖延遲線，其中第i條光纖延遲線引入了延遲時間Qi，1≤i≤B。在不影響普遍性的前提下，我們假定Qi=i·D，其中D是給定的時間單位。在缺省情況下，總是有具有零延遲時間的光纖延遲線，用0即Q0=0表示。對于具有輸出隊列的非阻塞光交換矩陣515，各個調(diào)度機625只需要跟蹤其相關(guān)的外出的數(shù)據(jù)信道組550和外出的控制信道組555的繁忙/閑置時間。
從接線器620到達的脈沖串標頭包220首先被存儲在調(diào)度隊列705中。對于基本的操作，全部所要求的就是一個調(diào)度隊列705，然而可為諸如優(yōu)先級的不同的服務(wù)等級保持虛設(shè)調(diào)度隊列。為了這個例子的目的，將只討論一個調(diào)度隊列705。
在從調(diào)度隊列705選擇了脈沖串標頭包220之后，脈沖串標頭包處理器710提取脈沖串標頭包220時序信息和脈沖串有效負載215持續(xù)時間以及其他信息。脈沖串標頭包220時序信息包含至光交換矩陣515的脈沖串有效負載215到達時間。脈沖串標頭包處理器710隨后依次觸發(fā)數(shù)據(jù)信道排定(DCS)模塊715和控制信道排定(CCS)模塊720。脈沖串標頭包處理器710首先把時序信息和脈沖串有效負載215持續(xù)時間信息發(fā)送到數(shù)據(jù)信道排定模塊715。數(shù)據(jù)信道排定模塊715搜索其中可發(fā)送脈沖串有效負載215的閑置外出數(shù)據(jù)信道。如果有閑置的數(shù)據(jù)信道，則當脈沖串有效負載215進入光交換矩陣515時或在光纖延遲線光緩存器540中的某些延遲之后，數(shù)據(jù)信道排定模塊715知道脈沖串有效負載215的第一個位離開光交換矩陣515的時間。它隨后把脈沖串有效負載215離開時間信息和使用哪個光纖延遲線緩存器的信息發(fā)送回脈沖串標頭包處理器710。脈沖串標頭包處理器710隨后把該離開時間信息傳送到控制信道排定模塊720。根據(jù)離開時間信息，控制信道排定模塊720將根據(jù)使偏移時間τ保持盡可能接近τ0的原則，選擇在外出的控制信道組555上發(fā)送脈沖串標頭包220的時間。隨后，脈沖串標頭包處理器710命令接線器控制器630相應(yīng)地配置光交換矩陣515。從脈沖串標頭包處理器710送到接線器控制器630的配置信息包括進入的數(shù)據(jù)信道標識符、外出的數(shù)據(jù)信道標識符、轉(zhuǎn)接到脈沖串有效負載215的時間、脈沖串有效負載215的持續(xù)時間、以及光纖延遲線標識符。
在接收到來自接線器控制器630的確認之后，脈沖串標頭包處理器710更新脈沖串標頭包220(例如脈沖串偏移時間τ、數(shù)據(jù)信道標識符等)并將其與脈沖串標頭包220發(fā)送時間信息一起送到脈沖串標頭包發(fā)送控制模塊635。脈沖串標頭包處理器710隨后為處理下一個脈沖串標頭包220作好準備。
在脈沖串有效負載215的所需延遲時間太長(例如＞B·D，光纖延遲線緩存器提供的最長延遲)或脈沖串標頭包220不能在外出控制信道組555上發(fā)送或沒有足夠的時間在脈沖串有效負載215進入光交換矩陣515之前處理脈沖串標頭包220的情況下脈沖串有效負載215及其相應(yīng)的脈沖串標頭包220就被放棄。
數(shù)據(jù)信道排定模塊715運行用于數(shù)據(jù)信道組205的調(diào)度算法。該調(diào)度算法是交換控制單元設(shè)計的一個重要部分，且由于如圖8中的框圖800所示的光纖延遲線緩存器540引入的空隙/間隙而非常復(fù)雜。在圖8中，四個到達的脈沖串有效負載215以D1和D2的同一外出數(shù)據(jù)信道組550為目標。稱為帶有空隙填充的最新可獲得未用信道(LAUC-VF)的調(diào)度算法被用于處理排定。
LAUC-VF算法的基本想法是通過為各個到達的脈沖串有效負載215選擇最新的未用或未排定的數(shù)據(jù)信道，而盡量減小空隙/間隙。給定持續(xù)時間為L的脈沖串有效負載215至光交換矩陣515的到達時間t，調(diào)度機625首先找到時隙(t，t+L)中可用的外出數(shù)據(jù)信道。如果有至少一個這種數(shù)據(jù)信道，調(diào)度機625選擇最新的可用數(shù)據(jù)信道，即在t與在t之前的結(jié)束的最后一個脈沖串有效負載215之間具有最小間隙的信道225。
圖9顯示了LAUC-VF算法的顯示900。在圖9中，數(shù)據(jù)信道組205具有5個數(shù)據(jù)信道，其中D1、D2和D5是在t可用來運載所述脈沖串有效負載215的未用數(shù)據(jù)信道。然而，數(shù)據(jù)信道D3和D4在t不是可用的，因為D3上的空隙太小不能用于脈沖串有效負載215且D4在t時太繁忙。數(shù)據(jù)信道D2被選擇用于運載脈沖串有效負載215，因為t-t2＜t-t1＜t-t5。如果在t時刻所有的數(shù)據(jù)信道都不可用，調(diào)度機625將試圖發(fā)現(xiàn)在時刻t+D可用的外出數(shù)據(jù)信道(即在碼組(t+D，t+D+L)可用的數(shù)據(jù)信道)，諸如此類。如果直到時刻t+B·D(即對于時隙(t+B·D，t+B·D+L))未發(fā)現(xiàn)可用的數(shù)據(jù)信道，到達的脈沖串有效負載215和相應(yīng)的脈沖串標頭包220被放棄。注意B·D構(gòu)成了脈沖串有效負載215能夠緩存(延遲)的最長時間。
以下給出LAUC-VF算法的正式描述。假定持續(xù)時間為L的脈沖串有效負載在時刻t到達光學(xué)交換矩陣。假定如果沒有光纖延遲線緩存器被使用時脈沖串有效負載的第一位也在時刻t離開光學(xué)交換矩陣(即在時刻t開始使用外出數(shù)據(jù)信道)。其中脈沖串有效負載通過光學(xué)交換矩陣所花費的時間可忽略，以簡化描述。假定光路由器具有帶有B條光纖延遲線的光緩存器且第i個光纖延遲線能夠延遲Qi時間。設(shè)LAUC-VF(t)進程搜索t時可用的空隙填充過的最新未用信道并在找到時返回選定的外出數(shù)據(jù)信道以在時刻t運送脈沖串有效負載，否則送回符號“否”。在缺省狀態(tài)下，總是有具有零延遲時間的光纖延遲線，用0表示即Q0=0。
開始(LAUC-VF算法)步驟(1)i=0；離開時間=t；步驟(2)如果(LAUC-VF(離開時間)=NO)進到步驟(3)；否則{報告選定的數(shù)據(jù)信道；報告選定的光纖延遲線i；停止；}步驟(3)i=i+1；步驟(4)如果(i＞B){報告發(fā)現(xiàn)外出數(shù)據(jù)信道失敗并停止}否則{離開時間=t+Qi，進到步驟(2)；}
{結(jié)束LAUC-VF算法}注意在該LAUC-VF算法中，Qi沒有被進一步指定，1≤i≤B。一個例子是Q1＜Q2＜……QB。另一個例子是Qi=i·D，其中D是延遲時間單位。
以上是稱為窮舉搜索的LAUC-VF調(diào)度算法的一個實施例，即在搜索可用的外出數(shù)據(jù)信道時在必要時考慮光纖延遲線緩存器提供的所有可能的延遲時間(從Q1起至QB)。LAUC-VF調(diào)度算法的另一個實施例被稱為有限搜索，它在搜索可用的外出數(shù)據(jù)信道時只采用全部光纖延遲線(Q1，Q2，……QB)的一個子集。
對于給定的時刻t，數(shù)據(jù)信道可被分成其中在t(例如D5)之后沒有排定脈沖串有效負載215的未排定信道和其中在t(例如D1、D2、D3和D4)之后已經(jīng)排定了脈沖串有效負載215的排定信道。LAUC-VF算法不區(qū)分排定和未排定數(shù)據(jù)信道。在LAUC-VF算法的一個變形中，數(shù)據(jù)信道按照LAUC-VF中排定和未排定信道的順序得到搜索。在LAUC-VF算法的第二種變形中，數(shù)據(jù)信道可按照排定和未排定信道的順序得到搜索。對可用的排定信道，具有最小間隙的信道得到選擇(例如在此情況下，如果t1’-t1＜t2’-t2，選定的信道是圖9中的D1)。LAUC原則對于可用的未排定信道也適用。
在LAUC-VF算法的第三種變形中，數(shù)據(jù)信道仍然可按照排定和未排定信道的順序進行搜索。發(fā)現(xiàn)的第一個可用的排定信道被選擇來運載脈沖串有效負載215。如果所有的排定信道都不可用，則發(fā)現(xiàn)的第一個可用的未排定信道被選擇來運載脈沖串有效負載215。這種循環(huán)可被用于各種信道。最后，在第四種變形中，數(shù)據(jù)信道可按照固定或循環(huán)的順序得到搜索。發(fā)現(xiàn)的第一個可用的信道被選擇來運載脈沖串有效負載215。在圖9中，在這種算法之下選擇的信道將是D1。在數(shù)據(jù)信道排定模塊715接收了來自脈沖串標頭包處理器710的確認之后，它更新存儲有關(guān)數(shù)據(jù)信道的繁忙/閑置信息的存儲器。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明的控制信道調(diào)度算法1000的。一旦控制信道排定模塊720接收了脈沖串有效負載215離開時間信息，諸如t，控制信道排定模塊720開始在控制信道組210上調(diào)度脈沖串標頭包220。理想地，脈沖串標頭包220應(yīng)該在時刻t-τ0被送出。為了便利這種實施，控制信道被分成時隙，然而也可采用連續(xù)的時間。一個時隙1005可代表發(fā)送一個脈沖串標頭包220或脈沖串標頭包220的一個部分的時間間隔。為了這個例子的目的，假設(shè)一個時隙1005是發(fā)送剛好一個脈沖串標頭包220的時間間隔。
在圖10中，tc是當前時隙1005的開始時間，零(0)意味著沒有要發(fā)送的脈沖串標頭包220，且一(1)意味著在給定的時隙1005中有一個脈沖串標頭包220要發(fā)送。發(fā)送脈沖串標頭包220的最早的時隙1005由(Ps+[(t-τ0-tc)/Lh])modWc給出，其中Lh是時隙1005的長度(即脈沖串標頭包220持續(xù)時間)，ps是至當前控制信道發(fā)送時隙1005的指針，Wc=[(△+τ0+BD-δ)/Lh)是時隙1005中的調(diào)度窗口大小，[x]是不小于實值x的最小整數(shù)，且δ是從O/E轉(zhuǎn)換器605至調(diào)度機625的固定延遲。如果不能獲得這種時隙1005，則脈沖串標頭包220需要被延遲到在τ0的時隙內(nèi)發(fā)現(xiàn)自由的時隙1005。注意采用了并行比較，以迅速地確定脈沖串標頭包220的最早發(fā)送時間。在向脈沖串標頭包處理器710報告了脈沖串標頭包信息的發(fā)送時間并獲得了來自其的確認之后，控制信道排定模塊720通過把時隙1005標為已經(jīng)被使用，更新存儲有關(guān)控制信道的活動信息的表。
如果在時隙τ0中沒有發(fā)現(xiàn)自由時隙1005，則一個否定的響應(yīng)將被送到脈沖串標頭包處理器710。此時，脈沖串標頭包處理器710有兩種選擇。第一種選擇是脈沖串標頭包220及其脈沖串有效負載215被放棄。第二種選擇是脈沖串標頭包處理器710把脈沖串標頭包220作為新的包，但命令數(shù)據(jù)信道排定模塊715找到另一個脈沖串有效負載離開時間。這個新的離開時間應(yīng)該晚于以前發(fā)現(xiàn)的離開時間。第二種選擇對數(shù)據(jù)信道排定模塊715施加了更多的處理要求。
圖10顯示了用于分成時隙的控制信道組210的控制信道排定的一個例子。它可被擴展到未被分成時隙的控制信道組210。在后一種情況下，控制信道排定模塊720需要跟蹤其相關(guān)控制信道組210的繁忙/閑置期間。在從t-τ0至t的可用的時隙中，控制信道排定模塊720發(fā)現(xiàn)最早的可能的時間(如果控制信道可用的話，則理想的是t-τ0)，以送出脈沖串標頭包220。
在其中控制信道組210具有一個以上的信道的情況下，上述原則仍然適用于分成時隙的和未分成時隙的控制信道組210，即發(fā)現(xiàn)最早的可能時間(如果控制信道可用則理想的是在t-τ0)，以送出脈沖串標頭包220。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的接線器控制器630的框圖1100。接線器控制器630配置了時隙方式的光交換矩陣515。接線器控制器630的基本功能是從調(diào)度機625接收配置信息，計算時隙1110以配置光交換矩陣515，并更新與該時隙1110有關(guān)的表/存儲器(圖11中未顯示)的配置信息。
關(guān)于如何配置光交換矩陣515的信息首先從調(diào)度機625進入接線器控制器630的時隙計算處理器1105。來自脈沖串標頭包處理器710的信息可包括諸如脈沖串有效負載215在哪個光纖和信道上到來、脈沖串有效負載215將在哪個光纖和信道上離開、脈沖串有效負載215何時轉(zhuǎn)接，以及脈沖串有效負載215將持續(xù)多長的信息。時隙計算處理器1105采用了以下的公式來計算適當?shù)臅r隙1110，以配置光學(xué)交換矩陣時隙=(pc+[(ts-tc)/σ])modWs，其中ts是轉(zhuǎn)接時間，tc是當前配置時隙的開始時間，σ是該時隙單元且pc是至當前配置時間時隙1110的指針。
時隙計算處理器1105把該配置信息轉(zhuǎn)換成接線器控制器630理解的格式，并將其存儲在與剛計算出的時隙有關(guān)的表/存儲器中。時隙計算處理器1105隨后把一個確認送回調(diào)度機625。配置調(diào)度窗口Ws由W[(△+τ0+B·D-δ)/σ]給出。與圖11中的時隙1110有關(guān)的各個表/存儲器都直接或間接包含有關(guān)在該時隙1110中將要被交換(接通或關(guān)斷)的光交換矩陣515中的選通信息。一個表/存儲器中規(guī)定的光交換矩陣515的配置在一個時隙1110中實現(xiàn)。
注意以上計算的用于脈沖串有效負載215的光交換矩陣515配置時間不一定等于來自調(diào)度機625的脈沖串有效負載215的交換時間。在脈沖串有效負載215的開始的一個小部分可如圖12中的1200所示地被切掉。然而，如果圖4所示的防護區(qū)B440大于σ，則實際數(shù)據(jù)將不被切掉。新的脈沖串偏移時間是利用離開時間信息而不是實際的矩陣配置時間計算出的，因而脈沖串有效負載215在下一個接力碼組的防護區(qū)仍然是防護區(qū)B440。
圖13顯示了脈沖串標頭包傳輸模塊635的循環(huán)操作1300。脈沖串標頭包傳輸模塊635由傳輸控制器1315和脈沖串標頭包發(fā)送器1320組成。傳輸控制器1315由多個時隙1330和一個時隙指針1325組成。每個時隙1330包含一個標記位1305和一個指針1310。傳輸控制器1315的功能是根據(jù)調(diào)度機625計算出的脈沖串標頭包220的發(fā)送時間信息管理它們的發(fā)送。標記位1305表示在將要發(fā)送到脈沖串標頭包發(fā)送器1320的給定時隙1330中是否有脈沖串標頭包220。標記位1305為1，意味著有將要發(fā)送的脈沖串標頭包220。如果在各時隙1330中的各個脈沖串標頭包220送到不同的控制信道，則在該時隙1330中會有一個以上的脈沖串標頭包220。如果相關(guān)的標記位1305是1，指針1310指向脈沖串標頭包220的地址。脈沖串標頭包發(fā)送器1320執(zhí)行層二(2)和層一(1)的封裝功能并發(fā)送脈沖串標頭包。
圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的電子入口邊緣路由器105的功能布局的一個例子的圖1400。電子入口邊緣路由器105的布局1400包括多個光纖1405、多個線路卡1410、一個接線器1415、以及多個脈沖串組合與發(fā)送(BAT)板1420。各個BAT板1420包括一個脈沖串組合器1440、一個脈沖串隊列1425、一個共享存儲器1430、多個電子鏈路1450、一個調(diào)度機1455、一個傳輸控制器1445、以及脈沖串有效負載和脈沖串標頭包傳輸模塊1435。電子入口邊緣路由器105的主要功能是把數(shù)據(jù)包405組合成脈沖串430并根據(jù)光脈沖串交換協(xié)議將它們送到光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100。
數(shù)據(jù)包405首先通過光纖1405進入線路卡1410。線路卡1410和交換織物來自傳統(tǒng)的電子路由器。線路卡1410執(zhí)行層一(1)和層二(2)的去封裝功能、路由表查詢、通信分類、修正/整形、并把數(shù)據(jù)包405送到接線器1415。線路卡1410的一個附加的功能是把電子出口邊緣路由器地址附在數(shù)據(jù)包405上，該地址隨后將在脈沖串組合中得到使用。接線器1415接收來自線路卡1410的數(shù)據(jù)包405，并將數(shù)據(jù)包405通過多個電子鏈路1450送到適當?shù)腂AT板1420中的脈沖串組合器1440。
圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串組合器1440的一個例子1500。脈沖串組合器1440包括一個包接收器1515、一個處理器1505、以及多個存儲桶1510。各個存儲桶1510包括一個定時器1520和一個計數(shù)器1525。脈沖串組合器1440的目的，是根據(jù)電子出口邊緣路由器地址和服務(wù)質(zhì)量要求，把數(shù)據(jù)包405組合成脈沖串。為了多播通信，根據(jù)多播組地址進行了脈沖串處理(burstification)。為了這個例子的目的，只考慮了單播通信和出口邊緣路由器地址。
由數(shù)據(jù)包有效負載和數(shù)據(jù)包標頭組成的數(shù)據(jù)包405從接線器1415進入包接收器1515。數(shù)據(jù)包405隨后被發(fā)送和存儲在共享存儲器1430中。數(shù)據(jù)包標頭還被發(fā)送到處理器1505。處理器1505從數(shù)據(jù)包標頭讀取目的地信息(電子出口邊緣路由器115地址)，以確定那個存儲桶1510應(yīng)該與該數(shù)據(jù)包相聯(lián)系。根據(jù)從數(shù)據(jù)包標頭獲得的目的地信息，處理器1505把其中存儲有相應(yīng)的數(shù)據(jù)包405的共享存儲器地址置入適當?shù)拇鎯ν?510。
定時器1520記錄從第一個數(shù)據(jù)包405到達存儲桶1510起過去的時間。當定時器1520超過了預(yù)定的脈沖串430組合時間時，一個脈沖串被組合起來。定時器1520隨后把該信息饋送回到處理器1505并通知處理器1505把脈沖串430發(fā)送到脈沖串隊列1425。計數(shù)器1525記錄存儲桶1510中累積的字節(jié)的數(shù)目。當計數(shù)器1525超過了最大脈沖串長度Lmax(以字節(jié)計算)時，脈沖串430得到組合。計數(shù)器1525隨后把該信息饋送回到處理器1505，并通知處理器1505把脈沖串430發(fā)送到脈沖串隊列1425。一旦脈沖串430被組合，組合的脈沖串430被存儲在BAT板1420的共享存儲器1430中，且一個脈沖串標頭包220連同共享存儲器1430中的脈沖串位置都被傳送到脈沖串隊列1425。
以下是脈沖串組合器1440在把數(shù)據(jù)包405組合成脈沖串430時可能采用的一種算法的一個例子。假定存儲桶1510i的脈沖串組合時間是Ta(i)，0≤i≤Ne-1，其中Ne是電子出口邊緣路由器115的數(shù)目。設(shè)存儲桶1510i的定時器1520用Tc(i)表示且存儲桶1510i中的脈沖串長度(以字節(jié)計算)用Ib(i)表示。基本的想法是當有數(shù)據(jù)包405到達空的存儲桶1510時開始計數(shù)，且當過去的時間等于Ta(i)或存儲桶中的字節(jié)數(shù)達到Lmax字節(jié)時，一個長度Ib(i)的脈沖串430得到組合，且Ib(i)隨后被復(fù)置到零。詳細的過程在以下給出。
(1)當長度x字節(jié)的包到達存儲桶i時如果(Ib(i)=0){Tc(i)=0；Ib(i)x；}否則如果(Ib(i)+x＜Lmax)Ib(i)=Ib(i)+x；否則{報告長度Ib(i)的脈沖串430的到達；Tc(i)=0；Ib(i)=x；}(2)當Tc(i)=Ta(i)時{報告長度Ib(i)的脈沖串430的到達；Ib(i)=0；}圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明的BAT板1420的碼組之間的信息交換的一個例子1600。在脈沖串430在脈沖串組合器1440中被組合之后，脈沖串標頭包220和共享存儲器中的脈沖串地址被發(fā)送到脈沖串隊列1425。脈沖串隊列1425起著緩存器的作用。隨后脈沖串標頭包220和脈沖串地址被發(fā)送到調(diào)度機1455。圖14中的調(diào)度機1455起著根據(jù)脈沖串類型和QoS要求的脈沖串隊列1425的作用。調(diào)度機1455跟蹤各個數(shù)據(jù)信道的未排定時間(即未來的可用時間)。調(diào)度機1455還為各個控制信道跟蹤未排定的時間或時隙(如果采用時隙操作)。出于這個例子的目的，只討論時隙控制信道。
對于一個脈沖串430，調(diào)度機1455首先尋找分別帶有最新的可獲得未排定時間和時隙的數(shù)據(jù)和控制信道。調(diào)度機隨后確定最早的時隙和時間以在控制和數(shù)據(jù)信道上發(fā)送脈沖串標頭包220和脈沖串有效負載215。在脈沖串標頭包220與其相應(yīng)的脈沖串有效負載215之間有一個偏移時間，如τ0。隨后，調(diào)度機1455修正脈沖串標頭包220并將其連同脈沖串地址、發(fā)送時間、以及信道一起傳送到傳輸控制器1445。調(diào)度機1455隨后更新其有關(guān)數(shù)據(jù)和控制信道的未排定時間的記錄。
傳輸控制器1445的功能與圖13中的傳輸控制器1315類似，只是現(xiàn)在它還記住各個脈沖串430的發(fā)送時間并觸發(fā)脈沖串與脈沖串標頭包傳輸模塊1435內(nèi)的相應(yīng)脈沖串發(fā)送器。傳輸控制器1445，在發(fā)送脈沖串標頭包220時，把脈沖串標頭包220和一個控制信道ID發(fā)送到位和BHP傳輸模塊1435。傳輸控制器1445還在發(fā)送脈沖串430時把脈沖串地址和數(shù)據(jù)信道ID發(fā)送到脈沖串和BHP傳輸模塊1435。
根據(jù)本發(fā)明的脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊1435如圖17所示。脈沖串標頭包220和控制信道ID在脈沖串標頭包發(fā)送器1715處被接收。類似地，脈沖串地址和數(shù)據(jù)信道ID在脈沖串發(fā)送器1705處得到接收。一旦脈沖串標頭包發(fā)送器1715接收到了脈沖串標頭包220和控制信道ID，它執(zhí)行層二(2)和層一(1)封裝功能并發(fā)送脈沖串標頭包220。至一個預(yù)指定的波長/信道的E/O轉(zhuǎn)換在各個脈沖串標頭包發(fā)送器1715之后在脈沖串標頭包220上進行。一旦脈沖串發(fā)送器接收到了脈沖串地址和數(shù)據(jù)信道ID，它用該脈沖串地址從共享存儲器1430獲取脈沖串430并產(chǎn)生一個脈沖串有效負載215。一個至預(yù)指定的波長/信道的E/O轉(zhuǎn)換在各個脈沖串發(fā)送器1705之后在脈沖串有效負載215上進行，且密集波分復(fù)用多路復(fù)用器隨后被用來把信道多路復(fù)用到光纖505上。在數(shù)據(jù)信道組205與控制信道組210被運載在一個以上的光纖505上時，信道變換被用來把信道225與物理光纖分離。
進入圖14中的BAT板1420的位速率可能在每秒幾十千兆。脈沖串組合器1440必須工作的非?？臁榱私档驮谌绱烁咚傧碌拿}沖串組合負擔，圖18和圖19顯示了BAT板1420的兩種替換設(shè)計。現(xiàn)在，當把數(shù)據(jù)包405發(fā)送到同一BAT板1420上的脈沖串組合器1440上時，需要在圖14的接線器1415上進行負載平衡。
圖18顯示了根據(jù)本發(fā)明的脈沖串組合與發(fā)送(BAT)板1420的第一種替換設(shè)計1800。用于BAT板1420的該第一種替換設(shè)計1800包括多個脈沖串組合器1440、多個電子鏈路1450、多個脈沖串隊列1425、一個組合式調(diào)度機和傳輸控制器1805、一個脈沖串和BHP傳輸模塊1435、以及多個光纖505。圖18中顯示的BAT板1800具有用于每一個電子鏈路1450的脈沖串組合器1440、用于每一個電子鏈路1450的一個脈沖串隊列1425、以及組合式調(diào)度機/傳輸控制器1805。圖14所示的BAT板1420只有一個用于多個電子鏈路1450的脈沖串組合器1440、用于多個電子鏈路1450的一個脈沖串隊列1425、以及分離的調(diào)度機1455和傳輸控制器1445。組合式調(diào)度機/傳輸控制器1805提供了與分離的調(diào)度機1455和傳輸控制器1445相同的功能。BAT板1800的主要優(yōu)點，是脈沖串組合器1440和脈沖串隊列1425更容易設(shè)計，因為它們只需要處理來自一個電子鏈路1450的數(shù)據(jù)包405。BAT板1800的設(shè)計成本也更低。
圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于脈沖串組合與發(fā)送(BAT)板1420的第二種替換設(shè)計1900。BAT板1420的該第二種替換設(shè)計1900包括多個脈沖串組合器1440、多個電子鏈路1450、多個脈沖串隊列1425、一個組合式調(diào)度機和傳輸控制器1805、一個脈沖串和BHP傳輸模塊1435、以及多個光纖505。BAT板1900對各個電子鏈路1450具有一個脈沖串組合器1440和一個脈沖串隊列1425，就象在BAT板1800中一樣。然而，BAT板1900中的各個脈沖串隊列1425現(xiàn)在與一個脈沖串發(fā)送器1435相聯(lián)系。進一步地，當數(shù)據(jù)包405到達BAT板1900時，它們不被存儲在共享存儲器中。相反地，數(shù)據(jù)包405被本地存儲。
圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明的電子出口邊緣路由器115的功能布局2000的一個例子。電子出口邊緣路由器布局2000包括多個光纖延遲線(FDL)545、多個脈沖串接收器2005、多個脈沖串標頭包接收器2010、多個脈沖串分解器2015、多個IP傳送器2020、多個排隊管理/排定塊2025、一個接線器1415、以及多個傳承接口2030。電子出口邊緣路由器2000的布局對每一個數(shù)據(jù)信道將包括一個脈沖串接收器2005、一個脈沖串分解器2015、一個IP傳送器2020和一個排隊管理/排定模塊2025。
脈沖串有效負載215首先通過數(shù)據(jù)控制信道組205進入光纖延遲線545。類似地，脈沖串標頭包220首先通過一個控制信道組210進入脈沖串標頭包接收器2010。光纖延遲線545的功能是延遲脈沖串有效負載215一碼組時間，從而使脈沖串標頭包接收器2010能夠處理和讀取存儲在脈沖串標頭包220中的信息。一旦脈沖串標頭包接收器2010讀取了脈沖串標頭包220信息并知道了脈沖串有效負載215何時到達，來自哪個信道，以及脈沖串有效負載215將持續(xù)多長，脈沖串標頭包接收器2010把一個帶有該信息的信號送到脈沖串接收器2005，從而命令脈沖串接收器2005接收來自光纖延遲線545的脈沖串有效負載215。一旦脈沖串接收器2005正確接收了脈沖串有效負載215，它把脈沖串430送到脈沖串分解器2015。
脈沖串分解器2015的功能是把脈沖串430分解成原來的數(shù)據(jù)包405，該數(shù)據(jù)包405在電子入口邊緣路由器105被組合。脈沖串430的重新排列順序在需要時可在脈沖串分解器2015中進行。在脈沖串430中產(chǎn)生的任何發(fā)送錯誤將報告給網(wǎng)絡(luò)管理，以采用進一步的適當行動(例如重新發(fā)送有錯誤的脈沖串430)。對于脈沖串有效負載重新排列順序和重新發(fā)送，脈沖串標頭包220運載的有關(guān)信息需要與脈沖串430一起被傳送到脈沖串分解器2015。隨后，數(shù)據(jù)包405被發(fā)送到IP傳送器2020。IP傳送器2020基本上是包含傳送表的處理器。IP傳送器2020的功能，是讀取來自數(shù)據(jù)包405的標頭的信息，進行傳送表查詢，并確定數(shù)據(jù)包405應(yīng)該輸出到哪里。
隨后，數(shù)據(jù)包405進入排隊管理/排定塊2025。排隊管理/排定塊2025可具有一或多個隊列。排隊管理/排定塊2025，當有幾個數(shù)據(jù)包405等候被交換通過接線器1415時，被作為一個隊列。排隊管理/排定塊2025也可根據(jù)從IP傳送器2020獲得的信息對數(shù)據(jù)包405進行優(yōu)先化處理。接線器1415隨后把數(shù)據(jù)包405交換到適當?shù)膫鞒薪涌?030。傳承接口隨后把數(shù)據(jù)包405轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)電子路由器會理解的格式。
電子入口邊緣路由器根據(jù)電子出口邊緣路由器地址和服務(wù)質(zhì)量要求，把包組合成脈沖串。在邊緣路由器處為脈沖串提供服務(wù)質(zhì)量與在傳統(tǒng)電子路由器中為數(shù)據(jù)包405提供服務(wù)質(zhì)量非常類似。
為了防止造成脈沖串215損失的早脈沖串215到達，脈沖串標頭包220需要在時隙△內(nèi)受到交換控制單元520的處理，△是輸入光纖延遲線路545引入的延遲。在該時間限制下，提供了四種基本的方式，以提供光學(xué)核心路由器110中的不同的服務(wù)(就脈沖串215的損失來說)。這四種基本方式適合于任何的數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法，例如LAUC-VF算法。進一步地，也可采用這些基本方式的組合。
圖21中顯示了根據(jù)本發(fā)明的涉及光纖延遲線緩存器中的延遲閾值的第一種方式2100。光纖延遲線緩存器2105由多個光纖延遲線2110組成。假定有兩個通信等級且光緩存器具有B條光纖延遲線，其中第i個FDL能夠延遲Qi時間，1≤i≤B。若j＞i，Qj＞Qi。給定閾值H，0≤H≤QB，一個低優(yōu)先級脈沖串2115的延遲只能不大于H。換言之，低優(yōu)先級脈沖串2115只能采用延遲不大于H的那些光纖延遲線2110，而高優(yōu)先級脈沖串2120能夠采用所有光纖延遲線2110。這種方式的另一實施例是定義所有光纖延遲線的一個子集QsS，即QS∈(Q1，Q2，……QB)。低優(yōu)先級脈沖串只能采用屬于QS的那些光纖延遲線，而高優(yōu)先級脈沖串在采用光纖延遲線上沒有限制。
圖22中顯示了根據(jù)本發(fā)明的涉及排定通信量的閾值的第二種方式2200。排定的通信量2205被定義為以已經(jīng)排定在給定時刻傳送的時間單位表示的通信量。圖22中在時刻tp的排定通信量V’2205等于在tp的左邊上的所有脈沖串持續(xù)時間的和。假定調(diào)度機625在時刻tp開始處理與低優(yōu)先級脈沖串2115有關(guān)的脈沖串標頭包220。如果V’≤V，V為在時刻tp的一個給定的閾值，脈沖串有效負載215將由數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法(例如LAUC-VF)排定。如果V’＞V，脈沖串標頭包220及其相關(guān)的脈沖串有效負載215將被放棄。對高優(yōu)先級通信量2120沒有限制。
圖23中顯示了根據(jù)本發(fā)明的涉及預(yù)約蓋寫和再排定的第三種方式2300。該過程是(1)利用數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法(例如LAUC-VF)排定脈沖串有效負載215；(2)對于高優(yōu)先級脈沖串2120，可以在步驟(1)失敗的情況下蓋寫低優(yōu)先級脈沖串2115作出的預(yù)約；以及，(3)在可能時(可選用)對受到影響的低優(yōu)先級脈沖串2115進行再排定。在步驟(2)，與蓋寫的低優(yōu)先級脈沖串2115有關(guān)的脈沖串標頭包將被從傳輸控制器中除去。沒有步驟(3)時，蓋寫的脈沖串將失去。圖23中顯示了一個例子，其中新到達的高優(yōu)先級脈沖串2120在延遲D之后通過蓋寫兩個排定的低優(yōu)先級脈沖串2115而被調(diào)度。
第四種方式涉及基于滑動窗口的具有預(yù)約蓋寫的時間優(yōu)先級排隊。由于脈沖串標頭包220的順序不真實地反映脈沖串有效負載215的到達順序，脈沖串標頭包220根據(jù)它們的脈沖串有效負載215在調(diào)度機中的到達而被重新排列順序，并根據(jù)它們的優(yōu)先級被置于不同的隊列中。已經(jīng)被排定在給定時間窗口中的脈沖串標頭包220按照優(yōu)先級順序被處理。以此方式，早期脈沖串215到達的現(xiàn)象能夠得到避免，且高優(yōu)先級脈沖串標頭包220能夠被較早地處理。因此，預(yù)約蓋寫的數(shù)目可減少。
雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解的是在不脫離所附權(quán)利要求書描述的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對本發(fā)明作出各種改變、代替和替換。
權(quán)利要求
1．一種用于交換通過光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包的控制系統(tǒng)，包括一個電子入口邊緣路由器，用于把多個所述數(shù)據(jù)包組合成一個脈沖串；在各個接力碼組的一個交換控制單元，用于配置一個光學(xué)交換矩陣以交換通過所述光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100的所述脈沖串；以及一個電子出口邊緣路由器，用于接收來自所述光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)100的所述脈沖串并把所述脈沖串分解成所述多個數(shù)據(jù)包。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述電子入口邊緣路由器用于根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子出口邊緣路由器地址和各個所述數(shù)據(jù)包中的服務(wù)質(zhì)量信息把所述多個數(shù)據(jù)包組合成所述脈沖串。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中在各個接力碼組的所述交換控制單元用于配置多個光纖延遲線光緩存器。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)包包括一個數(shù)據(jù)包標頭和一個數(shù)據(jù)包有效負載。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述脈沖串包括一個脈沖串標頭包和一個脈沖串有效負載。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述脈沖串標頭包包括路由信息和光脈沖串交換指定信息，該光脈沖串交換指定信息包括包含用于接收出口邊緣路由器同步的提示的同步提示、指定從所述脈沖串標頭包的第一個位至所述脈沖串有效負載的第一個位的偏移時間的一個偏移時間、指定所述脈沖串有效負載的持續(xù)時間的脈沖串持續(xù)時間、給出所述脈沖串有效負載發(fā)送的位速率的脈沖串位速率、指定在其上傳送所述脈沖串有效負載的所述數(shù)據(jù)信道的標識符(ID)的數(shù)據(jù)信道標識符、指定將要被所述脈沖串有效負載接收的服務(wù)質(zhì)量的所述QoS信息、標明具有相同的所述電子入口和出口邊緣路由器地址的所述脈沖串的一個脈沖串序列號(所述脈沖串可不按照順序到達即使它們沿著相同的路徑)以及一種循環(huán)冗余檢查。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中所述電子入口邊緣路由器包括至少一個能夠接收所述多個數(shù)據(jù)包的脈沖串組合和發(fā)送板，所述脈沖串組合和發(fā)送板包括一個脈沖串組合器，用于根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子邊緣路由器地址和各個所述數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量信息把所述多個數(shù)據(jù)包組合成所述脈沖串；一個共享存儲器，用于存儲所述脈沖串；一個脈沖串隊列，用于接收并在所述共享存儲器中緩存所述脈沖串標頭包和所述脈沖串的存儲地址；一個第一調(diào)度機，用于接收所述脈沖串標頭包和所述脈沖串在所述共享存儲器中的所述地址、找到發(fā)送所述脈沖串標頭包和所述脈沖串的最早的時間、找到分別發(fā)送所述脈沖串和所述脈沖串標頭包的相關(guān)的數(shù)據(jù)信道和控制信道、并把傳送所述脈沖串標頭包和所述脈沖串的時間、所述控制信道ID、以及所述數(shù)據(jù)信道ID附到所述脈沖串標頭包上；一個傳輸控制器，用于從所述第一調(diào)度機接收所述脈沖串標頭包和所述共享存儲器中的所述脈沖串地址，并在所述第一調(diào)度機指定的所述時間發(fā)送所述脈沖串標頭包和所述脈沖串；以及一個脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊，用于從所述傳輸控制器接收所述脈沖串標頭包、所述控制信道ID、所述共享存儲器脈沖串地址、以及所述數(shù)據(jù)信道ID，用所述共享存儲器脈沖串地址從所述共享存儲器獲取所述脈沖串，產(chǎn)生所述脈沖串有效負載，并把所述脈沖串有效負載和所述脈沖串標頭包分別輸出至適當?shù)乃鰯?shù)據(jù)信道和所述控制信道。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述脈沖串組合器包括一個包接收器，用于接收所述多個數(shù)據(jù)包并將所述多個數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述共享存儲器以進行存儲；一個處理器，用于從所述包接收器接收所述多個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包標頭并從各個所述數(shù)據(jù)包標頭讀取所述電子出口路由器地址并確定所述數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到哪一個所述電子出口邊緣路由器；以及多個存儲桶，用于根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子出口路由器地址和服務(wù)質(zhì)量要求把各個所述數(shù)據(jù)包的所述共享存儲器地址存儲在一個具體的所述存儲桶中。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中各個所述存儲桶包括一個定時器，用于存儲從第一個所述數(shù)據(jù)包到達所述存儲桶起的經(jīng)過時間；以及一個計數(shù)器，用于記錄累積在所述存儲桶中的字節(jié)數(shù)。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊包括多個脈沖串發(fā)送器，用于從所述傳輸控制器接收所述共享存儲器脈沖串地址和所述數(shù)據(jù)信道ID并發(fā)送所述脈沖串有效負載；多個脈沖串標頭包發(fā)送器，用于從所述傳輸控制器接收所述控制信道ID和所述脈沖串標頭包，并發(fā)送所述脈沖串標頭包；以及多個電-光轉(zhuǎn)換器，用于把所述脈沖串有效負載或所述脈沖串標頭包轉(zhuǎn)換至預(yù)指定的波長。
11．根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述脈沖串組合和發(fā)送板包括多個所述脈沖串組合器；多個所述脈沖串隊列；所述共享存儲器；組合的所述第一調(diào)度機和所述傳輸控制器模塊；以及所述脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊。
12．根據(jù)權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述脈沖串組合和發(fā)送板包括多個所述脈沖串組合器；多個所述脈沖串隊列；所述組合的第一調(diào)度機和所述傳輸控制器模塊；以及所述脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊。
13．根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中所述交換控制單元包括多個第二調(diào)度機，用于從所述脈沖串標頭包讀取脈沖串有效負載時序信息和所述光脈沖串交換指定信息，以確定所述脈沖串有效負載何時將到達所述光學(xué)交換矩陣和所述脈沖串有效負載將持續(xù)多長；確定在所述脈沖串有效負載到達時可獲得的任何外出數(shù)據(jù)信道，不論是不采用任何光纖延遲線，還是采用所述多個光纖延遲線緩存器中的所述光纖延遲線，是否將處于所述光學(xué)交換矩陣中；確定送出所述脈沖串標頭包的時間；以及發(fā)送配置信息；多個交換控制器，用于從所述調(diào)度機接收所述配置信息；以及如果可獲得的話在所述交換矩陣中配置所述數(shù)據(jù)信道；以及多個脈沖串標頭包傳輸模塊，用于從所述脈沖串標頭包讀取所述信息發(fā)送時間，并在一個適當?shù)乃隹刂菩诺郎显谠撨m當時間發(fā)送所述脈沖串標頭包。
14．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述配置信息包括一個進入的所述數(shù)據(jù)信道標識符、一個外出的所述數(shù)據(jù)信道標識符、交換所述脈沖串有效負載的時間、所述脈沖串有效負載持續(xù)時間、以及指定使用所述光纖延遲線緩存器中的哪一個所述光纖延遲線的一個光纖延遲線標識符。
15．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述第二調(diào)度機包括一個排定隊列，用于存儲所述脈沖串標頭包；一個脈沖串標頭包處理器，用于從所述調(diào)度機隊列接收所述脈沖串標頭包，提取所述脈沖串有效負載時序信息和所述光脈沖串交換指定信息，產(chǎn)生所述配置信息并修正所述脈沖串標頭包；一個數(shù)據(jù)信道排定模塊，用于從所述脈沖串標頭包處理器接收所述脈沖串有效負載時序信息和所述脈沖串有效負載持續(xù)時間信息，并搜索一個閑置的所述外出數(shù)據(jù)信道-其中所述脈沖串有效負載能夠得到發(fā)送并通知所述脈沖串標頭包處理器所述脈沖串有效負載的第一個位何時將離開所述光學(xué)交換矩陣(離開時間)；以及一個控制信道排定模塊，用于從所述脈沖串標頭包處理器接收所述脈沖串有效負載離開時間信息并選擇把所述脈沖串標頭包送到一個外出控制信道組的時間。
16．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述交換控制器包括一個時隙計算處理器，用于從所述第二調(diào)度機接收所述配置信息；把所述配置信息轉(zhuǎn)換成所述交換控制器能夠理解的格式；以及計算所述適當?shù)臅r隙(ts)以根據(jù)以下公式配置所述光學(xué)交換矩陣ts=(pc+[(ts-tc)/σ])modWs與所述時隙相關(guān)的多個表/存儲器，用于存儲所述格式；以及一個第一時隙指針，用于指向當前配置的所述時隙。
17．根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述脈沖串標頭包傳輸模塊包括多個所述時隙和用于指向當前的發(fā)送時隙的第二時隙指針，各個所述時隙包括一個標記，用于表示在將要發(fā)送的所述時隙中是否有所述脈沖串標頭包；以及一個指針，它在所述標記等于一(1)時指向所述脈沖串標頭包的地址。
18．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述電子出口邊緣路由器包括多個脈沖串標頭包接收器，用于讀取所述脈沖串標頭包并設(shè)定所述脈沖串有效負載時序信息；多個所述光纖延遲線，用于延遲所述脈沖串有效負載；多個脈沖串接收器，用于接收來自所述脈沖串標頭包接收器的信號以通知所述脈沖串接收器何時和如何接收來自所述光纖延遲線的所述脈沖串有效負載；以及多個脈沖串分解器，用于把所述脈沖串分解成所述多個數(shù)據(jù)包。
19．用于交換通過一個光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包的一種方法，包括以下步驟在一個電子入口邊緣路由器把多個數(shù)據(jù)包組合成一個脈沖串；利用一個交換控制單元配置一個光學(xué)交換矩陣；交換通過所述光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的所述脈沖串；以及在一個電子出口邊緣路由器把所述多個數(shù)據(jù)包分解成所述脈沖串。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述交換控制單元進一步用于配置多個光纖延遲線光緩存器。
21．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述數(shù)據(jù)包包括一個數(shù)據(jù)包標頭和一個數(shù)據(jù)包有效負載。
22．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述脈沖串包括一個脈沖串標頭包和一個脈沖串有效負載。
23．根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述脈沖串標頭包包括路由信息和光脈沖串交換指定信息，后者包括包含用于接收電子出口路由器同步的提示的同步提示、指定從所述脈沖串標頭包的第一個位至所述脈沖串有效負載的第一個位的偏移時間的一個偏移時間、指定所述脈沖串有效負載的持續(xù)時間的脈沖串持續(xù)時間、給出所述脈沖串有效負載發(fā)送的位速率的脈沖串位速率、指定在其上傳送所述脈沖串有效負載的所述數(shù)據(jù)信道的標識符(ID)的數(shù)據(jù)信道標識符、指定將要被所述脈沖串有效負載接收的服務(wù)質(zhì)量的所述QoS信息、標明具有相同的所述電子入口和出口邊緣路由器地址的所述脈沖串的一個脈沖串序列號(所述脈沖串可不按照順序到達，即使它們沿著相同的路徑)以及一種循環(huán)冗余檢查。
24．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述多個數(shù)據(jù)包根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子出口路由器地址和/或各個所述數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量信息而被組合成所述脈沖串。
25．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述多個數(shù)據(jù)包在所述電子入口邊緣路由器被組合成所述脈沖串，包括以下步驟在一個包接收器接收所述多個數(shù)據(jù)包；把所述多個數(shù)據(jù)包發(fā)送到一個共享存儲器以進行存儲；從各個所述數(shù)據(jù)包標頭讀取所述電子出口邊緣路由器地址和所述服務(wù)質(zhì)量信息；確定各個所述數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到哪一個所述電子出口邊緣路由器；以及根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子出口路由器地址和形成所述脈沖串的服務(wù)質(zhì)量信息，把各個數(shù)據(jù)包的所述共享存儲器地址存儲在一個存儲桶中。
26．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述光學(xué)交換矩陣得到配置，包括以下步驟在一個第一調(diào)度機處從所述脈沖串標頭包讀取所述脈沖串有效負載時序信息和所述光脈沖串交換信息，以確定所述脈沖串有效負載將在何時到達所述光學(xué)交換矩陣且所述脈沖串有效負載將持續(xù)多長；確定在不采用任何所述光纖延遲線或采用多個所述光纖延遲線緩存器的情況下，在所述脈沖串有效負載將要到達時可獲得的任何外出數(shù)據(jù)信道是否處于所述光學(xué)交換矩陣中；如果可獲得任何所述外出數(shù)據(jù)信道，把所述外出數(shù)據(jù)信道配置信息發(fā)送到一個交換控制器；根據(jù)所述外出數(shù)據(jù)信道配置信息計算一個時隙以配置所述光學(xué)交換矩陣和所述光纖延遲線光緩存器；以及在所述時隙配置所述光學(xué)交換矩陣和所述光纖延遲線光緩存器。
27．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述脈沖串被分解成所述多個數(shù)據(jù)包的過程包括以下步驟在一個脈沖串標頭包接收器接收所述脈沖串標頭包；讀取所述脈沖串標頭包并設(shè)定所述脈沖串有效負載時序信息；在一個光纖延遲線接收所述脈沖串有效負載；在一個脈沖串接收器從所述脈沖串標頭包接收器接收一個信號以通知所述脈沖串接收器何時和如何從所述光纖延遲線接收所述脈沖串有效負載；在一個脈沖串分解器接收所述脈沖串有效負載；以及把所述脈沖串有效負載分解成所述多個數(shù)據(jù)包。
28．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述電子入口邊緣路由器包括用于接收所述多個數(shù)據(jù)包的多個脈沖串組合和發(fā)送板，所述脈沖串組合和發(fā)送板包括一個脈沖串組合器，用于根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子邊緣路由器地址和各個所述數(shù)據(jù)包的服務(wù)質(zhì)量信息把所述多個數(shù)據(jù)包組合成所述脈沖串；一個共享存儲器，用于存儲所述脈沖串；一個脈沖串隊列，用于接收并在所述共享存儲器中緩存所述脈沖串標頭包和所述脈沖串的存儲地址；一個第一調(diào)度機，用于接收所述脈沖串標頭包和所述脈沖串在所述共享存儲器中的所述地址、找到發(fā)送所述脈沖串標頭包和所述脈沖串的最早的時間、找到分別發(fā)送所述脈沖串和所述脈沖串標頭包的相關(guān)的數(shù)據(jù)信道和控制信道、并把傳送所述脈沖串標頭包和所述脈沖串的時間、所述控制信道ID、以及所述數(shù)據(jù)信道ID附到所述脈沖串標頭包上；一個傳輸控制器，用于從所述第一調(diào)度機接收所述脈沖串標頭包和所述共享存儲器中的所述脈沖串地址，并在所述第一調(diào)度機指定的所述時間發(fā)送所述脈沖串標頭包和所述脈沖串；以及一個脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊，用于從所述傳輸控制器接收所述脈沖串標頭包、所述控制信道ID、所述共享存儲器脈沖串地址、以及所述數(shù)據(jù)信道ID，用所述共享存儲器脈沖串地址從所述共享存儲器獲取所述脈沖串，產(chǎn)生所述脈沖串有效負載，并把所述脈沖串有效負載和所述脈沖串標頭包分別輸出至適當?shù)乃鰯?shù)據(jù)信道和所述控制信道。
29．根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述脈沖串組合器包括一個包接收器，用于接收所述多個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包標頭并將所述多個數(shù)據(jù)包發(fā)送到所述共享存儲器以進行存儲；一個處理器，用于從所述包接收器接收所述多個數(shù)據(jù)包并從各個所述數(shù)據(jù)包標頭讀取所述電子出口路由器地址并確定所述數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到哪一個所述電子出口邊緣路由器；以及多個存儲桶，用于根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子出口路由器地址把各個所述數(shù)據(jù)包的所述共享存儲器地址存儲在一個具體的所述存儲桶中。
30．根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中各個所述存儲桶包括一個定時器，用于存儲從第一個所述數(shù)據(jù)包到達所述存儲桶起的經(jīng)過時間；以及一個計數(shù)器，用于記錄累積在所述存儲桶中的字節(jié)數(shù)。
31．根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊包括多個脈沖串發(fā)送器，用于從所述傳輸控制器接收所述共享存儲器脈沖串地址和所述數(shù)據(jù)信道ID并在并所述數(shù)據(jù)信道上輸出所述脈沖串有效負載；多個脈沖串標頭包發(fā)送器，用于從所述傳輸控制器接收所述控制信道ID和所述脈沖串標頭包，并在所述控制信道上輸出所述脈沖串標頭包；以及多個電-光轉(zhuǎn)換器，用于把所述脈沖串有效負載或所述脈沖串標頭包轉(zhuǎn)換至預(yù)指定的波長。
32．根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述脈沖串組合和發(fā)送板包括多個所述脈沖串組合器；多個所述脈沖串隊列；所述共享存儲器；組合的所述第一調(diào)度機和所述傳輸控制器模塊；以及所述脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊。
33．根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述脈沖串組合和發(fā)送板包括多個所述脈沖串組合器；多個所述脈沖串隊列；所述組合的第一調(diào)度機和所述傳輸控制器模塊；以及所述脈沖串和脈沖串標頭包傳輸模塊。
34．根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述交換控制單元包括多個所述第二調(diào)度機，用于從所述脈沖串標頭包讀取脈沖串有效負載時序信息和所述光脈沖串交換指定信息，以確定所述脈沖串有效負載何時將到達所述光學(xué)交換矩陣和所述脈沖串有效負載將持續(xù)多長；確定在所述脈沖串有效負載到達時可獲得的任何外出數(shù)據(jù)信道，不論是不采用任何光纖延遲線，還是采用所述多個光纖延遲線緩存器中的所述光纖延遲線，是否將處于所述光學(xué)交換矩陣中；確定送出所述脈沖串標頭包的時間；以及發(fā)送配置信息；多個交換控制器，用于從所述調(diào)度機接收所述配置信息；以及如果可獲得的話在所述交換矩陣中配置所述數(shù)據(jù)信道；以及多個脈沖串標頭包傳輸模塊，用于從所述脈沖串標頭包讀取所述信息發(fā)送時間，并在一個適當?shù)乃隹刂菩诺郎显谠撨m當時間發(fā)送所述脈沖串標頭包。
35．根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述配置信息包括一個進入的所述數(shù)據(jù)信道標識符、一個外出的所述數(shù)據(jù)信道標識符、交換所述脈沖串有效負載的時間、所述脈沖串有效負載持續(xù)時間、以及指定使用所述光纖延遲線緩存器中的哪一個所述光纖延遲線的一個光纖延遲線標識符。
36．根據(jù)權(quán)利要求34的系統(tǒng)，其中所述第二調(diào)度機包括一個排定隊列，用于存儲所述脈沖串標頭包；一個脈沖串標頭包處理器，用于從所述調(diào)度機隊列接收所述脈沖串標頭包，提取所述脈沖串有效負載時序信息和所述光脈沖串交換指定信息，產(chǎn)生所述配置信息并修正所述脈沖串標頭包；一個數(shù)據(jù)信道排定模塊，用于從所述脈沖串標頭包處理器接收所述脈沖串有效負載時序信息和所述脈沖串有效負載持續(xù)時間信息，并搜索一個閑置的所述外出數(shù)據(jù)信道-其中所述脈沖串有效負載能夠得到發(fā)送并通知所述脈沖串標頭包處理器所述脈沖串有效負載的第一個位何時將離開所述光學(xué)交換矩陣(離開時間)；以及一個控制信道排定模塊，用于從所述脈沖串標頭包處理器接收所述脈沖串有效負載離開時間信息并選擇把所述脈沖串標頭包送到一個外出控制信道組的時間。
37．根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述交換控制器包括一個時隙計算處理器，用于從所述第二調(diào)度機接收所述配置信息；把所述配置信息轉(zhuǎn)換成所述交換控制器能夠理解的格式；以及計算所述適當?shù)臅r隙(ts)以根據(jù)以下公式配置所述光學(xué)交換矩陣ts=(pc+[(ts-tc)/σ])modWs與所述時隙相關(guān)的多個表/存儲器，用于存儲所述格式；以及一個第一時隙指針，用于指向當前配置的所述時隙。
38．根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中所述脈沖串標頭包傳輸模塊包括一個標記，用于表示在將要發(fā)送的所述時隙中是否有所述脈沖串標頭包；以及一個指針，它在所述標記等于一(1)時指向所述脈沖串標頭包的地址。
39．根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述電子出口邊緣路由器包括所述多個脈沖串標頭包接收器，用于讀取所述脈沖串標頭包并由此設(shè)定所述脈沖串有效負載時序信息；所述多個所述光纖延遲線，用于延遲所述脈沖串有效負載；所述多個脈沖串接收器，用于接收來自所述脈沖串標頭包接收器的信號以通知所述脈沖串接收器何時和如何接收來自所述光纖延遲線的所述脈沖串有效負載；以及所述多個脈沖串分解器，用于把所述脈沖串分解成所述多個數(shù)據(jù)包。
40．用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中調(diào)度數(shù)據(jù)信道組的外出數(shù)據(jù)信道的一種方法，包括以下步驟尋找在t至t+L之間的時隙中可用的外出數(shù)據(jù)信道，其中t是脈沖串有效負載到達光學(xué)交換矩陣的時間且L是所述脈沖串有效負載的脈沖串有效負載持續(xù)時間；如果在t和t+L之間的所述時隙中有至少一個所述外出數(shù)據(jù)信道，選擇最新的可用的外出數(shù)據(jù)信道；如果在t與t+L之間的所述時隙中所有所述外出數(shù)據(jù)信道都不可用，則尋找并選擇t+Q1與t+Q1+L之間的時隙中的所述最新可用外出數(shù)據(jù)信道，其中Q1是一個第一光纖延遲線引入的延遲；如果對i=1至B-1在t+Qi與t+Qi+L之間的所述時隙中的所有所述外出數(shù)據(jù)信道都不可用，則尋找并選擇t+Qi+1與t+Qi+1+L之間的時隙中的所述最新可用外出數(shù)據(jù)信道，其中B是光纖延遲線的總數(shù)；以及如果在(t+QB)至(t+QB+L)之間的時隙里沒有可用的所述外出數(shù)據(jù)信道，放棄所述脈沖串。
41．根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中在排定所述脈沖串有效負載中采用了所述光纖延遲線的一個子集，該子集用(Q1’，Q2’，……QF’)表示，其中(Q1’，Q2’，……QF’)∈(Q1，Q2，……QB)。
42．根據(jù)權(quán)利要求40的系統(tǒng)，其中對于任何給定的時刻，例如時刻t，所述外出數(shù)據(jù)信道被劃分成未排定的外出數(shù)據(jù)信道-其中在所述時刻t之后沒有所述脈沖串被排定，進一步地其中對于任何給定時刻-例如時刻t，所述外出數(shù)據(jù)信道被劃分成其中在所述時刻t之后有已經(jīng)被排定的所述脈沖串的排定的外出數(shù)據(jù)信道。
43．根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中所述外出數(shù)據(jù)信道是按照所述排定和未排定的外出數(shù)據(jù)信道的順序被搜索的。
44．根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中從可用的排定的外出數(shù)據(jù)信道中選擇具有最新的可用未用時間的所述外出數(shù)據(jù)信道來運載所述脈沖串有效負載。
45．根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中從所述可用的排定的外出數(shù)據(jù)信道選擇具有最小間隙的所述外出數(shù)據(jù)信道來運載所述脈沖串有效負載。
46．根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其中從所述可用的排定的外出數(shù)據(jù)信道選擇第一個所述可用的排定的外出數(shù)據(jù)信道來運載所述脈沖串有效負載。
47．根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中如果所有所述排定的外出數(shù)據(jù)信道都不可用，則選擇第一個未排定的外出數(shù)據(jù)信道。
48．根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中如果所有所述排定的外出數(shù)據(jù)信道都不可用，則選擇最近一個可用的未排定的外出數(shù)據(jù)信道。
49．根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中所述外出數(shù)據(jù)信道是按照固定順序或循環(huán)地被搜索的，進一步地其中所述被找到的第一個可用的外出數(shù)據(jù)信道被選擇來運載所述脈沖串有效負載。
50．用于在一種光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中調(diào)度外出控制信道的一種方法，包括以下步驟確定發(fā)送脈沖串標頭包的脈沖串標頭包發(fā)送時間，包括以下步驟計算在一個外出控制信道上的一個最早的時隙以在一個控制信道排定模塊上發(fā)送所述脈沖串標頭包；判定所述最早的時隙是否可用；如果所述最早的時隙不可用，則延遲所述脈沖串標頭包直到在τ0的時隙中找到一個可用的時隙，其中τ0是所述第一標頭包的初始偏移時間；如果在所述時間τ0中找到了一個可用的時隙則排定所述時隙；從所述控制信道排定模塊向一個脈沖串標頭包處理器報告所述脈沖串標頭包發(fā)送時間；在所述控制信道排定模塊從所述脈沖串標頭包處理器接收一個發(fā)送時間確認；通過把所述排定的可用時隙標為不可用而更新一個控制信道活動信息表；以及如果在所述時隙τ0中未找到所述可用的時隙，向所述脈沖串標頭包處理器傳送一個負響應(yīng)。
51．根據(jù)權(quán)利要求50的方法，其中所述脈沖串標頭包處理器在接收到來自所述控制信道排定模塊的負響應(yīng)時將確定是放棄所述脈沖串標頭包及其相應(yīng)的脈沖串有效負載還是將所述脈沖串標頭包當作一個新的脈沖串標頭包。
52．根據(jù)權(quán)利要求51的方法，其中如果所述脈沖串標頭包把所述脈沖串標頭包當作所述新的脈沖串標頭包，所述脈沖串標頭包處理器將請求所述數(shù)據(jù)信道排定模塊和所述控制信道排定模塊分別尋找較晚的發(fā)送時間以發(fā)送所述脈沖串有效負載和脈沖串標頭包。
53．用于在接力碼組之間的傳輸期間管理脈沖串標頭包及其相應(yīng)的脈沖串有效負載之間的偏移時間(τ)的一種方法，包括以下步驟設(shè)定一個初始偏移時間τ0；在各個接力碼組對所述脈沖串有效負載和所述脈沖串標頭包進行再同步，從而使所述偏移時間(τ)被保持盡可能接近所述初始偏移時間τ0；以及利用所述脈沖串有效負載從所述光學(xué)交換矩陣的出發(fā)時間而不是所述光學(xué)交換矩陣內(nèi)的所述脈沖串有效負載的實際交換時間作為一個基準時間，以調(diào)度所述脈沖串標頭包在所述外出控制信道組上的發(fā)送，以防止所述脈沖串有效負載的任何部分被切掉。
54．一種脈沖串組合機，包括一個包接收器，用于從一個第一接線器接收多個數(shù)據(jù)包，并將所述多個數(shù)據(jù)包發(fā)送到一個共享存儲器以進行存儲；一個處理器，用于從所述包接收器接收所述多個數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包標頭，并從各個所述數(shù)據(jù)包標頭讀取一個電子出口路由器地址和服務(wù)質(zhì)量信息，并確定各個所述數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到哪一個所述電子出口邊緣路由器；以及多個存儲桶，用于根據(jù)各個所述數(shù)據(jù)包的電子出口路由器地址和服務(wù)質(zhì)量信息把各個數(shù)據(jù)包的所述共享存儲器地址存儲在一個具體的所述存儲桶中。
55．根據(jù)權(quán)利要求52的脈沖串組合機，其中所述脈沖串組合機在一個非周期性的時間間隔中組合脈沖串，包括以下步驟在所述多個存儲桶中的一個接收一個數(shù)據(jù)包；以及按照以下公式把所述數(shù)據(jù)包組合成一個脈沖串如果(Ib(i)=0)，則Tc(i)=0；且Ib(i)x；否則如果(Ib(i)+x＜Lmax)，則Ib(i)=Ib(i)+x；否則報告長度Ib(i)的脈沖串的到達，Tc(i)=0，且Ib(i)=x；且當Tc(i)=Ta(i)時報告長度Ib(i)的脈沖串的到達，Ib(i)=0，其中i是所述存儲桶；Ib(i)是所述存儲桶i中的脈沖串長度(以字節(jié)計算)；Tc(i)是所述存儲桶i的定時器；Ta(i)是當所述脈沖串被組合時的預(yù)定時間閾值；且Lmax是預(yù)定的字節(jié)閾值。
56．用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中在各個光學(xué)核心路由器提供服務(wù)質(zhì)量的一種方法，包括以下步驟利用所有可用的光纖延遲線，使高優(yōu)先級脈沖串得到排定，以在多個外出數(shù)據(jù)信道之一上被發(fā)送；以及利用其延遲不長于一個預(yù)定閾值的所述可用的光纖延遲線，使低優(yōu)先級脈沖串得到排定，以在多個外出數(shù)據(jù)信道之一上得到發(fā)送。
57．用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中在各個光學(xué)核心路由器提供服務(wù)質(zhì)量的一種方法，包括以下步驟利用所有可用的光纖延遲線，使高優(yōu)先級脈沖串得到排定，以在多個外出數(shù)據(jù)信道之一上被發(fā)送；以及利用所有所述可用的光纖延遲線的一個子集，使低優(yōu)先級脈沖串得到排定，以在所述多個外出數(shù)據(jù)信道之一上得到發(fā)送。
58．用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中在各個光學(xué)核心路由器提供服務(wù)質(zhì)量的一種方法，包括以下步驟在時刻t處理與一個低優(yōu)先級脈沖串有效負載相聯(lián)系的脈沖串標頭包；如果在所述時刻t排定的通信量V’小于或等于一個在所述時刻t給定的閾值量V，排定所述脈沖串有效負載；如果在所述時刻t排定的通信量V’大于在所述時刻t給定的所述閾值量V，放棄所述脈沖串有效負載；以及在不限制通信量的情況下在多個外出數(shù)據(jù)信道之一上排定一個高優(yōu)先級脈沖串有效負載的發(fā)送。
59．用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中在各個光學(xué)核心路由器提供服務(wù)質(zhì)量的一種方法，包括以下步驟利用LAUC-VF數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法排定多個脈沖串；如果所述LAUC-VF數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法未能找到在其上排定所述高優(yōu)先級脈沖串的一個數(shù)據(jù)信道，用一個高優(yōu)先級脈沖串蓋寫由一個低優(yōu)先級脈沖串所作的預(yù)約；以及除去與所述蓋寫的低優(yōu)先級脈沖串相聯(lián)系的脈沖串標頭包。
60．根據(jù)權(quán)利要求57的方法，其中所述蓋寫的低優(yōu)先級脈沖串被重新排定。
61．用于在光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)中在各個光學(xué)核心路由器提供服務(wù)質(zhì)量的一種方法，包括以下步驟確定脈沖串有效負載到達一個光學(xué)交換矩陣的順序；根據(jù)脈沖串有效負載到達所述光學(xué)交換矩陣的所述順序，在一個調(diào)度器中排列所述脈沖串有效負載的對應(yīng)脈沖串標頭包的順序；根據(jù)其中所述脈沖串標頭包的相應(yīng)脈沖串有效負載到達所述光學(xué)交換矩陣的順序，將所述脈沖串標頭包置于一個隊列中；以及按照所述順序處理所述隊列中的所述脈沖串標頭包。
全文摘要
用于光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的一種控制布局,該網(wǎng)絡(luò)包括電子入口邊緣路由器、在各個接力碼組的交換控制單元、以及電子出口邊緣路由器。電子入口邊緣路由器把多個數(shù)據(jù)包組合成一個脈沖串。在各個接力碼組的交換控制單元配置光學(xué)交換矩陣以交換通過光脈沖串交換網(wǎng)絡(luò)的脈沖串。最后,電子出口邊緣路由器接收來自光脈沖串交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的脈沖串并將脈沖串分解成多個數(shù)據(jù)包。
文檔編號H04Q11/00GK1296346SQ00129100
公開日2001年5月23日 申請日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月30日
發(fā)明者熊一軍, 馬克·L·J·萬登胡特, 哈基·C·坎卡亞 申請人:阿爾卡塔爾公司