專利名稱：基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，尤其涉及一種基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，可以最大限度地避免控制信道阻塞，使多個(gè)突發(fā)數(shù)據(jù)包能夠在不同的數(shù)據(jù)信道上同時(shí)發(fā)送，屬于光纖通信領(lǐng)域。
OBS網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)電的邊緣節(jié)點(diǎn)和多個(gè)光的核心節(jié)點(diǎn)通過波分復(fù)用(WDM)鏈路連接構(gòu)成的。邊緣節(jié)點(diǎn)提供與其他網(wǎng)絡(luò)的代理接口和突發(fā)數(shù)據(jù)包的組裝/分解功能。核心節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)到達(dá)的突發(fā)數(shù)據(jù)包進(jìn)行選路和交換。WDM鏈路則為數(shù)據(jù)的傳送提供承載的通道。通常把WDM鏈路中的多個(gè)波長分為兩組，一組用來傳送突發(fā)數(shù)據(jù)包，稱為數(shù)據(jù)信道，另一組用來傳送控制分組，稱為控制信道。在現(xiàn)有的OBS方案中，控制信道采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)，即一個(gè)控制分組可以在某一時(shí)間段內(nèi)占用控制信道，在此期間其他控制分組不能被發(fā)送。如Yijun Xiong在其論文“Control Architecture in Optical Burst-Switched WDM Networks”(IEEEJournal of Selected Areas in Communications，2000，18(10)，pp1838-1850)中指出的那樣，這項(xiàng)技術(shù)存在著一個(gè)很大的不足之處，即在高業(yè)務(wù)量負(fù)荷下，當(dāng)平均突發(fā)數(shù)據(jù)包長度小于一個(gè)特定值時(shí)，容易導(dǎo)致控制分組之間的沖突，進(jìn)而造成控制信道的阻塞。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的系統(tǒng)由邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)通過光纖WDM技術(shù)連接構(gòu)成。光纖WDM信道分為數(shù)據(jù)信道和控制信道。邊緣節(jié)點(diǎn)由突發(fā)數(shù)據(jù)包處理和控制分組處理兩部分構(gòu)成，分別處理突發(fā)數(shù)據(jù)包和控制分組的生成/分解及發(fā)送/接收。核心節(jié)點(diǎn)由輸入接口、交換矩陣、輸出接口和控制單元四部分組成。其中輸入接口將控制信道分離出來以便讀取控制分組信息；交換矩陣負(fù)責(zé)將突發(fā)數(shù)據(jù)包交換到相應(yīng)的輸出端口；控制單元?jiǎng)t處理控制分組信息，控制交換矩陣配置，然后再生控制分組并發(fā)送到控制信道；輸出接口把控制信道和數(shù)據(jù)信道復(fù)用到一根光纖中。
本發(fā)明的關(guān)鍵特征在于采用光碼分復(fù)用技術(shù)在OBS控制信道上傳送控制分組，而突發(fā)數(shù)據(jù)包在每個(gè)數(shù)據(jù)信道上的傳送依然保留原有的統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用方式。在本發(fā)明的控制信道上，對(duì)應(yīng)于每個(gè)數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個(gè)地址碼字，對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交，每個(gè)控制分組在發(fā)送之前需要按分給它的地址碼字進(jìn)行光編碼?？紤]到OBS采用WDM技術(shù)，本發(fā)明采用光碼分多址技術(shù)中的時(shí)域編碼技術(shù)。目前，光正交碼、改進(jìn)的素?cái)?shù)碼和二次同余碼等都可以作為候選地址碼。本發(fā)明中采用的具體光地址碼具有如下特征在一個(gè)控制信道上，用于控制分組傳送的光地址碼應(yīng)該至少具有與數(shù)據(jù)信道相同數(shù)目的碼字；在同一時(shí)刻，當(dāng)所有數(shù)據(jù)信道都有突發(fā)數(shù)據(jù)包要求發(fā)送時(shí)，在控制信道上多個(gè)控制分組信號(hào)的疊加應(yīng)使對(duì)其中任何一個(gè)信號(hào)的接收誤碼率低于一指定值，該值由網(wǎng)絡(luò)要求決定。
本發(fā)明采用了光碼分復(fù)用控制信道技術(shù)，所以在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(包括邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn))中都有相應(yīng)的一組編碼器和一組解碼器。編解碼器采用光纖延遲線結(jié)構(gòu)，由一個(gè)光分路器、一組平行光纖和一個(gè)光合路器構(gòu)成。
本發(fā)明中，邊緣節(jié)點(diǎn)的控制分組發(fā)送部分由控制分組生成器、控制分組隊(duì)列、電光轉(zhuǎn)換器、光編碼器和光合路器順序連接構(gòu)成。控制分組生成器的輸出給各個(gè)分組隊(duì)列，然后送入光電轉(zhuǎn)換器，其輸出與光編碼器連接，最后多個(gè)這樣的支路由光合路器合路。邊緣節(jié)點(diǎn)的控制分組接收部分由光分路器、光解碼器、光檢測(cè)器、控制分組隊(duì)列以及控制分組處理器順序連接構(gòu)成。分路器的輸出送給解碼器，各解碼器的輸出送入光檢測(cè)器，然后再送入到控制分組隊(duì)列中，等待控制分組處理器的處理。
本發(fā)明中，核心節(jié)點(diǎn)的控制單元由光分路器、光解碼器、光檢測(cè)器、控制分組隊(duì)列、輸入分組處理器、交換單元、緩存器、調(diào)度器、輸出分組處理器、電光轉(zhuǎn)換器以及光編碼器依次連接而成?？刂品纸M經(jīng)光分路器送入光解碼器，解碼判決恢復(fù)出控制分組，然后送入到控制分組隊(duì)列中等待輸入分組處理器處理，并交換到對(duì)應(yīng)的交換單元輸出端口。經(jīng)過緩存和調(diào)度器處理后的控制分組送入輸出控制分組處理器，最后經(jīng)光編碼后發(fā)送到控制信道。
本發(fā)明中，由于光碼分多址技術(shù)的引進(jìn)，使得控制分組可以無延時(shí)發(fā)送，而且可以實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)信道同時(shí)發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)包，基本上避免了控制信道的阻塞，真正做到了“想發(fā)就發(fā)”，這是本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的光纖延遲線結(jié)構(gòu)的編解碼器，具有結(jié)構(gòu)簡單和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
在

圖1的實(shí)施例中，系統(tǒng)由四個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)和一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。
圖2為本發(fā)明采用的基于光纖延遲線的直接序列光編碼器結(jié)構(gòu)框圖。
解碼器的結(jié)構(gòu)與編碼器類似。
圖3為本發(fā)明的OBS邊緣節(jié)點(diǎn)中控制分組處理部分結(jié)構(gòu)框圖。
其中圖3a)為邊緣節(jié)點(diǎn)控制分組生成/發(fā)送部分結(jié)構(gòu)框圖，圖3b)為邊緣節(jié)點(diǎn)控制分組接收部分結(jié)構(gòu)框圖。
圖4為本發(fā)明的OBS核心節(jié)點(diǎn)中控制單元結(jié)構(gòu)框圖。
如圖1所示，本發(fā)明涉及的系統(tǒng)由通過光纖WDM技術(shù)連接的邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。WDM信道中包括控制信道和數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)信道采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)，而控制信道采用光碼分復(fù)用技術(shù)。對(duì)應(yīng)于每個(gè)數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個(gè)地址碼字，對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交。地址的選擇方法如下以光正交碼為例，如果WDM信道共有16波長，其中一個(gè)控制信道，15個(gè)數(shù)據(jù)信道，則所選光正交碼的容量應(yīng)該至少為15個(gè)碼字，每個(gè)數(shù)據(jù)信道對(duì)應(yīng)一個(gè)。如果再考慮到信號(hào)接收過程中的多用戶干擾，則要求在指定的誤碼率條件下，可同時(shí)工作的碼字?jǐn)?shù)不小于數(shù)據(jù)信道數(shù)。
本發(fā)明采用光纖延遲線結(jié)構(gòu)的編解碼器如圖2所示，由光分路器、一組平行光纖和光合路器構(gòu)成。光分路器中的ω表示分路比，由光地址碼的碼重決定，光纖延遲線的長短則取決與該編解碼器對(duì)應(yīng)的地址碼字。對(duì)于光編碼器，光信號(hào)由光分路器輸出到光纖，然后再由光合路器發(fā)送出去。而對(duì)于光解碼器，光信號(hào)的傳送方向相反。
為了便于說明，我們假設(shè)節(jié)點(diǎn)(包括邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn))的一個(gè)輸出端口的WDM鏈路上有k個(gè)數(shù)據(jù)信道和一個(gè)控制信道。邊緣節(jié)點(diǎn)控制分組發(fā)送部分如圖3a)所示，由控制分組生成器、控制分組隊(duì)列、電光轉(zhuǎn)換器、光編碼器和光合路器順序連接組成。工作過程如下控制分組生成器生成控制分組，并按所指示的突發(fā)數(shù)據(jù)包承載數(shù)據(jù)信道送入到對(duì)應(yīng)于控制分組隊(duì)列中。處于隊(duì)首的控制分組轉(zhuǎn)換為光脈沖，然后通過編碼器以其獨(dú)有的地址碼字編碼。多個(gè)這樣的編碼器輸出經(jīng)光合路器后在一個(gè)光波長信道上發(fā)送。
邊緣節(jié)點(diǎn)控制分組接收部分結(jié)構(gòu)如圖3b)所示，由光分路器、光解碼器、光檢測(cè)器、控制分組隊(duì)列以及控制分組處理器依次連接構(gòu)成。工作過程如下來自于一個(gè)控制信道的控制分組經(jīng)分路器后送給k個(gè)解碼器，各解碼器對(duì)接收信號(hào)作相關(guān)運(yùn)算，只得到以自己的地址碼編碼的控制分組。各解碼器得到的控制分組送入到控制分組隊(duì)列中，然后等待控制分組處理器的處理。
如圖4所示，核心節(jié)點(diǎn)中控制單元由光分路器、光解碼器、光檢測(cè)器、控制分組隊(duì)列、輸入分組處理器、交換單元、緩存器、調(diào)度器、輸出分組處理器、電光轉(zhuǎn)換器以及光編碼器依次連接而成。工作過程如下控制分組經(jīng)光分路器后，送入對(duì)應(yīng)的光解碼器，再進(jìn)行解碼判決恢復(fù)出控制分組，然后送入到控制分組隊(duì)列中等待輸入分組處理器處理，并交換到對(duì)應(yīng)的交換單元輸出端口。該端口接有一個(gè)緩存器和一個(gè)調(diào)度器，調(diào)度器用來為控制分組的突發(fā)數(shù)據(jù)包分配輸出數(shù)據(jù)信道。經(jīng)過處理后的控制分組送入到輸出控制分組處理器更新相關(guān)信息后，經(jīng)光編碼后發(fā)送到控制信道。
權(quán)利要求
1.一種基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，由邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)通過光纖波分復(fù)用WDM鏈路連接構(gòu)成，其特征在于WDM信道中包括控制信道和數(shù)據(jù)信道，數(shù)據(jù)信道采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)，控制信道采用光碼分復(fù)用技術(shù)，對(duì)應(yīng)于每個(gè)數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個(gè)地址碼字，對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交，邊緣節(jié)點(diǎn)包括突發(fā)數(shù)據(jù)包處理和控制分組處理兩個(gè)部分，核心節(jié)點(diǎn)包括輸入接口、交換矩陣、輸出接口和控制單元四個(gè)部分。
2.如權(quán)利要求1所說的基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，其特征在于邊緣節(jié)點(diǎn)的控制分組發(fā)送部分由控制分組生成器、控制分組隊(duì)列、電光轉(zhuǎn)換器、光編碼器和光合路器順序連接構(gòu)成，控制分組生成器的輸出給各個(gè)分組隊(duì)列，然后送入光電轉(zhuǎn)換器，其輸出與光編碼器連接，再由光合路器合路，控制分組接收部分由光分路器、光解碼器、光檢測(cè)器、控制分組隊(duì)列以及控制分組處理器順序連接構(gòu)成，分路器的輸出送給解碼器，各解碼器的輸出送入光檢測(cè)器，然后再送入到控制分組隊(duì)列中，等待控制分組處理器的處理。
3.如權(quán)利要求1所說的基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，其特征在于核心節(jié)點(diǎn)的控制單元由光分路器、光解碼器、光檢測(cè)器、控制分組隊(duì)列、輸入分組處理器、交換單元、緩存器、調(diào)度器、輸出分組處理器、電光轉(zhuǎn)換器以及光編碼器依次連接而成，控制分組經(jīng)光分路器送入光解碼器，解碼判決恢復(fù)出控制分組，然后送入到控制分組隊(duì)列中等待輸入分組處理器處理，并交換到對(duì)應(yīng)的交換單元輸出端口，經(jīng)過緩存和調(diào)度器處理后的控制分組送入輸出控制分組處理器，最后經(jīng)光編碼后發(fā)送到控制信道。
4.如權(quán)利要求1、2、3所說的基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，其特征在于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的編解碼器采用光纖延遲線結(jié)構(gòu)，并采用時(shí)域編碼，將光正交碼、改進(jìn)的素?cái)?shù)碼和二次同余碼作為候選地址碼。
全文摘要
一種基于光碼分復(fù)用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，由邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)通過光纖波分復(fù)用WDM鏈路連接構(gòu)成，數(shù)據(jù)信道采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)，控制信道采用光碼分復(fù)用技術(shù)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中有相應(yīng)的一組編碼器和解碼器，對(duì)應(yīng)于每個(gè)數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個(gè)地址碼字，對(duì)應(yīng)不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交，編解碼器采用光纖延遲線結(jié)構(gòu)，并采用時(shí)域編碼技術(shù)。本發(fā)明引進(jìn)光碼分多址技術(shù)，使控制分組可以無延時(shí)發(fā)送，可實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)信道同時(shí)發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)包，避免了控制信道的阻塞。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1419353SQ0213761
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者王金輝, 范戈 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)