專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮和解壓縮方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮和解壓縮方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光包交換技術(shù)作為未來(lái)光通信非常有吸引力的一種技術(shù)選擇，吸引著越來(lái)越多的研究興趣，特別是由于越來(lái)越多的適合數(shù)據(jù)包交換的線(xiàn)路交換技術(shù)的出現(xiàn)和光包交換技術(shù)具有調(diào)制和碼型透明且有非常高的可用帶寬的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)制
造商們已經(jīng)研發(fā)出了大規(guī)模的電包路由器。大型的可用電包路由器有1000個(gè)輸入/輸出口和可以處理40Gbps的線(xiàn)卡。不過(guò)，在實(shí)現(xiàn)處理40Gbps或者更高速率的信號(hào)的超高速電子技術(shù)中仍存在著諸多的挑戰(zhàn)和困難。由于本地局域網(wǎng)主要處理低速數(shù)據(jù)包(155 622Mbps)，而連接本地局域網(wǎng)的骨干網(wǎng)，要求是超高速的。早期研究的光交換是基于電路交換的。在這種交換體系中需進(jìn)行光/電、電/光的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行電信號(hào)處理?，F(xiàn)在還有一種光包交換技術(shù)是歐洲光包交換關(guān)鍵(KEOPS)工程中使用的交換技術(shù)，該技術(shù)將交換從電域轉(zhuǎn)移到了光域。在所有的光包交換技術(shù)中，對(duì)光包的壓縮和解壓縮技術(shù)將是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)閷?duì)光包的有效壓縮和解壓縮可以有效地降低光包的沖突概率和提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量以及降低交換的技術(shù)難度和成本?，F(xiàn)有的光包壓縮技術(shù)主要有
1: H. Toda， F, Nakada， M. Suzuki，A. Hasegawa，在"An optical packetcompressor based on a fiber delay loop"中手艮道的基于受電光開(kāi)關(guān)控制的光纖回環(huán)技術(shù)的將重復(fù)頻率由25MHZ提高到5GHZ，該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是受限于電開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)速度。
2: P. Toliver， K. Deng， L Glesk， and P. Prucnal， 在"Simultaneousoptical compression and decompression of lOOGb/s OTDM packets using asingle bidirectional optical delay line lattice,，，中報(bào)道的基于雙向光纖延遲線(xiàn)陣列的光包壓縮技術(shù)，該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是需要選包器，且光包包頭和數(shù)據(jù)部分是同一速率，這樣在交換節(jié)點(diǎn)需要超高速的探測(cè)器和處理單元。
3: H. Sotobayashi， K. Kitayama， and T. 0zeki， 在"40 Gbit/s photonicpacket compression and decompression by supercontinuum generation,，，中報(bào)道的基于超連續(xù)產(chǎn)生技術(shù)的將4bitlOGbps提高到40Gbps，該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是輸入數(shù)據(jù)脈沖寬度要足夠的窄。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種光包包頭提取簡(jiǎn)單、可適用于各種速率的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中、壓縮率可變、易于升級(jí)且成本低廉的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮和解壓縮方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟
1) 將電域的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行分割；
2) 將分割后的IP數(shù)據(jù)包調(diào)制成光信號(hào)；
3) 將光信號(hào)壓縮成高速率光包信號(hào)。上述步驟l)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下-
l.O將電域的IP數(shù)據(jù)包分割為包頭和凈荷兩個(gè)部分，凈荷部分進(jìn)行等長(zhǎng)度分割成凈荷分割單元，若凈荷分割單元長(zhǎng)度可以被需要分割的數(shù)目整除，則直接分割，若不能整除則在凈荷分割單元長(zhǎng)度末尾加零直到可以整除為止；
1.2)判斷凈荷分割單元和包頭長(zhǎng)度是否相等？若是，則直接進(jìn)行調(diào)制；若否，則在包頭后補(bǔ)零至和凈荷分割單元長(zhǎng)度相等后，再進(jìn)行調(diào)制。
上述IP數(shù)據(jù)包分割成的凈荷分割單元為一個(gè)或多個(gè)。
一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法的解壓縮方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟
1) 高速率光包信號(hào)經(jīng)過(guò)放大并分為多路光包信號(hào)；
2) 每一路光包信號(hào)和本地時(shí)鐘進(jìn)行信號(hào)提取，提取出低速光信號(hào)；3)對(duì)提取出的低速光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。
一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法的壓縮系統(tǒng)，其特殊之處在于所 壓縮系統(tǒng)包括IP數(shù)據(jù)包分割模塊、第一光放大器、調(diào)制器以及壓縮模塊；所述
第一光放大器和IP數(shù)據(jù)包分割模塊通過(guò)調(diào)制器相連；所述調(diào)制器和壓縮模塊相連。
上述壓縮模塊可以是光纖延遲線(xiàn)陣列和合路器組成或者空間延遲和反射鏡 組成。
一種超高速光包交換網(wǎng)的光包解壓縮方法的解壓縮系統(tǒng)，其特殊之處在于
所述解壓縮系統(tǒng)包括第二光放大器、分路器、信號(hào)提取模塊以及探測(cè)器；所述 第二光放大器和信號(hào)提取模塊通過(guò)分路器相連；所述信號(hào)提取模塊與探測(cè)器相 連。
上述信號(hào)提取模塊可以是半導(dǎo)體光放大器(S0A)的四波混頻效應(yīng)形成的與 門(mén)、赫茲光非對(duì)稱(chēng)解復(fù)用器(TOAD)的全光與門(mén)、周期極化鈮酸鋰晶體(PPLN) 的全光與門(mén)、復(fù)式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的全光與門(mén)、1550nm Laser Amplif iers (Fabry-Perot and Distributed Feedback Laser Amplif iers)的全光與門(mén)或者S0A-MZI結(jié)構(gòu)的 全光與門(mén)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、 光包包頭提取簡(jiǎn)單、光包頭在低速處理的情況下不需要超高速探測(cè)器和 處理單元。本發(fā)明由于該壓縮方法經(jīng)過(guò)信號(hào)提取模塊進(jìn)行解壓縮處理，可以得 到原來(lái)的光包包頭，提取方法簡(jiǎn)單，且提取出的包頭不會(huì)改變包頭的原來(lái)傳輸 速率，滿(mǎn)足光通信中需要在低速率下處理光包頭的要求，在低速率下處理包頭 將不需要超高速探測(cè)器和處理單元。
2、 采用低速的電子處理系統(tǒng)控制超高速的光包信號(hào)。本發(fā)明的IP數(shù)據(jù)包分 割是在電域中完成的，壓縮是在光域中完成，所以只需要低速的電子處理系統(tǒng) 就可以完成。
3、 可適用于各種速率的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。本發(fā)明所提供的壓縮和解壓縮方案對(duì) 電域的IP數(shù)據(jù)包速率沒(méi)有任何特定的要求，而且隨著壓縮模塊每一路的延時(shí)不
6同，可以壓縮出不同速率的光包，所以該方案適用于各種速率的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。
4、壓縮率可變、易于升級(jí)。本發(fā)明所提供的壓縮模塊由光延時(shí)陣列和合路 器組成或者空間延遲和采用反射鏡組成，則只需要改變IP數(shù)據(jù)包的分割數(shù)目和 延時(shí)陣列的大小以及相應(yīng)的每一路的光延時(shí)就可以改變壓縮率。只需要增加延 時(shí)陣列的大小就可以升級(jí)該壓縮器，非常易于升級(jí)。
5、 成本低廉。本發(fā)明所提供的壓縮和解壓縮方案IP數(shù)據(jù)包分割在低速的電 域中完成，壓縮器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解壓縮器技術(shù)比較成熟，所以整體成本低廉。
6、 易于制造，可光學(xué)集成。本發(fā)明所提供的壓縮器由延時(shí)陣列和合路器組 成，解壓縮器由SOA等光學(xué)與門(mén)實(shí)現(xiàn)，這些器件都可以光學(xué)集成，且技術(shù)成熟， 易于制造。


圖l為本發(fā)明壓縮方法流程示意圖； 圖2為本發(fā)明解壓縮方法流程示意圖3為本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)IP數(shù)據(jù)包和分割后的IP數(shù)據(jù)包示意圖； 圖4為本發(fā)明光包壓縮過(guò)程結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的壓縮原理示意圖； 圖6為本發(fā)明光包解壓縮過(guò)程結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明壓縮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本發(fā)明解壓縮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明所提供的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法包括以下步
驟
將電域的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行分割，將分割后的IP數(shù)據(jù)包調(diào)制成光信號(hào)，將調(diào)制后 的光信號(hào)輸入光纖延遲線(xiàn)陣列和合路器組成的壓縮模塊8進(jìn)行壓縮并輸出壓縮 后的高速率光包信號(hào)。
其中在上述分割時(shí)，首先將電域的IP數(shù)據(jù)包分割為包頭和凈荷兩部分，凈荷 部分進(jìn)行等長(zhǎng)度分割成凈荷分割單元，若凈荷分割單元長(zhǎng)度可以被需要分割的數(shù)目整除，則直接分割，若不能整除則在凈荷分割單元長(zhǎng)度末尾加零直到可以
整除為止；其次判斷凈荷分割單元和包頭長(zhǎng)度是否相等？若是，則直接進(jìn)行調(diào) 制；若否，則在包頭后補(bǔ)零至和凈荷分割單元長(zhǎng)度相等后，再進(jìn)行調(diào)制。
其中IP數(shù)據(jù)包分割的凈荷分割單元的數(shù)量是一個(gè)或多個(gè)，分割的數(shù)量越多 則壓縮率越高。
壓縮模塊8是利用現(xiàn)有技術(shù)的壓縮原理進(jìn)行壓縮，壓縮模塊8可以是光纖延 遲線(xiàn)陣列和合路器組成或者現(xiàn)有的空間延遲方式和反射鏡組成。
參見(jiàn)圖2， 一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法的解壓縮方法，包括以下 步驟高速率光包信號(hào)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后，經(jīng)過(guò)第二光放大器9放大后，通過(guò)分路 器10分為多路光包信號(hào)，路的數(shù)量和IP數(shù)據(jù)包分割的分割數(shù)量一致，每一路光 包信號(hào)和本地時(shí)鐘注入信號(hào)提取模塊ll，信號(hào)提取模塊11利用S0A四波混頻效應(yīng) 形成的與門(mén)進(jìn)行信號(hào)提取并提取出的低速光信號(hào)，然后對(duì)提取出的低速光信號(hào) 通過(guò)探測(cè)器12進(jìn)行探測(cè)，完成解壓縮。
參見(jiàn)圖3， IP數(shù)據(jù)包經(jīng)分割后可以形成包頭(head)部分以及凈荷部分，同 時(shí)凈荷部分進(jìn)行等長(zhǎng)度分割成凈荷分割單元(數(shù)據(jù)P1、數(shù)據(jù)P2……數(shù)據(jù)P8)。
參見(jiàn)圖4，光脈沖源產(chǎn)生10Gbps光脈沖經(jīng)過(guò)第一光放大器5放大后經(jīng)過(guò)分路 器被分為9路，分別進(jìn)入10G的調(diào)制器7中，同時(shí)到達(dá)的IP數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)IP數(shù)據(jù)包分 割模塊6后，包頭和凈荷部分分開(kāi)單獨(dú)存儲(chǔ)，凈荷部分被分為塊分別存儲(chǔ)，若包 頭和凈荷分快等長(zhǎng)則直接進(jìn)入調(diào)制器7，若不等長(zhǎng)則在包頭末尾補(bǔ)零使分塊和包 頭等長(zhǎng)進(jìn)入調(diào)制器7調(diào)制成10G光信號(hào)。調(diào)制后的光信號(hào)進(jìn)入壓縮模塊8中進(jìn)行壓縮。
參見(jiàn)圖5，經(jīng)過(guò)壓縮模塊壓縮后，光信號(hào)壓縮成高速率光包信號(hào)變?yōu)?0Gbps 光信號(hào)。
參見(jiàn)圖6，光包到達(dá)后經(jīng)過(guò)EDFA放大在經(jīng)過(guò)分路器10被分為9路，同時(shí)本地 10Gbps光脈沖源觸發(fā)，經(jīng)過(guò)EDFA放大后經(jīng)過(guò)分路器10被分為9路，分別經(jīng)過(guò)脈沖 對(duì)準(zhǔn)后和光包信號(hào)一同注入SOA，利用四波混頻效應(yīng)進(jìn)行信號(hào)解壓縮，解壓縮后 的10Gbps信號(hào)經(jīng)過(guò)脈沖整形進(jìn)入探測(cè)器原始信號(hào)被恢復(fù)。參見(jiàn)圖7， 一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括IP數(shù)據(jù)包
分割模塊6、第一光放大器5、調(diào)制器7以及壓縮模塊8;第一光放大器5和IP數(shù)據(jù) 包分割模塊6通過(guò)調(diào)制器7相連；調(diào)制器7和壓縮模塊8相連。
參見(jiàn)圖8， 一種超高速光包交換網(wǎng)的光包的解壓縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第二
光放大器9、分路器IO、信號(hào)提取模塊11以及探測(cè)器12;第二光放大器9和信號(hào)
提取模塊11通過(guò)分路器10相連；信號(hào)提取模塊11與探測(cè)器12相連。信號(hào)提取模
塊11可以是S0A的四波混頻效應(yīng)形成的與門(mén)、赫茲光非對(duì)稱(chēng)解復(fù)用器(TOAD)的 全光與門(mén)、周期極化鈮酸鋰晶體(PPLN)的全光與門(mén)、復(fù)式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的全光與 門(mén)、1550nm Laser Amplifiers (Fabry-Perot and Distributed Feedback Laser Amplifiers)的全光與門(mén)或者SOA-MZI結(jié)構(gòu)的全光與門(mén)。
光放大器可以是摻鉺光纖放大器(EDFA)、半導(dǎo)體光放大器(SOA)、光纖 喇曼放大器(FRA)等各種光放大器。
調(diào)制器7可以是電光調(diào)制器、聲光調(diào)制器、電吸收調(diào)制器等各種調(diào)制器。
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權(quán)利要求
1、一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)將電域的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行分割；2)將分割后的IP數(shù)據(jù)包調(diào)制成光信號(hào)；3)將光信號(hào)壓縮成高速率光包信號(hào)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法，其特征在于 所述步驟l)的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下1.1) 將電域的IP數(shù)據(jù)包分割為包頭和凈荷兩部分，凈荷部分進(jìn)行等長(zhǎng)度分 割成凈荷分割單元，若凈荷分割單元長(zhǎng)度可以被需要分割的數(shù)目整除，則直接 分割，若不能整除則在凈荷分割單元長(zhǎng)度末尾加零直到可以整除為止；1.2) 判斷凈荷分割單元和包頭長(zhǎng)度是否相等？若是，則直接進(jìn)行調(diào)制；若 否，則在包頭后補(bǔ)零至和凈荷分割單元長(zhǎng)度相等后，再進(jìn)行調(diào)制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法，其特征在于-所述IP數(shù)據(jù)包分割成的凈荷分割單元為一個(gè)或多個(gè)。
4、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法的解壓縮方法， 其特征在于該方法包括以下步驟1) 高速率光包信號(hào)經(jīng)過(guò)放大并分為多路光包信號(hào)；2) 每一路光包信號(hào)和本地時(shí)鐘進(jìn)行信號(hào)提取，提取出低速光信號(hào)；3) 對(duì)提取出的低速光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。
5、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求l的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮方法的壓縮系統(tǒng)， 其特征在于所述壓縮系統(tǒng)包括IP數(shù)據(jù)包分割模塊、第一光放大器、調(diào)制器以 及壓縮模塊；所述第一光放大器和IP數(shù)據(jù)包分割模塊通過(guò)調(diào)制器相連；所述調(diào) 制器和壓縮模塊相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮系統(tǒng)，其特征在于: 所述壓縮模塊可以是光纖延遲線(xiàn)陣列和合路器組成或者空間延遲和反射鏡組 成。
7、 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求4的超高速光包交換網(wǎng)的光包解壓縮方法的解壓縮系 統(tǒng)，其特征在于所述解壓縮系統(tǒng)包括第二光放大器、分路器、信號(hào)提取模塊 以及探測(cè)器；所述第二光放大器和信號(hào)提取模塊通過(guò)分路器相連；所述信號(hào)提 取模塊與探測(cè)器相連。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高速光包交換網(wǎng)的光包的解壓縮系統(tǒng)，其特征 在于所述信號(hào)提取模塊可以是半導(dǎo)體光放大器(S0A)的四波混頻效應(yīng)形成的 與門(mén)、赫茲光非對(duì)稱(chēng)解復(fù)用器(TOAD)的全光與門(mén)、周期極化鈮酸鋰晶體(PPLN) 的全光與門(mén)、復(fù)式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的全光與門(mén)、1550nm Laser Amplifiers (Fabry-Perot and Distributed Feedback Laser Amplifiers)的全光與門(mén)或者SOA-MZI結(jié)構(gòu) 的全光與門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮和解壓縮方法及其系統(tǒng)，該光包的壓縮方法包括以下步驟1)將電域的IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行分割；2)將分割后的IP數(shù)據(jù)包調(diào)制成光信號(hào)；3)將光信號(hào)壓縮成高速率光包信號(hào)。本發(fā)明提供了一種光包包頭提取簡(jiǎn)單、可適用于各種速率的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中、壓縮率可變、易于升級(jí)且成本低廉的超高速光包交換網(wǎng)的光包壓縮和解壓縮方法及其系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04B10/08GK101677417SQ20081015103
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者張建國(guó), 解宜原, 衛(wèi) 趙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所