專利名稱：一種基于fdl環(huán)的反饋共享光緩存裝置和緩存方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，具體涉及一種用于光分組交換核心節(jié)點(diǎn)的光緩存裝置。
背景技術(shù)：
光分組交換(OPS :0ptical packet switching)是近年興起的一種新型光域交換技術(shù)，它綜合電子式分組和光交換的優(yōu)點(diǎn)，支持靈活的、任意小粒度的分組級(jí)光域交換，被業(yè)界認(rèn)為是未來解決網(wǎng)絡(luò)光/電/光信息轉(zhuǎn)換瓶頸問題的最理想交換方式。在OPS網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)同一波長(zhǎng)的多個(gè)分組同時(shí)需要從中間節(jié)點(diǎn)的同一端口輸出時(shí)，就會(huì)發(fā)生端口競(jìng)爭(zhēng)，而以IP業(yè)務(wù)為主的Internet網(wǎng)絡(luò)中分組突發(fā)性很大，則業(yè)務(wù)在OPS網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)中發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)的概率也更大。常用的競(jìng)爭(zhēng)解決方案主要有三種，即光纖延遲線(FDL)緩存、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和偏射路由方案，它們分別在時(shí)間域上、波長(zhǎng)域上和空間域上解決競(jìng)爭(zhēng)問題。其中，F(xiàn)DL緩存被認(rèn)為是目前技術(shù)水平容易實(shí)現(xiàn)的光域緩存技術(shù)。由于FDL不能提供類似電子域的隨機(jī)接入存儲(chǔ)(RAM :Random access memory ), OPS節(jié)點(diǎn)的FDL結(jié)構(gòu)和控制機(jī)制都有待進(jìn)一步研究，以提高有限數(shù)目FDL緩存效率和分組O競(jìng)爭(zhēng)解決的性能。在現(xiàn)有的FDL解決光分組競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)中，將FDL配置在OPS輸入節(jié)點(diǎn)處的緩存有隊(duì)頭阻塞和解決競(jìng)爭(zhēng)的性能較差的問題；FDL配置在節(jié)點(diǎn)輸出的緩存解決分組競(jìng)爭(zhēng)性能較好，但存在節(jié)點(diǎn)內(nèi)部需要加速和需求FDL數(shù)目較大的問題；FDL配置在輸出一輸入節(jié)點(diǎn)間的反饋共享緩存結(jié)構(gòu)有益于降低FDL的需求數(shù)目，但存在緩存粒度優(yōu)化配置和緩存控制快速搜索方法設(shè)計(jì)的問題。因此，本發(fā)明優(yōu)化緩存中容量、體積與利用率之間關(guān)系，設(shè)計(jì)一種新型的FDL環(huán)形緩存配置結(jié)構(gòu)和控制方法，使有限數(shù)目FDL的競(jìng)爭(zhēng)解決能力和緩存利用率提聞，實(shí)現(xiàn)減小OPS節(jié)點(diǎn)體積和提聞OPS性能的目標(biāo)
發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有的光分組交換OPS節(jié)點(diǎn)配置光纖延遲線FDL緩存解決分組競(jìng)爭(zhēng)存在體積龐大、FDL離散的緩存粒度使其利用率不高、緩存控制方法復(fù)雜的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存裝置和控制方法。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存裝置，該裝置包括0PS交換矩陣、控制模塊、FDL環(huán)形緩存裝置，F(xiàn)DL環(huán)形緩存裝置由多個(gè)FDL緩存組順次連接形成環(huán)形，每個(gè)FDL緩存組采用簡(jiǎn)并式配置MD根光纖延遲線，F(xiàn)DL緩存組的基本輸出端口級(jí)聯(lián)下一個(gè)FDL緩存組的基本輸入端口，依次級(jí)聯(lián)形成FDL環(huán)；0PS交換矩陣的擴(kuò)展輸出端口分別連接FDL緩存組的擴(kuò)展輸入端口，OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口分別連接FDL緩存組的擴(kuò)展輸出端口 ；控制模塊執(zhí)行緩存調(diào)度，控制競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組從OPS交換矩陣的某個(gè)擴(kuò)展輸出端口輸出到FDL環(huán)緩存組中，控制從某個(gè)FDL緩存組的輸出端口送出光分組到OPS交換矩陣擴(kuò)展輸入端口，通過OPS交換矩陣的交叉連接配置到OPS基本輸出端口輸出到光纖線路上，每個(gè)緩存組(FDL交換子矩陣)的緩存深度設(shè)為M，每個(gè)FDL緩存組采用簡(jiǎn)并式配置，即每個(gè)FDL緩存組提供的基本緩存粒度為1D、2D、…、MD。其中，每個(gè)FDL緩存組有M個(gè)基本輸入/輸出端口，I個(gè)擴(kuò)展Ex輸入/輸出端口 ；OPS交換矩陣的基本輸入/輸出端口數(shù)目用N表示，N和M的數(shù)值根據(jù)實(shí)際交換規(guī)模確定，一般N 3 4。OPS交換矩陣還包括4個(gè)擴(kuò)展輸出/輸入端口，每個(gè)OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸出端口與一個(gè)FDL交換子矩陣的擴(kuò)展輸入端口連接，每個(gè)FDL交換子矩陣的擴(kuò)展輸出端口與OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口連接；每個(gè)FDL緩存組的M種緩存粒度基本輸出端口連接下一個(gè)FDL緩存組的基本輸入端口，4個(gè)FDL光緩存組的M個(gè)緩存粒度基本輸出端口連接構(gòu)成環(huán)形。本發(fā)明提出的基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存裝置，可以根據(jù)到達(dá)OPS輸入端口的光分組在交換到輸出端口時(shí)遇到?jīng)_突，沖突光分組在控制模塊控制下以最佳緩存粒度或等長(zhǎng)緩存粒度級(jí)聯(lián)的方法進(jìn)入FDL環(huán)進(jìn)行共享緩存，解決沖突問題。其等長(zhǎng)緩存粒度級(jí)聯(lián)控制方法為0PS交換節(jié)點(diǎn)計(jì)算沖突光分組長(zhǎng)度需要的緩存時(shí)間，搜索4級(jí)緩存組提供的滿足緩存時(shí)間要求的最小可用緩存級(jí)聯(lián)容量，等長(zhǎng)粒度緩存級(jí)聯(lián)方法要求前一級(jí)FDL緩存組與下一級(jí)FDL緩存組使用相同的可用緩存粒度，即如果第一級(jí)緩存粒度使用2D的FDL線緩存，則需要使用第二級(jí)FDL緩存組時(shí)也必須選擇2D的緩存輸出線，依此類推；而最佳緩存粒 度級(jí)聯(lián)控制方法為0PS交換節(jié)點(diǎn)控制模塊計(jì)算沖突光分組長(zhǎng)度需要的緩存時(shí)間，搜索4級(jí)緩存組提供的滿足緩存時(shí)間要求的最小可用緩存級(jí)聯(lián)容量，但是最佳粒度緩存級(jí)聯(lián)方法允許前一級(jí)FDL緩存組與下一級(jí)FDL緩存組使用的緩存粒度不相同，在滿足光分組緩存需要的最小時(shí)間為準(zhǔn)。本發(fā)明還提出一種基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存方法，控制模塊執(zhí)行緩存調(diào)度，控制競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組從OPS交換矩陣的某個(gè)擴(kuò)展輸出端口反饋進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置的任一個(gè)緩存組，并可以從任何一個(gè)FDL環(huán)形緩存裝置的緩存組離開到OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口，通過OPS交換矩陣的交叉連接配置到OPS基本輸出端口輸出到光纖線路上。沖突光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置時(shí)第I級(jí)FDL緩存組選擇好最短的可用FDL延遲線緩存后，如果緩存時(shí)間結(jié)束不能離開FDL環(huán)形緩存裝置，第2級(jí)及第2級(jí)以后的各FDL緩存組在選擇光纖延遲線時(shí)只查看與第I級(jí)緩存組相同長(zhǎng)度的光纖延遲線是否可用，不需比較后面FDL緩存組中可用光纖延遲線的長(zhǎng)度。沖突光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置時(shí)第I級(jí)FDL緩存組選擇可用的最短FDL延遲線緩存后，如果緩存時(shí)間結(jié)束不能離開FDL環(huán)形緩存裝置，第2級(jí)及以后的各FDL緩存組在選擇光纖延遲線時(shí)，需要在FDL緩存組內(nèi)比較可用光纖延遲線的長(zhǎng)度，選擇該緩存組中最短的可用FDL延遲線緩存沖突光分組。該裝置允許沖突光分組通過FDL環(huán)的擴(kuò)展輸入/輸出端口進(jìn)入和離開FDL環(huán)，其反饋連接的結(jié)構(gòu)允許光分組多次在FDL緩存組中通過，有利于提高沖突光分組緩存成功概率和提高FDL環(huán)的利用率，降低高負(fù)載時(shí)因FDL緩存容量有限而導(dǎo)致分組丟包率快速上升的問題。很好的解決了光分組交換網(wǎng)絡(luò)的端口爭(zhēng)用和有限數(shù)目FDL線利用率問題。基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存裝置根據(jù)沖突光分組的長(zhǎng)度大小，在FDL的4級(jí)緩存組中選擇與沖突光分組最匹配的FDL緩存連接方式解決光分組的時(shí)域光緩存問題，該緩存結(jié)構(gòu)能減小光分組交換節(jié)點(diǎn)FDL緩存需求總量和提高節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)解決能力，充分提高光纖延遲線的利用率，很好的解決了光分組交換網(wǎng)絡(luò)的端口競(jìng)爭(zhēng)問題，使有限的FDL緩存效率提高，從而提高OPS節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)解決性能。


圖I配置基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存配置的OPS節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意 圖2 FDL等長(zhǎng)緩存粒度級(jí)聯(lián)控制示意 圖3 FDL最佳緩存粒度級(jí)聯(lián)控制示意圖。
具體實(shí)施例方式OPS網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)包括OPS交換矩陣、控制模塊、FDL環(huán)形緩存裝置，OPS交換矩陣包括N個(gè)基本輸入/輸出端口、4個(gè)擴(kuò)展輸入/輸出端口。OPS交換矩陣的基本輸入端口將來自同一光纖波長(zhǎng)信道的分組進(jìn)行放大和再生，將分組的分組頭和凈荷分離，提取分組頭信息給控制模塊，進(jìn)行路由尋址和控制調(diào)度等，控制模塊負(fù)責(zé)處理分組頭信息和發(fā)布所有指令，對(duì)OPS交換矩陣進(jìn)行基本輸入與基本輸出端口的交叉連接配置。OPS交換矩陣根據(jù)控制模塊的指令完成凈荷的交叉連接功能。FDL環(huán)形緩存裝置是緩存OPS交換矩陣同一輸 出端口波長(zhǎng)信道失敗的沖突分組，通過一定時(shí)間延遲使分組在后續(xù)的調(diào)度時(shí)間里有機(jī)會(huì)被調(diào)度到空閑輸出端口上。本發(fā)明FDL環(huán)形緩存裝置采用4個(gè)子交叉連接矩陣和簡(jiǎn)并配置的FDL緩存組級(jí)聯(lián)形成，每個(gè)FDL緩存組配置M個(gè)基本輸入/輸出端口，I個(gè)擴(kuò)展輸入/輸出端口 Ex。OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸出端口分別連接FDL緩存組的擴(kuò)展輸入端口，OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口分別連接FDL緩存組的擴(kuò)展輸出端口 Ex，控制模塊執(zhí)行緩存調(diào)度，控制競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組從OPS交換矩陣的某個(gè)擴(kuò)展輸出端口輸出到FDL環(huán)緩存組中，控制從某個(gè)FDL緩存組的輸出端口送出分組到OPS交換矩陣擴(kuò)展輸入端口，通過OPS交換矩陣的交叉連接配置到OPS基本輸出端口輸出到光纖線路上。由于沖突的光分組可以在4個(gè)FDL緩存組的任一個(gè)緩存組的擴(kuò)展Ex輸入端口進(jìn)行FDL環(huán)，并在FDL環(huán)中循環(huán)延遲緩存，因此，沖突的光分組可多次循環(huán)使用FDL緩存來解決光分組時(shí)間上的沖突，沖突光分組進(jìn)入和離開FDL環(huán)都可以靈活控制，該裝置既可降低沖突光分組的丟包率，又可減小光分組在FDL環(huán)中等待時(shí)間，從而提高了有限數(shù)目FDL的利用率。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。圖I所示為配置基于FDL環(huán)的輸出/反饋共享式FDL緩存裝置的OPS節(jié)點(diǎn)裝置示意圖(以4個(gè)子交換矩陣級(jí)聯(lián)成環(huán)形為例進(jìn)行說明，也可多個(gè)交換矩陣級(jí)聯(lián)成)。由OPS交換矩陣、控制模塊、輸入端口、輸出端口、FDL緩存環(huán)組成。其中，F(xiàn)DL緩存環(huán)由4個(gè)子交換矩陣級(jí)聯(lián)成環(huán)形，每個(gè)子交換矩陣包括M個(gè)基本輸入/輸出端口和I個(gè)擴(kuò)展Ex輸入/輸出端口組成，每個(gè)子交換矩陣作為一個(gè)FDL緩存組，每個(gè)緩存組采用簡(jiǎn)并式FDL配置緩存容量，其緩存深度為M，提供D、2D、3D、-,MD的時(shí)間延遲，4個(gè)FDL緩存組構(gòu)成的FDL環(huán)總共使用FDL線長(zhǎng)度為
4-M(M + l)D/2 = 2M(M+l)D。在FDL級(jí)聯(lián)環(huán)中，每個(gè)FDL緩存組的M個(gè)基本輸出端口與下一級(jí)FDL緩存組的M個(gè)基本輸入端口連接，下一級(jí)的FDL緩存組的基本輸出端口又與下下一級(jí)的FDL緩存組的基本輸入端口連接，依次級(jí)聯(lián)，4個(gè)FDL緩存組通過基本輸出、輸入端口順次連接形成環(huán)形。同時(shí)，每個(gè)FDL緩存組的擴(kuò)展Ex輸出端口與OPS交換矩陣的一個(gè)擴(kuò)展輸入端口連接，每個(gè)FDL緩存組的擴(kuò)展Ex輸入端口與OPS交換矩陣的一個(gè)擴(kuò)展輸出端口相連接。這樣的連接方法使競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組可以靈活地從OPS節(jié)點(diǎn)的任一擴(kuò)展輸出端口進(jìn)入FDL環(huán)進(jìn)行時(shí)間延遲，也能方便地離開FDL環(huán)，有利于降低光分組丟包的概率和減小光分組在FDL環(huán)中的緩存時(shí)間，從而提高FDL環(huán)的利用率。本發(fā)明工作控制過程舉例如下，如FDL環(huán)的4個(gè)FDL緩存組分別用A、B、C、D分別表示，光分組進(jìn)行FDL環(huán)緩存時(shí)，如果選擇占用某個(gè)FDL緩存組的第條輸出光纖延遲線用K 表示，K=A、B、C或D，/ = 1,2, -,M0 FDL環(huán)通過4個(gè)交換子矩陣依次連接構(gòu)成4級(jí)FDL緩存組，每個(gè)FDL緩存組都分別連接到OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸出/輸入端口，獨(dú)立發(fā)揮沖突光分組的緩存作用。同時(shí)，一次級(jí)聯(lián)連接后構(gòu)成的4級(jí)FDL緩存組可以提供ID到16MXD時(shí)間長(zhǎng)度不等的緩存能力。當(dāng)輸入端有《個(gè)待緩存光分組同時(shí)到達(dá)，這《個(gè)光分組具有相同概率選擇最短長(zhǎng)度FDL進(jìn)行緩存的權(quán)利，而4個(gè)FDL緩存組也具有相同概率接收待緩存
光分組的能力。例如，當(dāng)光分組i被緩存到為緩存線后，ft便可以緩存到巧緩存線中，因
此，一個(gè)待緩存的光分組可以靈活的選擇FDL環(huán)的4個(gè)緩存組中任意一個(gè)FDL緩存組中最 短FDL線緩存，只有當(dāng)4個(gè)緩存組中最短FDL都被占用時(shí)，光分組才去選擇較長(zhǎng)的FDL線或多級(jí)級(jí)聯(lián)的FDL線緩存。為了進(jìn)一步降低OPS網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點(diǎn)對(duì)FDL緩存容量的需求和提高FDL的利用率，針對(duì)圖I所示的FDL環(huán)，我們提出了不同的控制方法。如圖2所示為FDL等長(zhǎng)緩存粒度級(jí)聯(lián)控制方法。在圖2所示的等長(zhǎng)FDL級(jí)聯(lián)控制方法中，如4個(gè)FDL緩存組分別用小寫字母a，b，c，d標(biāo)，緩存深度分別為M，各FDL緩存組的 FDL 可用 A1, A2, A3, ···, Am ^1, B2, B3, ···, Bm ^1, C2, C3, ···, Cm ^1, D2, D3,…，Dm 表不，則等級(jí)聯(lián)控制方法的步驟如下
第I步對(duì)新到達(dá)OPS輸入節(jié)點(diǎn)的光分組$￠,￠)，i代表該光分組輸入端口，ο代表該
光分組輸出目的端口。如果OPS節(jié)點(diǎn)的目的端口 ο空閑，則光分組乓直接被交換到輸
出目的端口。如果目的端口被占用，則光分組被交換到FDL環(huán)形緩存裝置中，按照步驟2進(jìn)行光分組緩存。第2步光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置后，根據(jù)光分組^(1,0)的長(zhǎng)度選擇最佳
FDL緩存。選擇的過程為首先判斷光分組長(zhǎng)度是否小于FDL環(huán)允許的最大緩存長(zhǎng)度？如果不是，丟棄光分組，并轉(zhuǎn)算法第6步；若是，則判斷FDL環(huán)的緩存組A中有沒有空閑可用的FDL 若有，則將該光分組交換到緩存組A中長(zhǎng)度最短的空閑FDL上；若沒有，則判斷FDL緩存組B中有沒有可用FDL 若有，則將該光分組交換到緩存組B中總緩存長(zhǎng)度最短的可用FDL上；若沒有，則順序判斷緩存組C、D是否有空閑可用FDL線？若A、B、C、D四個(gè)緩存
組中都沒有合適長(zhǎng)度的FDL供盡(I, O)進(jìn)行緩存，則按照步驟4進(jìn)行光分組緩存。第3步根據(jù)光分組忍0'，￡ )長(zhǎng)度與第2步中已經(jīng)在某個(gè)FDL緩存組中實(shí)際緩存分
組長(zhǎng)度，計(jì)算光分組長(zhǎng)度與第2步中選擇的FDL光緩存某根FDL緩存線緩存時(shí)間長(zhǎng)度的差值，若差值大于0，則將該光分組按照步驟4進(jìn)行光分組繼續(xù)緩存；否則，控制光分組直接從選中的FDL線輸出到下一級(jí)的子交換矩陣的擴(kuò)展輸出端口，并連接到OPS節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展輸入端口。第4步若FDL環(huán)的4個(gè)FDL光緩存組中相鄰的兩個(gè)或者兩個(gè)以上的緩存組中相同長(zhǎng)度的FDL都空閑，則可以為待緩存的光分組提供更長(zhǎng)時(shí)間的緩存能力。例如
4+^,4 + 4+^ + Α'分別代表緩存組中緩存長(zhǎng)度為ID的FDL，可以通過級(jí)聯(lián)組成緩存時(shí)間為2D或4D的級(jí)聯(lián)FDL。其它長(zhǎng)度的FDL也可以根據(jù)實(shí)際情況用此法進(jìn)行級(jí)聯(lián)。第5步:若光分組Pj5O)已經(jīng)經(jīng)過一定長(zhǎng)度FDL的緩存后，然后判斷目的端口是
否空閑？若空閑，則光分組從光緩存中交換到目的端口，若目的端口非空閑，或者
此時(shí)又有新的光分組要競(jìng)爭(zhēng)同一目的端口，則光分組Tjn (hO)依舊還在原FDL環(huán)中進(jìn)行循
環(huán)緩存，允許循環(huán)的最大次數(shù)可以在OPS節(jié)點(diǎn)的控制模塊中設(shè)置，循環(huán)最大次數(shù)設(shè)為r，若 循環(huán)次數(shù)超過r，則將該光分組丟棄，轉(zhuǎn)入步驟6。第6步退出等長(zhǎng)FDL級(jí)聯(lián)控制方法。圖中的虛線和點(diǎn)劃線分別表示了兩個(gè)沖突光分組的等長(zhǎng)FDL級(jí)聯(lián)控制方法選擇FDL緩存級(jí)的示意圖。虛線所示代表某個(gè)沖突光分組從子交換矩陣V進(jìn)入FDL環(huán)緩存等待，由于FDL緩存組D的1D、2D、…、(M-I) D延遲線都被占用，只有第MD根延遲線空閑，選擇FDL緩存組D的第MD光纖延遲線緩存光分組，控制模塊檢測(cè)到OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口在MD時(shí)延后仍不空閑，且FDL環(huán)上相鄰的FDL緩存組J的第MD延遲線可用，則沖突光分組通過子交換矩陣a輸出到FDL緩存組J的MD延遲線緩存，當(dāng)沖突的光分組通過MD + MD延遲后，控制模塊檢測(cè)到OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口空閑，則光分組通過子交換矩陣6的擴(kuò)展輸出端口離開FDL環(huán)，并到達(dá)OPS節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展輸入端口，通過控制模塊的交叉連接到達(dá)OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口，實(shí)現(xiàn)了對(duì)這個(gè)沖突光分組MD+MD的時(shí)間延遲后的成功交換。圖中點(diǎn)劃線表示另一個(gè)沖突光分組從子交換矩陣a進(jìn)入FDL環(huán)緩存的過程，當(dāng)這個(gè)沖突的光分組到達(dá)FDL緩存組J時(shí)，第I根光纖延遲線被占用，次短的第2根光纖延遲線空閑，則光分組選擇通過FDL緩存組J的2D延遲線緩存，控制模塊檢測(cè)到OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口仍不空閑，且FDL環(huán)上相鄰的FDL緩存組B的2D延遲線空閑，則光分組通過子交換矩陣6輸出到FDL緩存組A的2D延遲線緩存后，控制模塊檢測(cè)到OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口還是忙，且FDL環(huán)上相鄰的FDL緩存組C的2D延遲線可用，當(dāng)光分組通過子交換矩陣C到FDL緩存組C的2D延遲線緩存，通過FDL緩存組A、B、C共3個(gè)2D時(shí)間延遲后，OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口空閑，則光分組通過FDL緩存組d的擴(kuò)展輸出端口離開FDL環(huán)，到達(dá)OPS節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸入端口，通過控制模塊的交換作用到達(dá)空閑的OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口，完成沖突光分組的緩存與交換。為了進(jìn)一步提高FDL的利用率和降低光分組的丟包概率，本發(fā)明還提出如圖3所示的FDL最佳長(zhǎng)度級(jí)聯(lián)控制方法。FDL最佳長(zhǎng)度級(jí)聯(lián)控制方法的步驟與圖2所示的控制方法過程相似，僅在第4步有所差別，F(xiàn)DL最佳長(zhǎng)度級(jí)聯(lián)控制方法和第4步內(nèi)容為若4組光緩存中相鄰的兩個(gè)或者兩個(gè)以上的緩存組中不等長(zhǎng)度FDL空閑，且兩兩或者多根FDL組合在一起，以最小長(zhǎng)度達(dá)到對(duì)沖突光分組的緩存的目的。例如A2+B1 ’ B4 + C1 + D2 ’可以通過級(jí)聯(lián)組成緩存時(shí)間為3D或7D的級(jí)聯(lián)FDL。其它長(zhǎng)度的FDL也可以根據(jù)實(shí)際情況用此法進(jìn)行級(jí)聯(lián)。圖3中虛線部分表示了沖突光分組的最佳FDL級(jí)聯(lián)控制方法選擇示意圖。某個(gè)沖突光分組從子交換矩陣b進(jìn)入FDL環(huán)緩存等待，由于FDL緩存組沒的1D、2D、…、(M-I) D延遲線都被占用，只有第MD根延遲線空閑，選擇FDL緩存組6的第MD光纖延遲線緩存沖突光分組，控制模塊檢測(cè)到OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口在MD時(shí)延后仍不空閑，且FDL環(huán)上相鄰的FDL緩存組C輸出端有可用的FDL延遲線，則根據(jù)最佳FDL級(jí)聯(lián)控制方法，沖突光分組通過子交換矩陣c輸出到FDL緩存組C最短的可用D延遲線緩存，這時(shí)OPS交換矩陣的輸出端口仍忙，且FDL環(huán)上級(jí)聯(lián)的FDL緩存組D有空閑的FDL線，則根據(jù)最佳FDL級(jí)聯(lián)控制方法，沖突光分組通過子交換矩陣d輸出到FDL緩存組D的最短可用2D延遲線緩存，這個(gè)沖突光分組通過MD+D+2D單位時(shí)間延遲后，控制模塊發(fā)現(xiàn)OPS交換矩陣的輸出端口空閑，則該沖突光分組通過FDL環(huán)上與FDL緩存組D級(jí)聯(lián)的子交換矩陣a的擴(kuò)展輸出端口離開FDL環(huán)，到達(dá)OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口，通過控制模塊的交換功能到達(dá)空閑的OPS輸出端口，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖突光分組(M+3)D時(shí)間延遲后的成功交換。 通過對(duì)比分析，與等長(zhǎng)FDL級(jí)聯(lián)控制方法相比，最佳FDL級(jí)聯(lián)控制方法雖然在每個(gè)FDL緩存組選擇可用FDL延遲線時(shí)都要通過比較找到該FDL緩存組中最短的可用FDL線輸 出，復(fù)雜度比等長(zhǎng)FDL級(jí)聯(lián)控制方法高，但最佳FDL級(jí)聯(lián)控制方法在選擇各FDL緩存組可用FDL線時(shí)比較靈活，使沖突光分組緩存成功的概率比較高，且光分組在FDL環(huán)中等待的時(shí)間比較短，所以在低負(fù)載分組到達(dá)OPS節(jié)點(diǎn)時(shí)由于光分組沖突概率比較低，可以選擇復(fù)雜度低的等長(zhǎng)FDL級(jí)聯(lián)的控制方法；在中或高負(fù)載分組到達(dá)OPS輸入端口時(shí)，光分組沖突的概率比較大，可以選擇性能更好的最佳FDL級(jí)聯(lián)控制方法實(shí)現(xiàn)FDL環(huán)的緩存，提高光分組緩存成功概率，降低光分組的平均等待時(shí)延，提高FDL利用率。
權(quán)利要求
1.一種基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存裝置，其特征在于，該裝置包括OPS交換矩陣、控制模塊、FDL環(huán)形緩存裝置，F(xiàn)DL環(huán)形緩存裝置包括多個(gè)FDL緩存組，每個(gè)FDL緩存組采用簡(jiǎn)并式配置光纖延遲線，上一個(gè)FDL緩存組的基本輸出端口級(jí)聯(lián)下一個(gè)FDL緩存組的基本輸入端口，依次級(jí)聯(lián)形成FDL環(huán)；OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸出端口分別連接FDL緩存組的擴(kuò)展輸入端口，OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口分別連接FDL緩存組的擴(kuò)展輸出端口 ；控制模塊執(zhí)行緩存調(diào)度，控制競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組從OPS交換矩陣的某個(gè)擴(kuò)展輸出端口輸出到FDL環(huán)緩存組中，控制從某個(gè)FDL緩存組的輸出端口送出光分組到OPS交換矩陣擴(kuò)展輸入端口，通過OPS交換矩陣的交叉連接配置到OPS交換矩陣基本輸出端口輸出到光纖線路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反饋共享光緩存裝置，其特征在于，根據(jù)到達(dá)OPS交換矩陣基本輸入端口的光分組在交換到輸出端口時(shí)遇到?jīng)_突，以最佳緩存粒度或等長(zhǎng)緩存粒度級(jí)聯(lián)的方法進(jìn)入FDL環(huán)進(jìn)行共享緩存。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反饋共享光緩存裝置，其特征在于，沖突光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置時(shí)第I級(jí)FDL緩存組選擇好最短的可用FDL延遲線緩存后，如果緩存時(shí)間結(jié)束不能離開FDL環(huán)形緩存裝置，第2級(jí)及第2級(jí)以后的各FDL緩存組在選擇光纖延遲線時(shí)只查看與第I級(jí)緩存組相同長(zhǎng)度的光纖延遲線是否可用，不需比較后面FDL緩存組中可用光纖延遲線的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反饋共享光緩存裝置，其特征在于，沖突光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置時(shí)第I級(jí)FDL緩存組選擇可用的最短FDL延遲線緩存后，如果緩存時(shí)間結(jié)束不能離開FDL環(huán)形緩存裝置，第2級(jí)及以后的各FDL緩存組在選擇光纖延遲線時(shí)，需要在FDL緩存組內(nèi)比較可用光纖延遲線的長(zhǎng)度，選擇該緩存組中最短的可用FDL延遲線緩存沖突光分組。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反饋共享光緩存裝置，其特征在于，等長(zhǎng)緩存粒度級(jí)聯(lián)控制方法為0PS交換矩陣計(jì)算沖突光分組長(zhǎng)度需要的緩存時(shí)間，搜索4級(jí)緩存組提供的滿足緩存時(shí)間要求的最小可用緩存級(jí)聯(lián)容量，前一級(jí)FDL緩存組與下一級(jí)FDL緩存組使用相同的可用緩存粒度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反饋共享光緩存裝置，其特征在于，最佳緩存粒度級(jí)聯(lián)控制方法為0PS交換節(jié)點(diǎn)控制模塊計(jì)算沖突光分組長(zhǎng)度需要的緩存時(shí)間，搜索緩存組提供的滿足緩存時(shí)間要求的最小可用緩存級(jí)聯(lián)容量，在滿足光分組緩存需要的最小時(shí)間條件下，允許前一級(jí)FDL緩存組與下一級(jí)FDL緩存組使用的緩存粒度不相同。
7.一種基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存方法，其特征在于，控制模塊執(zhí)行緩存調(diào)度，控制競(jìng)爭(zhēng)失敗的光分組從OPS交換矩陣的某個(gè)擴(kuò)展輸出端口反饋進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置的任一個(gè)緩存組，并可以從任何一個(gè)FDL環(huán)形緩存裝置的緩存組離開到OPS交換矩陣的擴(kuò)展輸入端口，通過OPS交換矩陣的交叉連接配置到OPS基本輸出端口輸出到光纖線路上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反饋共享光緩存方法，其特征在于，沖突光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置時(shí)第I級(jí)FDL緩存組選擇好最短的可用FDL延遲線緩存后，如果緩存時(shí)間結(jié)束不能離開FDL環(huán)形緩存裝置，第2級(jí)及第2級(jí)以后的各FDL緩存組在選擇光纖延遲線時(shí)只查看與第I級(jí)緩存組相同長(zhǎng)度的光纖延遲線是否可用，不需比較后面FDL緩存組中可用光纖延遲線的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反饋共享光緩存方法，其特征在于，沖突光分組進(jìn)入FDL環(huán)形緩存裝置時(shí)第I級(jí)FDL緩存組選擇可用的最短FDL延遲線緩存后，如果緩存時(shí)間結(jié)束不能離開FDL環(huán)形緩存裝置，第2級(jí)及以后的各FDL緩存組在選擇光纖延遲線時(shí)，需要在FDL緩存組內(nèi)比較 可用光纖延遲線的長(zhǎng)度，選擇該緩存組中最短的可用FDL延遲線緩存沖突光分組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于FDL環(huán)的反饋共享光緩存裝置和方法，涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明FDL環(huán)包括4個(gè)子交換矩陣和4個(gè)FDL緩存組。光OPS節(jié)點(diǎn)的光分組交換遇到阻塞時(shí)，沖突的光分組可以從OPS節(jié)點(diǎn)的任一擴(kuò)展輸出端口進(jìn)入FDL環(huán)的擴(kuò)展輸入端口，在FDL環(huán)中選擇可用的FDL線緩存光分組，直到OPS節(jié)點(diǎn)輸出端口空閑，沖突光分組通過FDL緩存組的擴(kuò)展輸出端口離開FDL環(huán)，并通過OPS交換矩陣交換到OPS空閑輸出端口。該裝置允許沖突光分組通過FDL環(huán)的擴(kuò)展輸入/輸出端口進(jìn)入和離開FDL環(huán)，其反饋連接的結(jié)構(gòu)允許光分組多次在FDL緩存組中通過，有利于提高沖突光分組緩存成功概率和提高FDL環(huán)的利用率。很好的解決了光分組交換網(wǎng)絡(luò)的端口爭(zhēng)用和有限數(shù)目FDL線利用率問題。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK102843294SQ20121029836
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者劉煥淋, 龐俊宇, 方強(qiáng), 江上, 王楊楊, 王寅 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)