專利名稱：由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)，具體地說，是一種由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光突發(fā)包交換(Optical Burst Switching--OBS)是近年來出現(xiàn)的一種新的光交換技術(shù)。OBS的基本原理是數(shù)據(jù)與控制信息以分割的信道傳送。OBS的邊緣節(jié)點將若干個IP分組組裝成為一個突發(fā)包，并通過預(yù)先以分組的形式發(fā)送的控制信息(稱為控制分組)，在每個中間節(jié)點對控制分組進(jìn)行光/電變換、處理、預(yù)約帶寬資源后，網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點再傳送組裝成為突發(fā)包的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以始終保持在光域內(nèi)，并避免了分組交換中逐一處理分組頭的麻煩，同時也避免或降低了在網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點出對光緩存的需求。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫浅怯蚓W(wǎng)中最常采用的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)能力強(qiáng)的特點。將OBS設(shè)備進(jìn)行環(huán)形組網(wǎng)用于城域網(wǎng)是滿足城域網(wǎng)不斷增加的帶寬需求的一個很好的解決方案。但是由于OBS交換設(shè)備只具有少量或沒有光緩存，光突發(fā)交換環(huán)存在上環(huán)或下環(huán)突發(fā)包阻塞的問題?，F(xiàn)在一般都是采用主動丟包或者采用令牌的方式來解決這個問題，這種方式大大降低了網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，《彈性分組環(huán)》(Resilient Packet Ring--RPR)(IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.17，草案3.0，2004年)是一項用于城域網(wǎng)的交換系統(tǒng)。該系統(tǒng)為雙環(huán)形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；基于分組的交換方式，實現(xiàn)帶寬的統(tǒng)計復(fù)用；數(shù)據(jù)包只在源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間傳送，目標(biāo)節(jié)點將本地接收的數(shù)據(jù)包從環(huán)上摘除以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的空間復(fù)用；不同節(jié)點之間使用公平帶寬管理來獲得公平地數(shù)據(jù)發(fā)送能力；采用源路由或環(huán)回技術(shù)提供50ms級的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)。RPR是一種基于電域的交換方式，每個到達(dá)節(jié)點的分組都必須經(jīng)過儲存、解包、處理、打包的過程。而據(jù)統(tǒng)計在城域環(huán)網(wǎng)中每個節(jié)點所接收到的數(shù)據(jù)大約有80％左右都是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，節(jié)點處理了大量與自身無關(guān)的數(shù)據(jù)，大大限制了網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有OBS和RPR網(wǎng)絡(luò)的缺點，提出一種由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，使其結(jié)合OBS和RPR的優(yōu)點，以滿足隨著IP業(yè)務(wù)發(fā)展對城域網(wǎng)帶寬不斷增加的需求。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明包括多個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點和光纖，光纖設(shè)在兩個相鄰的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點間，多個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點與光纖組成一個雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在該雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的外環(huán)上，光信號按順時鐘方向發(fā)送，在該雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)上，光信號按逆時針方向發(fā)送。
所述的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點具有兩個光纖輸入接口、兩個光纖輸出接口和電接口，無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點利用電接口接入本地各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并組裝成為突發(fā)包送達(dá)環(huán)上的其它無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點。
所述的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點包含兩套一樣的器件，分別用于處理內(nèi)、外環(huán)上的數(shù)據(jù)流，每一套器件包括第一解復(fù)用器、突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、公平帶寬分配器、第一波長分揀器、波長選擇性存儲器、可調(diào)諧光發(fā)射器、光檢測器、第一復(fù)用器，突發(fā)包控制信息處理器與第一解復(fù)用器、突發(fā)包緩存、公平帶寬分配器、可調(diào)諧光發(fā)射器、波長選擇性存儲器、第一復(fù)用器相連接，波長選擇性存儲器與第一波長分揀器、突發(fā)包控制信息處理器、第一復(fù)用器相連接，第一波長分揀器與第一解復(fù)用器、突發(fā)包控制信息處理器相連，光檢測器與第一波長分揀器連接，公平帶寬分配器與突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器相連，第一解復(fù)用器與入光纖、第一波長分揀器和突發(fā)包控制信息處理器連接，可調(diào)諧光發(fā)射器與突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、第一復(fù)用器相連，第一復(fù)用器與突發(fā)包控制信息處理器、可調(diào)諧光發(fā)射器、光波長選擇性存儲器和光纖相連接。
所述的突發(fā)包控制信息處理器是整個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點的核心，負(fù)責(zé)生成本地上傳突發(fā)包的控制信息，處理來自其它節(jié)點的突發(fā)包控制信息，確定本地突發(fā)包發(fā)送的時機(jī)與波長，并通過控制波長選擇性存儲器來避免由于本地突發(fā)包上傳造成的上環(huán)阻塞和目標(biāo)節(jié)點下環(huán)阻塞。
所述的波長選擇性存儲器，在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，控制不同波長的突發(fā)包被存儲的時間長度。
所述的突發(fā)包組裝器接收本站點上環(huán)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并與突發(fā)包緩存相連接，將本地IP數(shù)據(jù)包按照不同的目的地組成長度上限為TBmax的突發(fā)包，并且按照目的地不同分別存儲在突發(fā)包緩存中。
所述的第一波長分揀器通過突發(fā)包控制信息處理器的控制將位于特定波長、本節(jié)點落地的突發(fā)包從眾多轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)包中分揀出來。
所述的光檢測器將處于光域的突發(fā)包轉(zhuǎn)換成為電信號。
所述的公平帶寬分配器通過監(jiān)測本地突發(fā)包組裝部件中緩存數(shù)據(jù)、突發(fā)包緩存中數(shù)據(jù)堆積情況和由突發(fā)包控制信息處理器提供的網(wǎng)絡(luò)資源使用情況以及從下游來的公平帶寬控制信息計算公平帶寬，抑制本節(jié)點或上游節(jié)點至某個目標(biāo)節(jié)點過高的數(shù)據(jù)發(fā)送量，或促使本節(jié)點或上游節(jié)點增加數(shù)據(jù)發(fā)送量以提高帶寬使用率。
所述的突發(fā)包緩存將突發(fā)包將完成組裝的暫時未有機(jī)會發(fā)送的本地突發(fā)包按照目的地址不同進(jìn)行存儲，并在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，將可以進(jìn)行發(fā)送的突發(fā)包送達(dá)可調(diào)諧光發(fā)射器組中進(jìn)行發(fā)送。
所述的第一解復(fù)用器將從上游來突發(fā)包控制信息所在波長從眾多承載突發(fā)包的波長中分離出來，傳送到突發(fā)包控制信息處理器中。
所述的可調(diào)諧光發(fā)射器在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，選擇合適的波長將組裝完成的突發(fā)包在特定的波長上發(fā)送出去。
所述的第一復(fù)用器將本地上環(huán)的光突發(fā)包、本地轉(zhuǎn)發(fā)的上游站點突發(fā)包以及它們對應(yīng)的突發(fā)包控制信息匯聚至出光纖中。
所述的波長選擇性存儲器在無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點中是一個很重要的部件，由第二波長分揀器、光纖延遲線和第二復(fù)用器組成。第二波長分揀器具有兩個輸出口，其中一個輸出口使用光纖延遲線連接至第二復(fù)用器，另外一個輸出口則直接連接第二復(fù)用器。
所述的光纖延遲線，是多級光纖延遲線，第一級和第二級光纖延遲線的長度相等，但其后每級光纖延遲線長度比上一級長一倍，最后一級光纖延遲線的長度為存儲器最大存儲時間所需長度的一半。
組成波長選擇性存儲器的第二波長分揀器和光纖延遲線級數(shù)越多，對于存儲的光突發(fā)包存儲時間長度的控制精度也越高。在無阻塞光突發(fā)交換環(huán)系統(tǒng)中，每個突發(fā)包的最大長度是受限的，假設(shè)一個突發(fā)包最大發(fā)送時間長度為TBmax，最大的突發(fā)包控制信息與突發(fā)包之間的預(yù)留時間為TCmax，波長選擇性存儲器可以對突發(fā)包提供最大時間長度TBmax+TCmax，精度為(TBmax+TCmax)/2m的緩存時間(其中m是光緩存的級數(shù))。
所述的第二波長分揀器包括一個第二解復(fù)用器、兩個第二復(fù)用器和光開關(guān)陣列，所述的光開關(guān)陣列由與系統(tǒng)使用波長數(shù)相等的1×2光開關(guān)組成，每個1×2光開關(guān)的輸入口與第二解復(fù)用器連接，每個1×2光開關(guān)兩個輸出口分別與兩個第二復(fù)用器連接。
所述的1×2光開關(guān)可以在外界控制信號的控制下進(jìn)行開關(guān)倒換，將輸入光信號在兩個輸出端口中的一個進(jìn)行輸出。
輸入第二波長分揀器的含多個波長的光信號進(jìn)入第二解復(fù)用器被分解成為多個單一波長的光信號分別進(jìn)入對應(yīng)的1×2光開關(guān)；1×2光開關(guān)陣列在外界控制信號的控制下，將這些光信號分為兩類分別輸出到兩個第二復(fù)用器，完成第二波長分揀器將多波長的光信號分揀成為兩類的工作。
來自本地的數(shù)據(jù)將在突發(fā)包組裝器處組裝成為突發(fā)包，并進(jìn)入突發(fā)包緩存等待發(fā)送。當(dāng)突發(fā)包控制信息處理器根據(jù)上游來的突發(fā)包控制信息以及當(dāng)前波長選擇性存儲器中突發(fā)包存儲情況判斷當(dāng)前可以進(jìn)行本地數(shù)據(jù)發(fā)送時，在突發(fā)包緩存中的突發(fā)包將通過可調(diào)諧光發(fā)射器組轉(zhuǎn)為光信號進(jìn)入第一復(fù)用器與其它光信號合為一路進(jìn)入光纖，同時與這些突發(fā)包相對應(yīng)的突發(fā)包控制分組將由突發(fā)包控制信息處理器生成，通過可調(diào)諧光發(fā)射器組發(fā)送到第一復(fù)用器與其它光信號合為一路進(jìn)入光纖。來自上游節(jié)點的光突發(fā)包的控制信息經(jīng)過第一解復(fù)用器經(jīng)過第一光檢測器變成電信號后進(jìn)入突發(fā)包控制信息處理器，并在此處進(jìn)行處理、判斷和修改，如果對應(yīng)的光突發(fā)包目的地址是本節(jié)點，則此控制信息將被湮滅，否則此控制信息在被修改后通過可調(diào)諧光發(fā)射器組轉(zhuǎn)為光信號經(jīng)過第一復(fù)用器繼續(xù)向下游發(fā)送。來自上游的光突發(fā)包通過第一解復(fù)用器與突發(fā)包控制信息分離后，經(jīng)過第一波長分揀器分揀成為落地突發(fā)包和轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)包，其中落地突發(fā)包到達(dá)第二光檢測器，完成光電轉(zhuǎn)換成為電信號以發(fā)送給最終用戶，而轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)包則進(jìn)入波長選擇性存儲器，在光突發(fā)包控制信息處理器的控制下進(jìn)行緩存，完成緩存的光突發(fā)包進(jìn)入第一復(fù)用器繼續(xù)向下游發(fā)送。來自下游的公平帶寬控制信息將進(jìn)入公平帶寬分配器與來自突發(fā)包控制信息處理器提供的本節(jié)點帶寬利用情況進(jìn)行計算，生成本節(jié)點的帶寬控制信息向上游發(fā)送。
光突發(fā)包經(jīng)過第二波長分揀器進(jìn)行分揀，將需要延遲的突發(fā)包分流到連接光纖延遲線的輸出口，而不需要延遲的突發(fā)包分流到?jīng)]有與光纖延遲線連接的輸出口，經(jīng)過兩個不同輸出口的光突發(fā)包最終都經(jīng)過第二復(fù)用器合成為一路信號。
本發(fā)明在使用波長選擇性存儲器在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，在不丟棄已上環(huán)突發(fā)包和降低網(wǎng)絡(luò)資源利用率的情況下，避免產(chǎn)生突發(fā)包阻塞。突發(fā)包阻塞產(chǎn)生情況有兩種第一種是由于本地突發(fā)包上傳造成的本地突發(fā)包上環(huán)阻塞。產(chǎn)生的一個原因是由于本地開始發(fā)送突發(fā)包時，選擇的目標(biāo)波長沒有被上游突發(fā)包占用，但是在本地突發(fā)包控制信息發(fā)出后，本地突發(fā)包發(fā)送完成前，有來自上游的突發(fā)包需要使用相同波長；另一個可能是被波長選擇性存儲器存儲而滯后的突發(fā)包被來自上游的相同波長的突發(fā)包追上了。當(dāng)出現(xiàn)本地突發(fā)包上環(huán)阻塞時，波長選擇性存儲器將在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，將上游來的突發(fā)包存儲一段時間，避開本地上環(huán)的突發(fā)包或存儲在波長選擇性存儲器中的突發(fā)包。這個存儲時間長度為本地突發(fā)包(或存儲的突發(fā)包)傳送完成時間減去上游突發(fā)包到達(dá)時間。
第二種阻塞是目標(biāo)節(jié)點的下環(huán)阻塞。由于每個節(jié)點能夠同時進(jìn)行光電變換的突發(fā)包數(shù)量有限，比如為K個，當(dāng)在某個時刻，某個節(jié)點已經(jīng)在同時進(jìn)行K個突發(fā)包的光電變換，此時第K+1個以此站點為目的地的突發(fā)包到達(dá)，就產(chǎn)生了目標(biāo)節(jié)點的下環(huán)阻塞。在無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點中當(dāng)本地突發(fā)包組裝完成后，突發(fā)包控制信息處理器發(fā)現(xiàn)如果本地突發(fā)包上環(huán)后，將會導(dǎo)致目標(biāo)節(jié)點的下環(huán)阻塞，則本地突發(fā)包不能上環(huán)；如果在本地突發(fā)包發(fā)送過控制信息后，本地突發(fā)包發(fā)送完成前，由于來自上游突發(fā)包的原因造成目標(biāo)節(jié)點的下環(huán)阻塞，或者是由于以前被存儲在波長選擇性存儲器里的突發(fā)包與上游突發(fā)包存在一定時間上的重疊而造成目標(biāo)節(jié)點的下環(huán)阻塞。在這種情況下，突發(fā)包控制信息處理器將會根據(jù)最大化帶寬利用率的需要將上游來的某個突發(fā)包在波長選擇性存儲器中存儲一段時間。這個時間段等于本地突發(fā)包(或存儲器中的突發(fā)包)傳送完成時間減去被儲存的突發(fā)包到達(dá)時間。
本發(fā)明使用公平帶寬分配器，根據(jù)至各目標(biāo)站點的數(shù)據(jù)堆積情況來計算至不同節(jié)點的公平帶寬，保證每個節(jié)點獲得公平的接入機(jī)會。當(dāng)某個節(jié)點至其的某個目標(biāo)節(jié)點在突發(fā)包組裝部件緩存中數(shù)據(jù)堆積到達(dá)一定門限或者突發(fā)包緩存器中的至某個目的地的突發(fā)包在一定時間內(nèi)一直沒有獲得發(fā)送機(jī)會時，公平帶寬分配器將會向上游發(fā)送控制信息以抑制上游節(jié)點到這個目標(biāo)節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送量，使本地數(shù)據(jù)能夠獲得網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)本地數(shù)據(jù)沒有堆積，并且網(wǎng)絡(luò)資源很空閑時，公平帶寬分配器將會向上游節(jié)點發(fā)送控制信息，促使上游節(jié)點增加數(shù)據(jù)發(fā)送量來提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)差異化的服務(wù)。無阻塞光突發(fā)交換環(huán)中每個服務(wù)所占用的帶寬由公平算法和可以使用的波長限制，而端到端的時延受到突發(fā)包被波長選擇性存儲器存儲概率的控制，可以通過向高優(yōu)先級的服務(wù)提供稍多于需要的波長數(shù)量，使得服務(wù)所需的帶寬能夠被保證，并且平均的端到端時延較低。優(yōu)先級最低的服務(wù)可以參與剩余的波長競爭。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，由于采用雙環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，將內(nèi)外環(huán)上的業(yè)務(wù)進(jìn)行倒換，并根據(jù)新的路由設(shè)置突發(fā)包控制信息與突發(fā)包之間的偏置時間，即可以繞過故障點，完成重路由方式的業(yè)務(wù)保護(hù)。
本發(fā)明融合了RPR與OBS的優(yōu)點，無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點只對本地下載的突發(fā)包進(jìn)行解包和光電轉(zhuǎn)換，對于轉(zhuǎn)發(fā)的突發(fā)包只處理控制信息，對本地不落地的數(shù)據(jù)信息的處理完全在光域內(nèi)透明地進(jìn)行，實現(xiàn)了高速、大吞吐量的交換。同時本發(fā)明解決了OBS中難以解決的阻塞問題，使得一個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)系統(tǒng)的帶寬利用率很高，并且由于在光信號的處理中只使用光纖延遲線、1×2光開關(guān)、光復(fù)用和解復(fù)用器等完全商用化的器件，使得無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點設(shè)備簡單易實現(xiàn)，并且具有很低的造價。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框2為本發(fā)明無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點的結(jié)構(gòu)框3為本發(fā)明波長選擇性存儲器的結(jié)構(gòu)框4為本發(fā)明波長分揀器的結(jié)構(gòu)框圖具體實施方式
實施例如圖1所示，本發(fā)明包括六個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點，每個交換節(jié)點具有兩個光纖輸入接口、兩個光纖輸出接口和電接口。相鄰節(jié)點之間通過光纖接口采用雙環(huán)光纖直連，處于外環(huán)的光纖中突發(fā)包流按順時針方向流動，內(nèi)環(huán)的光纖中突發(fā)包流按照逆時針方向流動。每個站點均可接入本地業(yè)務(wù)并組裝成為突發(fā)包，再至目標(biāo)站點跳數(shù)的多少選擇在內(nèi)環(huán)還是外環(huán)上發(fā)送突發(fā)包至目標(biāo)站點。當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時，只需要將受故障影響的內(nèi)外環(huán)上數(shù)據(jù)流對調(diào)，再調(diào)整突發(fā)包控制信息時間提前量即可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)功能。
如圖2所示，為簡潔起見，圖中只反映了與一個突發(fā)包發(fā)送方向相關(guān)的站點邏輯結(jié)構(gòu)，即與無阻塞光突發(fā)交換環(huán)外環(huán)相關(guān)的部分。在無阻塞光突發(fā)交換環(huán)站點結(jié)構(gòu)圖中，深色部分為電處理部分，淺色部分為光處理部分。電處理部分包括突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、公平帶寬分配器。光處理部分包括第一解復(fù)用器、第一波長分揀器、波長選擇性存儲器、可調(diào)諧光發(fā)射器組、第一光檢測器、第二光檢測器、第一復(fù)用器。所述的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點包含兩套一樣的器件，分別用于處理內(nèi)、外環(huán)上的數(shù)據(jù)流，每一套器件包括第一解復(fù)用器、突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、公平帶寬分配器、第一波長分揀器、波長選擇性存儲器、可調(diào)諧光發(fā)射器、光檢測器、第一復(fù)用器，突發(fā)包控制信息處理器與第一解復(fù)用器、突發(fā)包緩存、公平帶寬分配器、可調(diào)諧光發(fā)射器、波長選擇性存儲器、第一復(fù)用器相連接，波長選擇性存儲器與第一波長分揀器、突發(fā)包控制信息處理器、第一復(fù)用器相連接，第一波長分揀器與第一解復(fù)用器、突發(fā)包控制信息處理器相連，光檢測器與第一波長分揀器連接，公平帶寬分配器與突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器相連，第一解復(fù)用器與入光纖、第一波長分揀器和突發(fā)包控制信息處理器連接，可調(diào)諧光發(fā)射器與突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、第一復(fù)用器相連，第一復(fù)用器與突發(fā)包控制信息處理器、可調(diào)諧光發(fā)射器、光波長選擇性存儲器和光纖相連接。
光處理部分中無源光器件包括第一復(fù)用器、第一解復(fù)用器、光纖均可以采用現(xiàn)今市場上常見的器件。有源光器件包括可調(diào)諧光發(fā)射器組、第一光接收器、第二光接收器、第一波長分揀器。其中可調(diào)諧光發(fā)射機(jī)組中要求有一個頻率固定在控制波長上的激光光源和一個調(diào)諧速度在微秒量級激光光源。當(dāng)高速可調(diào)的光光源造價太高時可以采用由多個不同發(fā)送波長的光源組成光發(fā)送機(jī)陣列來實現(xiàn)。光接收機(jī)采用接收范圍覆蓋業(yè)務(wù)波長的接收機(jī)即可，當(dāng)前市場上常用產(chǎn)品均能滿足需要。
所述的突發(fā)包控制信息處理器是整個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點的核心，負(fù)責(zé)生成本地上傳突發(fā)包的控制信息，處理來自其它節(jié)點的突發(fā)包控制信息，確定本地突發(fā)包發(fā)送的時機(jī)與波長，并通過控制波長選擇性存儲器來避免由于本地突發(fā)包上傳造成的上環(huán)阻塞和目標(biāo)節(jié)點下環(huán)阻塞?？梢圆捎肐NTEL公司的x86系列CPU或其它公司的CPU以及半導(dǎo)體存儲器來實現(xiàn)。
所述的波長選擇性存儲器，在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，控制不同波長的突發(fā)包被存儲的時間長度。
所述的突發(fā)包組裝器接收本站點上環(huán)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并與突發(fā)包緩存相連接，將本地IP數(shù)據(jù)包按照不同的目的地組成長度上限為TBmax的突發(fā)包，并且按照目的地不同分別存儲在突發(fā)包緩存中。
所述的突發(fā)包緩存將突發(fā)包將完成組裝的暫時未有機(jī)會發(fā)送的本地突發(fā)包按照目的地址不同進(jìn)行存儲，并在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，將可以進(jìn)行發(fā)送的突發(fā)包送達(dá)可調(diào)諧光發(fā)射器組中進(jìn)行發(fā)送。突發(fā)包組裝器和突發(fā)包緩存可以利用半導(dǎo)體存儲芯片和配套進(jìn)行控制的微處理芯片來實現(xiàn)。
所述的第一波長分揀器通過突發(fā)包控制信息處理器的控制將位于特定波長、本節(jié)點落地的突發(fā)包從眾多轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)包中分揀出來。
所述的光檢測器將處于光域的突發(fā)包轉(zhuǎn)換成為電信號。
所述的公平帶寬分配器通過監(jiān)測本地突發(fā)包組裝部件中緩存數(shù)據(jù)、突發(fā)包緩存中數(shù)據(jù)堆積情況和由突發(fā)包控制信息處理器提供的網(wǎng)絡(luò)資源使用情況以及從下游來的公平帶寬控制信息計算公平帶寬，抑制本節(jié)點或上游節(jié)點至某個目標(biāo)節(jié)點過高的數(shù)據(jù)發(fā)送量，或促使本節(jié)點或上游節(jié)點增加數(shù)據(jù)發(fā)送量以提高帶寬使用率。公平帶寬分配器也是通過微處理器和半導(dǎo)體存儲器來實現(xiàn)，可以使用現(xiàn)有RPR路由器中相同功能的部件。
所述的第一解復(fù)用器將從上游來突發(fā)包控制信息所在波長從眾多承載突發(fā)包的波長中分離出來，傳送到突發(fā)包控制信息處理器中。
所述的可調(diào)諧光發(fā)射器在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，選擇合適的波長將組裝完成的突發(fā)包在特定的波長上發(fā)送出去。
所述的第一復(fù)用器將本地上環(huán)的光突發(fā)包、本地轉(zhuǎn)發(fā)的上游站點突發(fā)包以及它們對應(yīng)的突發(fā)包控制信息匯聚至出光纖中。
如圖3所示，波長選擇性存儲器由m+1個第二波長分揀器和第二復(fù)用器以及m+1根不同長度的光纖延遲線組成，m的選擇是由希望達(dá)到的時間精度來確定的，m取值越大，可以控制的突發(fā)包存儲時間精度就越高，但是m的上限受到光開關(guān)的倒換時間限制，最短的一根光纖延遲線必須能夠提供不小于光開關(guān)倒換時間的光信號延遲。所有光纖延遲線的總長度L＝(TBmax+TCmax)×C，C是光纖中光的速度。第二波長分揀器具有兩個輸出口，其中一個輸出口使用光纖延遲線連接至第二復(fù)用器，另外一個輸出口則直接連接第二復(fù)用器。光突發(fā)包經(jīng)過第二波長分揀器進(jìn)行分揀，將需要延遲的突發(fā)包分流到連接光纖延遲線的輸出口，而不需要延遲的突發(fā)包分流到?jīng)]有與光纖延遲線連接的輸出口，經(jīng)過兩個不同輸出口的光突發(fā)包最終都經(jīng)過第二復(fù)用器合成為一路信號。
波長選擇性存儲器中使用的多級光纖延遲線，第一級和第二級光纖延遲線的長度相等，但其后每級光纖延遲線長度比上一級長一倍，最后一級光纖延遲線的長度為存儲器最大存儲時間所需長度的一半。通過對m+1個波長分揀器進(jìn)行控制即可以將任一波長的光突發(fā)包以(TBmax+TCmax)/2m為最小單位存儲O~TBmax+TCmax的時間長度。
如圖4所示，波長分揀器由n個1×2光開關(guān)、一個第二解復(fù)用器和二個第三復(fù)用器集成組成，用于將n個不同的波長分揀成為兩類。自輸入口來的光信號經(jīng)過第二解復(fù)用器分成n個不同的波長進(jìn)入各自對應(yīng)的1×2光開關(guān)中。各光開關(guān)在控制信號的控制下，將光信號從上下兩個輸出口中選擇其一輸出，從上輸出口輸出的光信號將匯聚到一個第三復(fù)用器中通過輸出口1輸出，從下輸出口輸出的光信號匯聚到另外一個第三復(fù)用器中通過輸出口2輸出，從而實現(xiàn)將復(fù)用在一起的多路光信號根據(jù)需要分揀成為兩類的功能。其中1×2光開關(guān)需要采用開關(guān)速度在微秒量級以下的高速光開關(guān)，現(xiàn)在可以選用的光開關(guān)類型有MZI光開關(guān)、全息光柵開關(guān)、聲光開關(guān)等。第二復(fù)用器和第三解復(fù)用器沒有特別要求，當(dāng)前市場上商用化產(chǎn)品均能滿足需要。也可以將第二解復(fù)用器、光開關(guān)和第三復(fù)用器集成在一起，利用一個芯片來實現(xiàn)。
本發(fā)明中所采用的所有器件均可以選用完全成熟、實用化的器件，所使用的公平帶寬分配算法、信令協(xié)議等在RPR和OBS相關(guān)的資料和文獻(xiàn)中均進(jìn)行過詳細(xì)的討論，通過針對無阻塞光突發(fā)交換環(huán)特點進(jìn)行簡單的修改即可用于本系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，包括多個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點和光纖，其特征在于，所述的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點，包含兩套一樣的器件，分別用于處理內(nèi)、外環(huán)上的數(shù)據(jù)流，每一套器件包括第一解復(fù)用器、突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、公平帶寬分配器、第一波長分揀器、波長選擇性存儲器、可調(diào)諧光發(fā)射器、光檢測器、第一復(fù)用器，突發(fā)包控制信息處理器與第一解復(fù)用器、突發(fā)包緩存、公平帶寬分配器、可調(diào)諧光發(fā)射器、波長選擇性存儲器、第一復(fù)用器相連接，波長選擇性存儲器與第一波長分揀器、突發(fā)包控制信息處理器、第一復(fù)用器相連接，第一波長分揀器與第一解復(fù)用器、突發(fā)包控制信息處理器相連，光檢測器與第一波長分揀器連接，公平帶寬分配器與突發(fā)包組裝器、突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器相連，第一解復(fù)用器與入光纖、第一波長分揀器和突發(fā)包控制信息處理器連接，可調(diào)諧光發(fā)射器與突發(fā)包緩存、突發(fā)包控制信息處理器、第一復(fù)用器相連，第一復(fù)用器與突發(fā)包控制信息處理器、可調(diào)諧光發(fā)射器、光波長選擇性存儲器和光纖相連接，光纖設(shè)在兩個相鄰的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點間，多個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點與光纖組成一個雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在該雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的外環(huán)上，光信號按順時鐘方向發(fā)送，在該雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)上，光信號按逆時針方向發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點具有兩個光纖輸入接口、兩個光纖輸出接口和電接口，無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點利用電接口接入本地各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并組裝成為突發(fā)包送達(dá)環(huán)上的其它無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的突發(fā)包控制信息處理器是整個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點的核心，負(fù)責(zé)生成本地上傳突發(fā)包的控制信息，處理來自其它節(jié)點的突發(fā)包控制信息，確定本地突發(fā)包發(fā)送的時機(jī)與波長，并通過控制波長選擇性存儲器來避免由于本地突發(fā)包上傳造成的上環(huán)阻塞和目標(biāo)節(jié)點下環(huán)阻塞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的波長選擇性存儲器，在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，控制不同波長的突發(fā)包被存儲的時間長度；所述的突發(fā)包組裝器接收本站點上環(huán)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并與突發(fā)包緩存相連接，將本地IP數(shù)據(jù)包按照不同的目的地組成長度上限為TBmax的突發(fā)包，并且按照目的地不同分別存儲在突發(fā)包緩存中；所述的第一波長分揀器通過突發(fā)包控制信息處理器的控制將位于特定波長、本節(jié)點落地的突發(fā)包從眾多轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)包中分揀出來；所述的光檢測器將處于光域的突發(fā)包轉(zhuǎn)換成為電信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的公平帶寬分配器通過監(jiān)測本地突發(fā)包組裝部件中緩存數(shù)據(jù)、突發(fā)包緩存中數(shù)據(jù)堆積情況和由突發(fā)包控制信息處理器提供的網(wǎng)絡(luò)資源使用情況以及從下游來的公平帶寬控制信息計算公平帶寬，抑制本節(jié)點或上游節(jié)點至某個目標(biāo)節(jié)點過高的數(shù)據(jù)發(fā)送量，或促使本節(jié)點或上游節(jié)點增加數(shù)據(jù)發(fā)送量以提高帶寬使用率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的突發(fā)包緩存將突發(fā)包將完成組裝的暫時未有機(jī)會發(fā)送的本地突發(fā)包按照目的地址不同進(jìn)行存儲，并在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，將可以進(jìn)行發(fā)送的突發(fā)包送達(dá)可調(diào)諧光發(fā)射器組中進(jìn)行發(fā)送。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的第一解復(fù)用器將從上游來突發(fā)包控制信息所在波長從眾多承載突發(fā)包的波長中分離出來，傳送到突發(fā)包控制信息處理器中；所述的可調(diào)諧光發(fā)射器在突發(fā)包控制信息處理器的控制下，選擇合適的波長將組裝完成的突發(fā)包在特定的波長上發(fā)送出去；所述的第一復(fù)用器將本地上環(huán)的光突發(fā)包、本地轉(zhuǎn)發(fā)的上游站點突發(fā)包以及它們對應(yīng)的突發(fā)包控制信息匯聚至出光纖中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的波長選擇性存儲器由第二波長分揀器、光纖延遲線和第二復(fù)用器組成，第二波長分揀器具有兩個輸出口，其中一個輸出口使用光纖延遲線連接至第二復(fù)用器，另外一個輸出口則直接連接第二復(fù)用器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的光纖延遲線，是多級光纖延遲線，第一級和第二級光纖延遲線的長度相等，但其后每級光纖延遲線長度比上一級長一倍，最后一級光纖延遲線的長度為存儲器最大存儲時間所需長度的一半。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，其特征是，所述的第二波長分揀器包括一個第二解復(fù)用器、兩個第二復(fù)用器和光開關(guān)陣列，光開關(guān)陣列由與系統(tǒng)使用波長數(shù)相等的1×2光開關(guān)組成，每個1×2光開關(guān)的輸入口與第二解復(fù)用器連接，每個1×2光開關(guān)兩個輸出口分別與兩個第二復(fù)用器連接，輸入第二波長分揀器的含多個波長的光信號進(jìn)入第二解復(fù)用器被分解成為多個單一波長的光信號分別進(jìn)入對應(yīng)的1×2光開關(guān)，1×2光開關(guān)陣列在外界控制信號的控制下，將這些光信號分為兩類分別輸出到兩個第二復(fù)用器，完成第二波長分揀器將多波長的光信號分揀成為兩類的工作。
全文摘要
一種由無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點構(gòu)成的雙環(huán)形光交換系統(tǒng)，屬于光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括多個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點和光纖，無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點具有兩個光纖輸入接口、兩個光纖輸出接口和電接口，無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點利用電接口接入本地各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并組裝成為突發(fā)包送達(dá)環(huán)上的其它無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點，光纖設(shè)在兩個相鄰的無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點間，多個無阻塞光突發(fā)交換環(huán)交換節(jié)點與光纖組成一個雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在該雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的外環(huán)上，光信號按順時鐘方向發(fā)送，在該雙環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)上，光信號按逆時針方向發(fā)送。本發(fā)明融合了RPR與0BS的優(yōu)點，實現(xiàn)高速、大吞吐量的交換。
文檔編號H04L12/56GK1719944SQ200510027938
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者許華東, 范戈 申請人:上海交通大學(xué)