專利名稱：混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換 處理器。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及各類新型業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求和服 務(wù)質(zhì)量的要求也越來越高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的處理能力和處理速度的要求也越來越高。波 分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing簡(jiǎn)稱WDM)技術(shù)的出現(xiàn)，使得單根光纖中可復(fù) 用多個(gè)波長(zhǎng)信道，極大的提高了光纖的傳輸能力，在很大程度上滿足了帶寬日益增長(zhǎng)的需 求，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了三種基本光交換技術(shù)——光電路交換(Optical Circuit Switching, OCS，也有文獻(xiàn)稱作波長(zhǎng)路由交換)，光分組交換(Optical Packet Switching, OPS)和光突 發(fā)交換(Optical Burst Switching, OBS)。
光電路交換(ocs)是一種基于"路"的交換技術(shù)，目前其研究已經(jīng)比較成熟，并已
經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。光電路交換直接在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間搭建一條光路，數(shù)據(jù)不需要經(jīng)
過光電光轉(zhuǎn)換而直接通過光路(Lightpath)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。但是由于光電路交換的基本交 換單元為波長(zhǎng)，不適合傳輸突發(fā)性較強(qiáng)的分組業(yè)務(wù)，而且光電路交換不能實(shí)現(xiàn)光路的統(tǒng)計(jì) 復(fù)用，帶寬利用率較低。為了提高資源利用率，出現(xiàn)了基于"包"的交換技術(shù)，即光分組 交換(OPS)和光突發(fā)交換(OBS)，光分組交換和傳統(tǒng)的IP分組交換技術(shù)類似，基本交 換單元為分組，通過采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的光域交換，并且通過對(duì)鏈路的統(tǒng) 計(jì)復(fù)用使得資源利用率大幅提高。但是，由于目前的光邏輯器件和光存儲(chǔ)器件發(fā)展都不成 熟，同時(shí)，光分組交換所依賴的其它關(guān)鍵技術(shù)如光域同步技術(shù)等也不成熟，因而，光分組 交換在實(shí)際應(yīng)用中受到了極大的限制，目前還未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)使用。光突發(fā)交換是光電路交 換和光分組交換的折中方案，突發(fā)包(Burst)可以看作是由一些IP分組組成的超長(zhǎng)分組， 而這個(gè)超長(zhǎng)分組的分組頭就是突發(fā)頭(Burst Header Packet, BHP)。 OBS以突發(fā)包為基本 交換單元，小于光電路交換的基本交換單元(波長(zhǎng))，因此可以獲得比光電路交換更高的 資源利用率，同時(shí)突發(fā)包大于光分組交換的基本交換單元(IP分組)，因此在復(fù)雜度和X寸 光器件的要求上比光分組交換低。另外，光突發(fā)交換釆用單向資源預(yù)約機(jī)制，突發(fā)頭(BHP) 先于突發(fā)包發(fā)送到獨(dú)立的控制信道，在途經(jīng)的每一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)處為突發(fā)包預(yù)約波長(zhǎng)資源， 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)一旦收到BHP，就會(huì)在突發(fā)包到達(dá)之前配置好交換方式，引導(dǎo)突發(fā)包到正確的輸出端口以到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。因此，在光突發(fā)交換過程中，不需要光緩存便可以實(shí)現(xiàn)全光 交換。但是光突發(fā)交換也存在復(fù)雜度較高、對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)支持較差等缺陷。
為了充分發(fā)揮各種交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，避免它們的缺陷，近年來研究者們提出了混合交 換的組網(wǎng)方案，即在光網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)過程中同時(shí)使用兩種或兩種以上的基本光交換技術(shù)。在混 合光交換網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行分類，為不同類別的業(yè)務(wù)選擇合適的交換技術(shù)進(jìn)行傳輸。 比如，可以把業(yè)務(wù)分為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和突發(fā)業(yè)務(wù)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)使用光電路交換(OCS)技術(shù)，突 發(fā)業(yè)務(wù)使用光突發(fā)交換(OBS)技術(shù)或者光分組交換(OPS)技術(shù)。另外，混合光交換還 可以很好的應(yīng)對(duì)IP業(yè)務(wù)的突發(fā)特性，例如，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)的到達(dá)業(yè)務(wù)量在短期內(nèi)急劇變化， 以至于出現(xiàn)了鏈路臨時(shí)過載的情況，這時(shí)該節(jié)點(diǎn)可以將過載的業(yè)務(wù)采用另一種交換方式進(jìn) 行傳輸，而不必像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)那樣簡(jiǎn)單的對(duì)過載業(yè)務(wù)進(jìn)行丟棄處理，因此混合光交換網(wǎng)絡(luò)可 以明顯地降低網(wǎng)絡(luò)的丟包率，提高網(wǎng)絡(luò)的性能。
由于光分組交換技術(shù)在現(xiàn)有的技術(shù)條件下難以實(shí)現(xiàn)，因此， 一般是把光電路交換和光 突發(fā)交換技術(shù)結(jié)合起來、組成混合光交換技術(shù)；研究者們開發(fā)出了一種采用光突發(fā)交換/ 光電路交換(OBS/OCS)的混合光網(wǎng)絡(luò)交換模塊(見文獻(xiàn)M.DeLeenheer,C.Develder, J. Vermeir . Performance Analysis of a Hybrid Optical Switch, Proc. 12th Conference on Optical Network Design and Modelling (ONDM), Mar 2008);附圖1即為該交換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖， 包括一組分波器及對(duì)應(yīng)設(shè)置的一組合波器，以及并聯(lián)設(shè)置于分波器與合波器之間的一個(gè)高 速光交換單元模塊及一個(gè)低速光交換單元模塊。該交換技術(shù)，將每個(gè)分波器的輸出端口分 出一個(gè)端口作為將輸入信息送入控制模塊的傳輸端口并與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的控制模塊連接，其余端
口作為數(shù)據(jù)傳輸端口；作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩丝谟址肿鲀刹糠郑?一部分與低速光交換單元模塊 對(duì)應(yīng)的輸入端口連接、通過節(jié)點(diǎn)內(nèi)交換控制單元的指令用于進(jìn)行光電路交換；另一部分與 高速光交換單元模塊對(duì)應(yīng)的輸入端口連接、亦通過節(jié)點(diǎn)內(nèi)交換控制單元的指令用于進(jìn)行光 突發(fā)交換，低速光交換單元模塊及高速光交換單元模塊的輸出端口均按比例與各合波器的 輸入端口連接，各合波器亦均用一個(gè)輸入端口與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的控制模塊連接，以接收控制指令； 從而實(shí)現(xiàn)了光突發(fā)交換/光電路交換(OBS/OCS)的混合光網(wǎng)絡(luò)交換。但是該交換技術(shù)由 于固定了低速光交換單元模塊和高速光交換單元模塊的連接配置， 一旦輸入端口中用于進(jìn) 行光突發(fā)交換的端口被選定之后，在通信過程中即不能再通過節(jié)點(diǎn)控制指令對(duì)其進(jìn)行重新 配置、即只能用選定的端口進(jìn)行光突發(fā)交換。因而存在交換的靈活性差，資源的利用率低、 限制了網(wǎng)絡(luò)中光電路交換(OCS)的承載量等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)一種混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器，為光突發(fā)交換/光電路交換(OBS/OCS)的混合光網(wǎng)絡(luò)交換提供技術(shù) 支持，以達(dá)到在通信過程中可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息量的變化情況，靈活地對(duì)混合光交換方式進(jìn)行 自動(dòng)調(diào)配，以提高光突發(fā)交換/光電路交換的靈活性、波長(zhǎng)資源的利用率及網(wǎng)絡(luò)中光電路 交換(OCS)的承載量。
本發(fā)明的解決方案是在背景技術(shù)基礎(chǔ)上，將原并聯(lián)設(shè)置于分波器與合波器之間的低速 光交換單元模塊及高速光交換單元模塊，改為將高速光交換單元模塊按其對(duì)應(yīng)的輸入及車俞 出端口串聯(lián)于低速光交換單元模塊與合波器之間，同時(shí)在高速光交換單元模塊輸出端口與
合波器之間以及低速光交換單元模塊輸出端口與高速光交換單元模塊輸入端口對(duì)應(yīng)連接 后其余的輸出端口與合波器之間均對(duì)應(yīng)增設(shè)一可調(diào)波長(zhǎng)變換器；從而實(shí)現(xiàn)其目的。因此，
本發(fā)明混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器包括帶輸入、輸出端口的分波器組及合 波器組，接于兩者之間且均設(shè)有一與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的交換控制單元連接接口的低速光交換單元牛莫 塊及高速光交換單元模塊，關(guān)鍵在于低速光交換單元模塊及高速光交換單元模塊依次串聯(lián) 于分波器與合波器之間，且在高速光交換單元模塊的輸出端口與合波器輸入端之間以及f氏 速光交換單元模塊輸出端口與高速光交換單元模塊輸入端口對(duì)應(yīng)連接后其余的輸出端口
與合波器輸入端之間均對(duì)應(yīng)增設(shè)一可調(diào)波長(zhǎng)變換器；各個(gè)分波器上的輸出端口除留一個(gè)端 口與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的控制模塊連接、以將輸入信息送入控制模塊外，其余端口均作為數(shù)據(jù)傳輸端 口與低速光交換單元模塊對(duì)應(yīng)的輸入端口連接，低速光交換單元模塊的輸出端口除與高速 光交換單元模塊輸入端口對(duì)應(yīng)連接外、其余端口則分別與各可調(diào)波長(zhǎng)變換器的輸入端連接 并通過其輸出端與相應(yīng)的合波器輸入端口連接，而高速光交換單元模塊的輸出端口則按相 同比例分別通過可調(diào)波長(zhǎng)變換器與各合波器的輸入端口連接，各合波器均留一個(gè)輸入端口 與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的控制模塊連接、以接收控制模塊發(fā)出的指令。
上述低速光交換單元模塊的輸出端口與高速光交換單元模塊的輸入端口數(shù)之比》2。
而所述分波器組及合波器組，每組分波器及合波器的數(shù)量均》1，且分波器與合波器的數(shù) 量對(duì)應(yīng)相等。
本發(fā)明由于將低速光交換單元模塊與高速光交換單元模塊串聯(lián)于分波器與合波器之 間，同時(shí)在高速光交換單元模塊輸出端口與合波器之間以及低速光交換單元模塊輸出端口 與合波器之間均對(duì)應(yīng)增設(shè)了可調(diào)波長(zhǎng)變換器；該交換處理器中仍將低速光交換模塊用于支 持光電路交換，而將高速光交換模塊用于同時(shí)支持光突發(fā)交換和光電路交換。因而具有在 通信過程中可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息量的變化情況，靈活、方便地對(duì)混合光交換方式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)配， 提高了光突發(fā)交換/光電路交換的靈活性、波長(zhǎng)資源的利用率及網(wǎng)絡(luò)中光電路交換(OCS) 的承載量等特點(diǎn)。


圖1為背景技術(shù)OBS/OCS混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖(方框圖)，圖中 虛線框內(nèi)為核心節(jié)點(diǎn)中的控制模塊部分、其余部分為交換處理器部分；
圖2為本發(fā)明混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器的結(jié)構(gòu)示意圖(方框圖)；
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式
交換處理器的結(jié)構(gòu)及與核心節(jié)點(diǎn)中的控制模塊部分連接 關(guān)系示意圖(方框圖)，圖中上方的虛線框內(nèi)為核心節(jié)點(diǎn)中的控制模塊部分。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施方式采用1個(gè)設(shè)有與控制模塊中交換控制單元連接接口的低速光交換單元模 塊、l個(gè)設(shè)有與控制模塊中交換控制單元連接接口的高速光交換單元模塊、2個(gè)合波器、2 個(gè)分波器以及14個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)變換器(TWC)組成的與2X2 (帶2個(gè)輸入端口及2個(gè)輸入 端口)的混合光交換核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器。本實(shí)施方式交換處理器和控制模塊共同 組成混合光交換核心節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖3所示在交換處理器部分，低速光交換單元模塊由 采用MEMS技術(shù)的光開關(guān)構(gòu)成，大小為(輸入端口X輸出端口) 14X14;高速光交換單 元模塊由采用SOA技術(shù)的光開關(guān)構(gòu)成，大小為(輸入端口X輸出端口) 4X4;，分波器采 用1X8 (輸入端口X輸出端口)大小的棱鏡型分波器，各分波器采用1個(gè)輸出端口用于 向控制模塊傳送輸入信息，其余7個(gè)輸出端口用于傳輸數(shù)據(jù)；合波器采用8X1 (輸入端 口X輸出端口)大小的棱鏡型合波器，各合波器采用1個(gè)輸入端口用于接收來自控制模塊 的指令，其余7個(gè)輸入端口用于傳輸數(shù)據(jù)；帶輸入端和輸出端的可調(diào)波長(zhǎng)變換器(TWC) 用于進(jìn)行波長(zhǎng)變換。每個(gè)分波器的7個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)信息的輸出端口與低速光交換單元模 塊的輸入端口相連，低速光交換單元模塊的4個(gè)輸出端口(LO,，L02,L03，L04)與高速光交換 模塊的4個(gè)輸入端口(HI!，Hl2,Hl3，Hl4)相連接，高速光交換單元模塊的4個(gè)輸出端口 (HCh,H02,H03,H04)中的HCh、 H02分別與2個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)變換器(TWC)的輸入端連接再 通過其輸出端與合波器l的兩個(gè)輸入端口連接，另外兩個(gè)輸出端口 (H03、 H04) 2分別與 2個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)變換器(TWC)的輸入端連接再通過其輸出端與合波器2的兩個(gè)輸入端口連 接；低速光交換單元模塊其余的10個(gè)輸出端口(L05,L06…,LCh4)中的5個(gè)輸出端口 (L05 L09)分別通過可調(diào)波長(zhǎng)變換器(TWC)與合波器1的5個(gè)輸入端口連接，其余的 5個(gè)輸出端口 (L01()~LOl4)分別通過P了調(diào)波長(zhǎng)變換器(TWC)與合波器2的5個(gè)輸入端 口連接；兩個(gè)合波器的輸出端口即為本實(shí)施方式處理器的兩個(gè)輸出端口 (亦是核心節(jié)點(diǎn)的 兩個(gè)輸出端口)。
該交換處理器在使用中分別通過分波器1、 2中的一個(gè)輸出端口與控制模塊中的光電 轉(zhuǎn)換(0/E)單元模塊連接，分別通過合波器l、 2中的一個(gè)輸入端口與控制模塊中的電光
6轉(zhuǎn)換(E/0)單元模塊連接，而低速光交換單元模塊和高速光交換單元模塊則分別通過其 上設(shè)置的連接接口與控制模塊中的交換控制單元連接，從而組成混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明的工作時(shí)的運(yùn)行程序-
在通信開始時(shí)，按照預(yù)先設(shè)定每條光纖鏈路上分別供光突發(fā)交換使用和光電路交換使 用的端口運(yùn)行，即當(dāng)復(fù)合數(shù)據(jù)信息由各分波器輸入端口進(jìn)入本發(fā)明的交換處理器時(shí)，首先 由分波器將數(shù)據(jù)信息分解到分波器不同的輸出端口上，將用于生成控制指令的數(shù)據(jù)信息通 過與控制模塊連接的端口送入控制模塊進(jìn)行處理，由交換控制單元生成交換控制指令，從 而配置數(shù)據(jù)信息的交換方式并經(jīng)交換控制指令單元將其指令輸入低速、高速光交換單元模 塊；分波器其余輸出端口的數(shù)據(jù)信息根據(jù)交換控制指令決定的交換方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交 換。進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)信息經(jīng)低速、高速光交換單元模塊的輸出端口輸出到可調(diào)波長(zhǎng)變換器 (TWC)，將其變換為指定波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息和從控制模塊發(fā)出的控制指令 通過合波器的輸入端口送入合波器，再經(jīng)過合波器的處理，將來自不同輸入端口的數(shù)據(jù)信 息合成為復(fù)合數(shù)據(jù)信息后、經(jīng)合波器各輸出端口 (亦為混合光交換節(jié)點(diǎn)的輸出端口)傳送 至下一節(jié)點(diǎn)。當(dāng)混合光交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息量發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)控制模塊發(fā)出指令自動(dòng)調(diào) 整每條光纖鏈路上用于光突發(fā)交換和光電路交換的端口，繼續(xù)按照上述運(yùn)行程序進(jìn)行數(shù)據(jù) 交換處理。
權(quán)利要求
1.一種混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器，包括帶輸入、輸出端口的分波器組及合波器組，接于兩者之間且均設(shè)有一與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的交換控制單元連接接口的低速光交換單元模塊及高速光交換單元模塊，其特征在于低速光交換單元模塊及高速光交換單元模塊依次串聯(lián)于分波器與合波器之間，且在高速光交換單元模塊的輸出端口與合波器輸入端之間、以及低速光交換單元模塊輸出端口與高速光交換單元模塊輸入端口對(duì)應(yīng)連接后其余的輸出端口與合波器輸入端之間均對(duì)應(yīng)增設(shè)一可調(diào)波長(zhǎng)變換器；各個(gè)分波器上的輸出端口除留一個(gè)端口與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的控制模塊連接、以將輸入信息送入控制模塊外，其余端口均作為數(shù)據(jù)傳輸端口與低速光交換單元模塊對(duì)應(yīng)的輸入端口連接，低速光交換單元模塊的輸出端口除與高速光交換單元模塊輸入端口對(duì)應(yīng)連接外、其余端口則分別與各可調(diào)波長(zhǎng)變換器的輸入端連接并通過其輸出端與相應(yīng)的合波器輸入端口連接，而高速光交換單元模塊的輸出端口則按相同比例分別通過可調(diào)波長(zhǎng)變換器與各合波器的輸入端口連接，各合波器均留一個(gè)輸入端口與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的控制模塊連接、以接收控制模塊發(fā)出的指令。
2. 按權(quán)利要求1所述混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器，其特征在于0f述 低速光交換單元模塊的輸出端口與高速光交換單元模塊的輸入端口數(shù)之比^2。
3. 按權(quán)利要求1所述混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器，其特征在于戶夭述分波器組及合波器組，每組分波器及合波器的數(shù)量均》1，且分波器與合波器的數(shù)量7寸應(yīng) 相等。
全文摘要
該發(fā)明屬于光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的與混合光交換網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)配套用交換處理器。包括帶輸入、輸出端口的分波器組及合波器組，依次串聯(lián)于兩者之間且均設(shè)有一與節(jié)點(diǎn)內(nèi)的交換控制單元連接接口的低速及高速光交換單元模塊，設(shè)于高速光交換單元模塊輸出端口與合波器之間以及低速光交換單元模塊輸出端口與合波器之間的可調(diào)波長(zhǎng)變換器。該交換處理器中低速光交換模塊用于支持光電路交換、高速光交換模塊同時(shí)支持光突發(fā)交換和光電路交換。從而具有在通信過程中可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息量的變化情況，靈活、方便可靠地對(duì)混合光交換方式進(jìn)行自動(dòng)調(diào)配，提高了光突發(fā)交換/光電路交換的靈活性、波長(zhǎng)資源的利用率及網(wǎng)絡(luò)中光電路交換的承載量等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK101621719SQ200910060158
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月29日
發(fā)明者徐世中, 歐華富, 晟 王, 雄 王 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)