專利名稱：基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法和節點裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種全光通信網絡的光分組交換方法和節點裝置，尤其是采用全光緩存技術的全光分組交換的彈性分組環網絡的一種交換方法和節點裝置。
背景技術：
以光交換為核心的全光網能夠解決交換的電子速率瓶頸問題，因而受到普遍的關注。近年出現的波長交換全光網是以波長為交換粒度的交換方式，本質上屬于模擬交換，帶寬利用率不高，交換粒度太大，交換資源波長有限，存在競爭和阻塞等問題。為此，近年提出了一種新的全光交換技術——全光包交換OPSOptical Packet Switching，SunYao等人在March 2001期的IEEE communications magazine雜志中的文章All-optical packet switching forMANOpportunities and Challenges、Amaury Jourdan等人在March 2001期的IEEE communicationsmagazine雜志中的文章The perspective of optical packet switching in IP dominat backbone and MAN、MikeJ.O’Mahony等人在March 2001期的IEEE communications magazine雜志中的文章The application ofoptical packet switching in future communication Networks中對此有詳細介紹。
彈性分組環網RPR是國際工程師協會IEEE標準化組織于2000年12月7日成立的802.17項目組定義的一種多等級速率、具有保護倒換功能并基于分組傳輸的環接入協議，是城域網的重要形式之一。對此，網站http//www.ieee802.org/17.上有詳細介紹。RPR采用以緩存器插入環為基礎的優化的介質接入控制MAC協議，將進入環的突發流量進行平滑和均衡，并支持空間重用，提高鏈路帶寬的利用率。對此，網站www.rpralliance.org上有詳細介紹。
現行RPR節點結構是以電緩存器為基礎的。來自于網絡到達節點的光數據幀必須先經過光電轉換，然后才能進入電的緩存器中緩存。具體過程是先將經過光電轉換的幀頭信息送入控制單元，依據幀頭的路由信息，控制單元使接收到的數據幀或者進入接收緩存器，或者進入轉發緩存器。同時，要上路的數據幀，也預先進入上路的發送緩存器中等待發送。進入接收緩存器的數據幀，在控制單元的控制下進一步完成下路的工作。而進入轉發緩存器的數據幀，這時有可能和正在上路的數據幀發生沖突。因此，到底是發送轉發緩存器中的數據幀，還是發送上路的發送緩存器中的數據幀，由控制單元根據一定的調度原則和算法來確定，并利用合理的算法盡可能的消除二者的競爭。所以，從功能上看，基于電緩存器的RPR的節點大致包括6個功能模塊，分別是接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊、下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊、下路的數據幀接收模塊、穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊，上路的數據幀緩存與發送模塊，以及控制模塊。
其中接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊完成光電轉換，幀頭信息讀取和對接收到的經過光電轉換后的數據幀進行初步緩存。下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊完成對要下路的數據幀和要轉發的數據幀進行分離，盡管分離技術可以采用數據總線的方式，通過改變緩存器的讀寫控制線和地址線來使數據幀到達不同的緩存器，但將不同的數據幀分發到不同的緩存器的效用是一樣的。下路的數據幀接收模塊是進一步將進入接收緩存器中的數據幀輸出下路。穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊實現數據幀在轉發緩存器中的緩存與發送；上路的數據幀緩存與發送模塊實現上路數據幀在發送緩存器中的緩存與發送。控制模塊分析各種數據幀幀頭中的路由信息，根據一定的調度原則和算法實現對前面各個模塊的控制，避免沖突和競爭。由于整個節點中的信息處理、緩存、分離和合成都是在電域中進行，所以在節點的輸出端不可避免的還要進行一次電光變換。
從上面的分析可以看出，目前的基于電緩存器的RPR，當數據幀到達環上一個節點時，都要將所有數據幀進行光—電—光轉換，光電變換器的最高速率就是數據幀工作的最高速率，限制了鏈路速率的進一步提高。大量的數據幀僅僅是從該節點經過，并不下路，進行光—電—光轉換是多余的。但由于緩存、分離、合成等一系列過程都是在電域中完成，仍然不得不進行大量的光電、電光轉換工作。由于光電、電光器件的變換速率受到電子瓶頸的限制，致使交換速率難以進一步提高。環上的節點越多，這種無意義的轉換越頻繁，限制愈加嚴重。
盡管全光包交換技術的提出已有時日，但在城域網中的應用未見報道，更不要說在RPR中的了。若在RPR中使用全光包交換技術，凈負荷的全光緩存問題以及全光緩存器的調度問題是必須解決的首要問題。在彈性光分組環的節點設備中，緩存器的使用數量不多，有的基本是固定延遲，可以使用廉價的光纖延遲線全光緩存器，實際上，只有對于那些需要用于解決沖突比如轉發和上路的數據幀的沖突的緩存器，因為要對報文進行調度，其存儲時間是不確定的，需要使用讀寫可控的、隨機存入與隨機讀出的真正意義的緩存器才行。
傳輸速率越高，網絡傳輸信息的容量越大。實際上，幀頭中包含的信息量并不因網絡傳輸速率的增大有多大的提高，但是由于時鐘提取、數據幀識別等原因，幀頭在數據幀中占有相對固定的長度，所以，完全可以降低幀頭的傳輸速率、使用低光電變換速率的光電變換器件來提取幀頭信息。或者說可以使用比網絡鏈路的傳輸速率低的光電變換器件，避開光電變換瓶頸。但是，在對所有數據幀進行光—電—光轉換的情形下，單獨降低對幀頭光電變換器件的速率要求是沒有實際意義的。
發明內容
為了克服基于電緩存器的彈性分組環需要將全部光數據幀進行光電、電光轉換對彈性分組環吞吐量的限制問題，以及易于產生競爭和阻塞等問題，本發明利用專利申請號02153429.2，發明名稱“雙環耦合全光緩存器”的專利技術——提出一種基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法和節點裝置。該方法采用了幀頭速率相對較慢、凈負荷相對快的光數據幀結構，對到達節點的光數據幀區別對待，只對幀頭進行光電變換，對于需要轉發的光數據幀不進行光—電—光轉換而是全光包交換；在數據幀上路和下路時以復用、解復用的方式工作；節點裝置使用讀寫可控制的雙環全光緩存器解決競爭和阻塞，從而達到降低交換粒度、提高交換效率，更有效地解決競爭，減少阻塞發生概率的目的。
本發明解決現有基于電緩存器的彈性分組交換的方法和節點裝置的問題所采用的技術方案如下。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法在RPR中，采用幀頭速率相對較慢、凈負荷相對快、固定長度的光數據幀結構。當從彈性分組環網絡輸入光數據幀時，節點只對速率相對較慢的幀頭，而不是對整個數據幀進行光電轉換，降低光電轉換的速率要求，并獲取幀頭的路由信息。來到節點的光數據幀中的速率相對較快的凈負荷直接以光信號的形式，進入光纖延遲線全光緩存器進行緩存，提高交換的透明度。根據幀頭中的路由信息，判斷該幀是從該節點下路或者穿過該節點轉發，控制具有兩個輸出端的光開關實現下路的和穿過節點的數據幀分流。對于穿過該節點轉發的光數據幀不進行光電轉換，仍以光信號的形式進入全光轉發緩存器進行緩存。這里，采用專利申請號02 2 53429.2，名稱為“雙環耦合全光緩存器”作為解決競爭的緩存器。采用“環優先”原則的控制算法，對欲從該節點上路的、存儲于全光轉發緩存器中的或者存儲于電緩存器中的數據幀進行調度，調整緩存時間，依次將這兩路光數據幀發送出去，避免競爭和沖突。最后，在數據幀的上路和下路時，采用復用與解復用技術來降低光電轉換速率。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的節點裝置的技術方案節點裝置包括接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊、下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊、下路的數據幀接收模塊、穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊、上路的數據幀緩存與發送模塊、控制模塊。其接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊，采用光纖延遲線作為全光數據緩存器；下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊是一個光開關；下路的數據幀接收模塊中，光解復用器在前，并行多路光電變換器在后，或者單路光電變換器，以便將高速的串行的光碼流轉換成低速率的并行光碼流，對于數據速率不是很高的碼流，不必經過串并變換和只需進行單路接收；穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊，采用一個寫入與讀出都是在控制模塊的指令控制下工作的讀寫可控制的雙環全光緩存器；上路的數據幀緩存與發送模塊中的上路數據緩存采用讀寫可控制的雙環全光緩存器，或者是電的緩存器；在上述各個模塊的光數據幀的處理過程中，采用一種幀頭速率相對較慢、凈負荷速率相對較快的幀格式，或者速率相等的幀格式；鑒于模塊中的數據幀的緩存、下路與分流、合路、轉發都采用光器件完成，只有幀頭信息的讀取與控制模塊用電子器件完成。
本發明的有益效果如下首先，本發明只對幀頭進行光電轉換，對大量的、僅僅從彈性光分組環的節點設備經過的光數據幀的凈負荷不進行光—電—光轉換，只是在全光緩存器中緩存，從而減少了光電轉換的工作量。其次，本網絡的幀結構，其幀頭與凈負荷采用不同的傳輸速率。凈負荷的數據量大，但不進行或很少進行光電轉換，所以能夠以更高的速率傳送。而幀頭的數據量很小，雖然需要進行頻繁的光電轉換，但由于幀頭速率相對較低，對光電轉換速率要求可適當降低。這樣，就更進一步提高了網絡鏈路的利用率和傳輸速度。
其次，與波長交換相比，降低了交換粒度。當前的波長交換技術，本質是一種模擬交換和面向連接的技術，交換粒度粗糙，交換資源波長有限，產生競爭和阻塞可能性大，從而大大限制了光交換網絡的靈活性、可擴展性和即插即用性能。本發明提出采用在光域中不經過光電轉換的數字交換或包交換技術，可以極大的提高全光網絡的交換和路由分配的靈活性、增加交換用戶的數量、實現網絡節點的自動識別與即插即用功能。尤其是城域網，對于組網靈活性、可擴展性要求高，要求區分不同業務等級服務，交換粒度不能太大，業務的突發性強，所以在城域網中全光包交換的優點更加明顯。
第三，由于采用了可以控制讀寫的全光緩存器，就可以有效的克服光域中數據幀交換時的競爭與阻塞問題。由于全光緩存器不可避免的要使用光放大器等比較昂貴的器件，而彈性分組環是一種基于緩存器接入技術的城域網，緩存器是它最重要的器件，因此節點裝置中緩存器的選擇是十分重要的。本發明對于固定延遲使用廉價的光纖延遲線全光緩存器。只有那些需要用于解決沖突和對報文進行調度的緩存器，因其存儲時間不確定，才需要使用真正意義的隨機讀寫的緩存器。在RPR中，因為只有轉發和上路的數據幀可能發生沖突，所以只有轉發緩存器才需要隨機讀寫，隨機讀寫的存儲器用量更少。采用全光包交換技術后，節點結構相對簡化，可以大大降低節點設備的整體造價。
第四，本方案中采用專利申請號02253429.2，名稱為“雙環耦合全光緩存器”，與使用4個光開關的單環全光緩存器相比，它是一種價格相對較低，性能穩定的全光緩存器。不僅可以獲得較好的緩存性能，而且進一步降低節點的成本。
圖1是基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換節點裝置示意2是接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊的結構示意3是下路的和穿過節點的光數據幀的分流模塊的結構示意4是下路的光數據幀接收模塊的結構示意5是穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊的結構示意6是基于輸出端與輸入端相接3×3耦合器的雙環全光緩存器的結構示意7是基于輸出端與輸出端相接、輸入端與輸入端相接的3×3耦合器的雙環全光緩存器的結構示意8是上路的數據幀緩存與發送模塊的一種結構示意9是上路的數據幀緩存與發送模塊的另一種結構示意10是基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換方法一的流程示意11是基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換方法二的流程示意12是彈性光分組交換環網O-RPR的雙環拓撲結構示意中接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊1、下路的和穿過節點的光數據幀的分流模塊2、下路的光數據幀接收模塊3、穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊4、上路的數據幀緩存與發送模塊5、控制模塊6、來自于彈性分組環網絡輸入到節點的光數據幀7、去下游節點的數據幀8、下路的數據幀9、上路的數據幀10、來自于控制模塊的控制信號11、光纖分路耦合器12、光開關13、光纖延遲線全光緩存器14、光電轉換器15、去控制模塊的幀頭信息16、端口17、來自于控制模塊的控制信號18、電控或者光控的1入2出光開關19、端口20、端口21、光解復用器22、并行多路光電變換器23、讀寫可控制的雙環全光緩存器24、端口25、來自于控制模塊的讀寫控制信號26、來自于控制模塊的讀寫控制信號27、電光轉換器28、電緩存器29、光復用器30、光合路耦合器31、讀寫可控制的雙環全光緩存器32、黑色線箭頭為光通路、空心線箭頭為電通路(并行或串行)、虛線箭頭為控制信號通路。
具體實施例方式
本發明提出的基于光緩存器的彈性光分組交換環網O-RPR的拓撲結構與電的RPR拓撲結構是一樣的，仍然是雙環結構。如圖12所示。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換節點裝置的一種單通道結構，如圖1所示。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換節點裝置包括接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊、下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊、下路的數據幀接收模塊、穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊、上路的數據幀緩存與發送模塊、控制模塊。
接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊1包括光纖分路耦合器12、電控光開關13、光纖延遲線全光緩存器14和一個光電變換器15，具體結構如圖2所示。下路的和環上穿過節點的數據幀的分流模塊2，是具有一個光信號輸入端和兩個光信號輸出端的光開關19，并能夠根據來自于控制模塊6的控制信號18，在兩個輸出端之間切換，具體結構如圖3所示。下路的數據幀接收模塊3中，光解復用器22在前，并行多路光電變換器23在后，具體結構如圖4所示，以便將高速的串行的光碼流轉換成低速率的并行光碼流，對于數據速率不是很高的碼流，不必經過串并變換和只需進行單路接收。穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊4，采用一個寫入與讀出都是在控制模塊6的指令控制下工作的讀寫可控制的雙環全光緩存器24，具體結構如圖5所示。上路的數據幀緩存與發送模塊5是由一個2入1出的光合路耦合器31、電光變換器28、電緩存器29、光復用器30組成，具體結構如圖9所示。讀寫可控制的雙環全光緩存器24，32，是基于3×3耦合器的雙環全光緩存器；3×3耦合器的接法接成輸出端與輸入端相接的形式，具體結構如圖6所示，或者接成輸出端與輸出端相接、輸入端與輸入端相接的形式，具體結構如圖7所示。在上述各個模塊的光數據幀的處理過程中，采用一種幀頭速率相對較慢、凈負荷速率相對較快的幀格式。
來自于彈性分組環網絡輸入到節點的光數據幀7經過光纖分路耦合器12分為兩路，如圖2所示，一路進入光纖延遲線全光緩存器14進行數據緩存，另一路通過光開關13進入光電變換器15讀取幀頭信息；光開關13位于光電變換器15前面，由控制模塊控制，以便只有幀頭才能進入光電轉換器15；光開關13的控制信號11是電信號，或者是光信號；采用哪種信號，根據控制的要求確定；光電變換器15，是一個變換速率足以處理相對于凈負荷速率較低的幀頭的光電變換器件。光開關19的光信號輸入端通過端口17與接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊1的光纖延遲線全光緩存器14輸出端相連，光開關19的兩個光信號輸出端分別通過端口21，20與下路的光數據幀接收模塊3和穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊4相連，如圖3所示；光開關19的來自于控制模塊6的控制信號18是電信號，或者是光信號；采用哪種信號，根據控制的要求確定。控制模塊6根據幀頭信息決定該數據幀下路還是進入數據幀的緩存與轉發模塊4的讀寫可控制的雙環全光緩存器24緩存，如圖5所示。上路數據幀10存入緩存時間受控制模塊6控制的電緩存器29，電緩存器29輸出電信號經電光變換器28變換成并行光信號，并行光信號經光復用器30復用為一路串行信號進入光耦合器31，光耦合器31的輸出端是去下游節點的數據幀8的輸出口，如圖9所示。到底是發送緩存于穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊4中的數據幀，還是發送緩存于上路的數據幀緩存與發送模塊5中的數據幀，要由控制模塊6根據用戶的等級來確定。當發送緩存于電緩存器29中的上路數據幀10時，來自于控制模塊6的讀寫控制信號27驅動上路數據幀發送電緩存器29，通過電光變換器28和光復用器30形成一路串行的光數據幀，光數據幀被送到光合路耦合器31，最后輸出去下游節點的數據幀8；當發送緩存于穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊4中的數據幀時，如圖5所示，來自于控制模塊6的讀寫控制信號26，驅動讀寫可控制的雙環全光緩存器24，通過端口25，至光合路耦合器31形成去下游節點的數據幀8的輸出。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換節點裝置的另一種單通道結構，如圖1所示。
它的結構與第一種單通道結構的差異是上路的數據幀緩存與發送模塊5是由一個2入1出的光合路耦合器31、讀寫可控制的雙環全光緩存器32、光復用器30、電光變換器28組成，具體結構如圖8所示；為克服電光變換速率低帶來的瓶頸問題，上路數據幀10的電信號經電光變換器28變換成并行光信號，并行光信號經光復用器30復用為一路進入讀寫可控制的雙環全光緩存器32緩存，如圖8所示；讀寫可控制的雙環全光緩存器32的緩存時間通過端口27受控制模塊6控制；光耦合器31的一個輸入端通過端口25與全光緩存器24相連，另一個輸入端與上路的數據幀緩存與發送模塊5中讀寫可控制的雙環全光緩存器32相連，光耦合器31的輸出端是去下游節點的數據幀8的輸出口；到底是發送穿過節點的緩存與轉發模塊4中的數據幀，還是發送讀寫可控制的雙環全光緩存器32中的上路數據幀，要由控制模塊6確定。若發送上路數據幀10，來自于控制模塊6的讀寫控制信號27驅動讀寫可控制的雙環全光緩存器32，將光數據幀送到光合路耦合器31，最后形成去下游節點的數據幀8輸出。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換方法一，如圖10所示的流程。
采用幀頭速率相對較慢、凈負荷相對快、固定長度的光數據幀結構。光數據幀還可采用幀頭速率與凈負荷速率相同的結構。當從彈性分組環網絡輸入光數據幀時，節點只對速率相對較慢的幀頭，而不是對整個數據幀進行光電轉換，降低光電轉換的速率要求，并獲取幀頭的路由信息；來到節點的光數據幀中速率相對較快的凈負荷直接以光信號的形式，進入光纖延遲線全光緩存器進行緩存，提高交換的透明度。根據幀頭中的路由信息，判斷該幀是從該節點下路或者穿過該節點轉發，控制具有兩個輸出端的光開關實現下路的和穿過節點的數據幀分流；對于穿過該節點轉發的光數據幀不進行光電轉換，仍以光信號的形式進入全光轉發緩存器進行緩存。全光轉發緩存器采用讀寫可控制的雙環全光緩存技術。上路數據幀緩存于電緩存器中；采用“環優先”原則的控制算法，對欲從該節點上路的、存儲于電緩存器中的數據幀和全光緩存的、待轉發的數據幀進行調度，調整緩存時間，依次將這兩路光數據幀發送出去，避免競爭和沖突。在數據幀的上路和下路時，采用復用與解復用技術來降低光電轉換速率。
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換方法二，如圖11所示的流程。它與方法一的流程的差別如下上路數據幀經過光電變換，緩存全光發送緩存器中。采用“環優先”原則的控制算法，對欲從該節點上路的、存儲于全光緩存器中的數據幀和全光緩存的、待轉發的數據幀進行調度，調整緩存時間，依次將這兩路光數據幀發送出去，避免競爭和沖突。
對來到節點的光數據幀中速率相對較快的凈負荷，采用光纖延遲線進行全光緩存，全光轉發緩存器和全光發送緩存器采用讀寫可控制的雙環全光緩存技術。
下路的和穿過節點的數據幀分流的方法，是根據幀頭信息控制具有兩個輸出端的光開關的方法進行分流。
權利要求
1.基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的節點裝置，包括接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊、下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊、下路的數據幀接收模塊、穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊、上路的數據幀緩存與發送模塊、控制模塊，其特征是接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊(1)，采用光纖延遲線全光緩存器(14)作為數據幀接收緩存器；下路的和穿過節點的數據幀的分流模塊(2)是一個光開關(19)；下路的數據幀接收模塊(3)中，光解復用器(22)在前，并行多路光電變換器(23)在后，以便將高速的串行的光碼流轉換成低速率的并行光碼流，對于數據速率不是很高的碼流，不必經過串并變換和只需進行單路接收；穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊(4)，采用一個寫入與讀出都是在控制模塊(6)的指令控制下工作的讀寫可控制的雙環全光緩存器(24)；上路的數據幀緩存與發送模塊(5)中，上路數據幀緩存采用讀寫可控制的雙環全光緩存器(32)，或者是電的緩存器(29)；在上述各個模塊的光數據幀的處理過程中，采用一種幀頭速率相對較慢、凈負荷速率相對較快的幀格式；鑒于模塊中的數據幀的緩存、下路與分流、合路、轉發都是光器件完成，只有幀頭信息的讀取與控制模塊(6)用電子器件完成。
2.根據權利要求1所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的節點裝置，其特征是接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊(1)包括光纖分路耦合器(12)、光開關(13)、光纖延遲線全光緩存器(14)和一個光電變換器(15)；來自于彈性分組環網絡輸入到節點的光數據幀(7)經過光纖分路耦合器(12)分為兩路，一路進入光纖延遲線全光緩存器(14)進行數據緩存，另一路通過光開關(13)進入光電變換器(15)讀取幀頭信息；光開關(13)位于光電變換器(15)前面，由控制模塊控制，以便只有幀頭才能進入光電變換器(15)；光開關(13)的控制信號(11)是電信號，或者是光信號；采用哪種信號，根據控制的要求確定。
3.根據權利要求2所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法和節點裝置，其特征是接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊(1)中的光電變換器(15)，是一個變換速率足以處理低于凈負荷速率的幀頭的光電變換器件。
4.根據權利要求1所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的節點裝置，其特征是下路的和環上穿過節點的數據幀的分流模塊(2)，是具有一個光信號輸入端和兩個光信號輸出端的光開關(19)，并能夠根據來自于控制模塊(6)的控制信號(18)，在兩個光信號輸出端之間切換；光開關(19)的光信號輸入端通過端口(17)與接收數據幀緩存與幀頭信息讀取模塊(1)的光纖延遲線全光緩存器(14)輸出端相連，光開關(19)的兩個光信號輸出端分別通過端口(21，20)與下路的光數據幀接收模塊(3)和穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊(4)相連；光開關(19)的來自于控制模塊(6)的控制信號(18)是電信號，或者是光信號；采用哪種信號，根據控制的要求確定。
5.根據權利要求1所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的節點裝置，其特征是讀寫可控制的雙環全光緩存器(24，32)，是基于雙環3×3耦合器的雙環全光緩存器；3×3耦合器的接法接成輸出端與輸入端相接的形式，或者接成輸出端與輸出端相接、輸入端與輸入端相接的形式。
6.根據權利要求1所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的節點裝置，其特征是上路的數據幀緩存與發送模塊(5)是由一個2入1出的光合路耦合器(31)、讀寫可控制的雙環全光緩存器(32)、光復用器(30)和電光變換器(28)所組成；為克服電光變換速率低帶來的瓶頸問題，上路數據(10)電信號經電光變換器(28)變換成并行光信號，并行光信號經光復用器(30)復用為一路串行信號，進入讀寫可控制的雙環全光緩存器(32)緩存；讀寫可控制的雙環全光緩存器(32)的緩存時間通過端口(27)受控制模塊(6)控制；光耦合器(31)的一個輸入端通過端口(25)與穿過節點的數據幀的緩存與轉發模塊(4)的全光緩存器(24)相連，另一個輸入端與上路的數據幀緩存與發送模塊(5)中讀寫可控制的雙環全光緩存器(32)相連，光耦合器(31)的輸出端是去下游節點的數據幀(8)的輸出口；上路的數據幀緩存與發送模塊(5)還可以是由一個2入1出的光合路耦合器(31)、電光變換器(28)、電緩存器(29)組成；上路數據幀(10)存入緩存時間受控制模塊(6)控制的電緩存器(29)，電緩存器(29)輸出電信號經電光變換器(28)變換成并行光信號，并行光信號經光復用器(30)復用為一路串行光信號進入光耦合器(31)，光耦合器(31)的輸出端是去下游節點的數據幀(8)的輸出口。
7.基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法，其特征是采用幀頭速率相對較慢、凈負荷相對快、固定長度的光數據幀結構；當彈性分組環網絡輸入光數據幀時，節點只對速率相對較慢的幀頭，而不是對整個數據幀進行光電轉換，降低光電轉換的速率要求，并獲取幀頭的路由信息；來到節點的光數據幀中，速率相對較快的凈負荷直接以光信號的形式進入光纖延遲線全光緩存器進行緩存，提高交換的透明度；根據幀頭中的路由信息，判斷該幀是從該節點下路或者穿過該節點轉發，控制具有兩個輸出端的光開關實現下路的和穿過節點的數據幀分流；對于穿過該節點轉發的光數據幀不進行光電轉換，仍以光信號的形式進入全光轉發緩存器進行緩存；采用“環優先”原則的控制算法，對欲從該節點上路的、存儲于全光發送緩存器中的或者存儲于電緩存器中的數據幀進行調度，調整緩存時間，依次將這兩路光數據幀發送出去，避免競爭和沖突；在數據幀的上路和下路時，采用復用與解復用技術來降低光電轉換速率。
8.根據權利要求7所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法，其特征是光數據幀還可采用幀頭速率與凈負荷速率相同的結構。
9.根據權利要求7所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法，其特征是對來到節點的光數據幀中速率相對較快的凈負荷，采用全光緩存方法進行全光緩存，其中全光接收緩存器采用光纖延遲線，全光轉發緩存器和全光發送緩存器采用讀寫可控制的雙環全光緩存技術。
10.根據權利要求7所述的基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法，其特征是下路的和穿過節點的數據幀分流的方法，是根據幀頭信息控制具有兩個輸出端的光開關的方法進行分流。
全文摘要
基于雙環全光緩存器的彈性光分組交換的方法和節點裝置。它是在彈性分組環網中使用緩存時間可調控全光緩存器的分組交換方法和裝置。采用幀頭速率與凈負荷速率不相等的幀結構，不是把從環上來的整個光數據幀都進行光/電/光轉換，只對幀頭進行，獲取路由信息，數據幀中的凈負荷由全光緩存器緩存；根據幀頭的路由信息，決定該幀是從本節點下路還是轉發到環網的下游。當轉發的數據和自本節點發往環網上的數據有競爭時，使用讀寫可控制的雙環全光緩存器，并通過控制算法對緩存時間進行調整，克服競爭，可克服全部光數據流都要進行光/電/光轉換的瓶頸、降低交換粒度、減少阻塞發生概率、提高帶寬利用率。
文檔編號H04L12/56GK1527615SQ0315747
公開日2004年9月8日 申請日期2003年9月23日 優先權日2003年9月23日
發明者吳重慶, 盛新志 申請人:北京交通大學