用于光交換網絡的動態路由發現的制作方法

專利名稱：用于光交換網絡的動態路由發現的制作方法
技術領域：
本發明的實施方案總地涉及光網絡；并且更具體地，涉及用于光交換網絡的動態路由發現技術。
背景信息電信網絡(例如因特網)中的傳輸帶寬需求正日益加劇，并且正在尋求解決方案來支持該帶寬需求。對于該問題的一種解決方案是使用光纖網絡，其中波分復用(WDM)技術使同一物理鏈路同時傳送多個數據片(piece)。
常規光交換網絡通常使用波長路由技術，這要求在光交換機處完成光信號的光-電-光(O-E-O)轉換。在光網絡中的每個交換節點處進行O-E-O轉換不僅是一項非常慢的操作(典型地大約為10毫秒)，并且該操作的代價還非常高，并且潛在地造成光交換網絡的流量(traffic)瓶頸。此外，當前的光交換技術不能有效地支持在分組(packet)通信應用(例如因特網)中經常出現的“突發”流量。
可以使用幾個子網來實現大的通信網絡。例如，支持因特網流量的大網絡可以被劃分為大量由因特網服務提供商(ISP)操作的相對小的接入網，所述相對的小的接入網耦合到多個城域網(光MAN)，所述城域網又耦合到大的“主干(backbone)”廣域網(WAN)。典型地，光MAN和WAN要求比局域網(LAN)更寬的帶寬，以提供它們的高端用戶所需求的足夠的服務水平。此外，隨著技術進步，LAN的速度/帶寬增加，存在著相應的對于MAN/WAN的速度/帶寬增加的要求。
最近，光突發交換(OBS)方案脫穎而出，成為支持WDM光網絡上高速突發數據流量的有希望的解決方案。OBS方案提供了在當前光回路交換和出現的所有光分組交換技術之間的實踐機會。已經顯示出，在一些條件下，OBS方案通過消除由交換節點處發生的O-E-O轉換所導致的電子瓶頸，以及通過使用具有由入口節點所規劃的可變時隙(timeslot)持續時間供應的單向端到端帶寬預留方案，來達到高帶寬利用和服務分類(CoS)。因為光交換光纖提供比之對等O-E-O轉換低至少一個或更多個數量級的具有較小形狀因子(form factor)的功率消耗，所以光交換光纖極具吸引力。但是，當前公布的關于OBS網絡的工作著重于使用高容量(即1Tb/s)WDM交換光纖的下一代主干數據網絡，所述網絡具有大量輸入/輸出端口(即256×256)、大量光信道(即40個波長)并且要求大量的緩沖。因此，這些WDM交換機的制造將會很復雜和昂貴。相反，對于局域網和廣域網來說，對于以低價格支持諸如儲存區域網絡(SAN)和多媒體多播的各種要求帶寬的應用，存在著增長的需求。
附圖簡要說明參考附圖描述了本發明的非限定性和非窮舉性的實施方案，除非另外指出，否則在附圖中相同的標號在各個視圖中表示相同的部分。


圖1是根據本發明的一個實施方案，示出具有可變時隙供應(provisioning)的光子突發交換(PBS)網絡的簡化框圖。
圖2是根據本發明的一個實施方案，示出光子突發交換(PBS)網絡的操作的簡化框圖。
圖3是根據本發明的一個實施方案，示出用于光子突發交換(PBS)網絡的交換節點的框圖。
圖4是根據本發明的一個實施方案，示出用于PBS網絡的基于通用多協議標簽交換(GMPLS)的體系結構的圖。
圖5是根據本發明的一個實施方案，示出基于GMPLS的PBS標簽格式的框圖。
圖6是示出與將數據路由穿過基于GMPLS的PBS控制網絡相聯系而采用的基于GMPLS的示例性PBS標簽組的示意圖。
圖7是連同RSVP消息示出消息流的框圖。
圖8a、8b、8c是根據本發明的一個實施方案，與基于RSVP-TE的路徑(Path)消息相對應的數據結構，所述數據結構包括用于支持粗粒度的(coarse-grain)資源預留機制的擴展。
圖9是與圖8a的路徑消息數據結構的通用PBS標簽請求對象相對應的數據結構。
圖10a和10b是根據本發明的一個實施方案，與基于RSVP-TE的預留(Resv)消息相對應的數據結構，所述數據結構包括用于支持粗粒度的資源預留機制的擴展。
圖11是根據本發明的一個實施方案，與基于RSVP-TE的路徑拆撤(PathTear)消息相對應的數據結構，所述數據結構包括用于支持資源預留的拆撤的擴展。
圖12是根據本發明的一個實施方案，與基于RSVP-TE的預留分裂(ResvTear)消息相對應的數據結構，所述數據結構包括用于支持資源預留分裂的擴展。
圖13是示出與發送者描述符對象和流描述符對象相對應的數據結構，所述數據結構包括包含帶寬百分比值的字段，用于請求支持資源所提供的帶寬的一百分比(％)的資源預留。
圖14a和14b是根據本發明的一個實施方案，共同地組成示出在使用重疊式路由的光路(lightpath)預留過程中執行的邏輯和操作的流程圖的分別的部分，在所述重疊式路由中采用了基于GMPLS的標簽。
圖14c是根據本發明的一個實施方案，示出在使用重疊式路由的光路預留過程中執行的邏輯和操作的流程圖，在所述重疊式路由中采用了PBS控制突發。
圖15是類似于圖6的基于GMPLS的PBS控制網絡的示意圖，其中網絡節點已被路由器代替，并且圖15包括在交換節點生成的示例性路由樹(routing tree)的細節。
圖16是示出在與圖14a對應的示例性光路預留過程中所采用的Path消息組成部分(component)的示意圖。
圖17是示出由圖6的節點B保持的示例性資源預留表的圖，并且所述資源預留表包括被連同使用以解釋圖14a和14b的光路預留過程的數據。
圖18是示出在與圖14b對應的示例性光路預留過程中所采用的Resv消息組成部分的示意圖。
圖19是根據本發明的一個實施方案，示出用于PBS光突發的通用PBS成幀格式的圖。
圖20是根據本發明的一個實施方案，示出圖19的PBS成幀格式的進一步細節的圖。
圖21是根據本發明的一個實施方案，示出PBS交換節點體系結構的示意性框圖。
具體實施例方式
在下面的詳細描述中，參照本發明在光子突發交換(photonic burst-switched，PBS)網絡中的使用公開了本發明的實施方案。PBS是一種光交換網絡，通常包括高速跳(hop)和跨度受約束(span-constrained)網絡，例如企業網。使用在這里，術語“光子突發”是指統計上復用的具有類似路由要求的分組(例如因特網(IP)分組或以太網分組)。盡管這些高速跳和跨度受約束網絡從概念上來說類似于基于骨干網的OBS網絡，但是它們的設計、操作和性能要求是不同的。但是，應該理解，在本文中公開的教導和原理也可以被應用于其他類型的光交換網絡。
圖1示出示例性光子突發交換(PBS)網絡10，在所述PBS網絡10中可以實現本文中描述的本發明的實施方案。PBS網絡10的該實施方案包括局域網(LAN)131-13N以及主干光WAN(未示出)。此外，PBS網絡10的該實施方案包括入口節點151-15M、交換節點以及出口節點181-18K。PBS網絡10可以包括其他與圖1中示出的交換節點互連的入口、出口以及交換節點(未示出)。在這里，入口和出口節點也被稱為邊緣節點(edge node)，因為它們從邏輯上來說位于PBS網絡的邊緣。實際上，邊緣節點提供前面提到的“外部”網絡(即在PBS網絡外部)和PBS網絡的交換節點之間的接口。在該實施方案中，用智能模塊來實現所述入口、出口和交換節點。本實施方案可以用作例如將城市區域內的大量LAN連接到大的光主干網絡的城域網。
在一些實施方案中，入口節點執行接收的光信號的光-電(O-E)轉換，并且包括用于緩沖接收的信號直到所述信號被發送到適當的LAN的電存儲器。此外，在一些實施方案中，在接收的電信號被傳輸到PBS網絡10的交換節點171-17L之前，入口節點還執行所述電信號的電-光(E-O)轉換。
用這樣的光交換單元或模塊來實現出口節點，所述光交換單元或模塊被配置為從PBS網絡10的其他節點接收光信號并將光信號路由到光WAN或其他外部網絡。出口節點還可以從光WAN或其他外部網絡接收光信號并將光信號發送到PBS網絡10的適當的節點。在一個實施方案中，出口節點181執行接收的光信號的O-E-O轉換，并且包括用于緩沖接收的信號直到所述接收的信號被發送到PBS網絡10的適當的節點(或被發送到光WAN)的電存儲器。
用這樣的光交換單元或模塊來實現交換節點171-17L，所述光交換單元或模塊各自被配置為從其他交換節點接收光信號并適當地將所述光信號路由到PBS網絡10的其他交換節點。如下面描述的，交換節點執行光控制突發信號和網絡管理控制突發信號的O-E-O轉換。在一些實施方案中，這些光控制突發信號和網絡管理控制突發僅以預先選擇的波長進行傳播。在這樣的實施方案中，預先選擇的波長不傳播光“數據”突發(與控制突發和網絡管理控制突發相反)信號，盡管控制突發和網絡管理控制突發可以包括特定光數據突發信號組的必要信息。在一些實施方案中，在分別的波長上傳輸控制信息和數據信息(在本文也被稱作帶外(out-of-band，OOB)信令)。在其他實施方案中，可以在相同的波長上發送控制和數據信息(在本文中也被稱作帶內(in-band，IB)信令)。在其他實施方案中，可以通過使用不同的編碼方案(例如不同的調制格式等)在相同的波長上傳播光控制突發信號、網絡管理控制突發信號和光數據突發信號。無論是以哪一種途徑，光控制突發和網絡管理控制突發都是關于它對應的光數據突發信號被同步地發送。在又一個實施方案中，光控制突發和其他控制信號是以與光數據信號不同的傳輸速率傳播的。
盡管交換節點171-17L可以執行光控制信號的O-E-O轉換，但是在該實施方案中，交換節點不執行光數據突發信號的O-E-O轉換。相反，交換節點171-17L僅執行光數據突發信號的光交換。因此，交換節點可以包括電子電路，以存儲和處理流入的被轉換為電形式的光控制突發和網絡管理控制突發，使用該信息來配置光子突發交換設置，并適當地路由與所述光控制突發對應的光數據突發信號。基于新的路由信息來替換之前的控制突發的新的控制突發被轉換為光控制信號，并且被傳輸到下一個交換或出口節點。下面進一步描述交換節點的實施方案。
示例性PBS網絡10的部件以如下方式互連。LAN 131-13N被連接到對應的入口節點151-15M。在PBS網絡10內，入口節點151-15M和出口節點181-18K通過光纖連接到交換節點171-17L中的一些。交換節點171-17L相互之間也通過光纖以網狀體系結構互連，以在入口節點之間、在入口節點151-15M和出口節點181-18K之間形成相對多數量的光路或光鏈路。理想地，存在多于一條光路來將交換節點171-17L連接到PBS網絡10的每一個端點(即入口節點和出口節點是PBS網絡10內的端點)。當一個或更多個節點失效時，交換節點、入口節點和出口節點之間的多條光路使保護交換(protection switching)能進行，或是使諸如到目的地的主路由和次路由的特征有效。
如下面結合圖2所描述的，PBS網絡10的入口、出口和交換節點被配置為發送和/或接收光控制突發、光數據突發以及波分復用的其他控制信號，以便在預先選擇的波長上傳播光控制突發和控制標簽，并且在不同的預先選擇的波長上傳播光數據突發或有效載荷(payload)。此外，PBS網絡10的邊緣節點可以在(以光或電的形式)將數據發送出PBS網絡10的同時發送光控制突發信號。
圖2根據本發明的一個實施方案，示出PBS網絡10的操作流程。參照圖1和圖2，光子突發交換網絡10如下操作。
過程開始于框20，其中PBS網絡10從LAN 131-13N接收分組。在一個實施方案中，PBS網絡10在入口節點151-15M處接收IP分組。接收的分組可以是電形式而不是光形式的，或所述分組可以以光形式被接收然后被轉換為電形式。在該實施方案中，入口節點以電形式存儲所接收的分組。
為了清晰，對于PBS網絡10的操作流的余下描述著重于信息從入口節點151到出口節點181的傳送。信息從入口節點152-15M到出口節點181(或其他出口節點)的傳送基本類似。
如框21所描繪的，從接收的分組形成光突發標簽(即光控制突發)和光有效載荷(即光數據突發)。在一個實施方案中，入口節點151使用統計復用技術來從存儲在入口節點151中的接收的IP(因特網協議)分組形成光數據突發。例如，由入口節點151接收并且必須通過在其到目的地的路徑上的出口節點181的分組可以被組裝成光數據突發有效載荷。
接著，在框22中，具體光信道和/或光纖上的帶寬被預留，以將光數據突發傳送通過PBS網絡10。在一個實施方案中，入口節點151預留通過PBS網絡10的光數據信號路徑中的時隙(即TDM系統的時隙)。該時隙可以是固定持續時間和/或可變持續時間的，在相鄰時隙間具有均勻或非均勻的時間間隔。此外，在一個實施方案中，帶寬被預留一段足以將光突發從入口節點傳送到出口節點的時間。例如，在一些實施方案中，入口、出口和交換節點維護關于所有已被使用和可獲得時隙的更新列表。時隙可以多個波長和光纖上被分配和分布。因此，在不同實施方案中可以是固定持續時間或可變持續時間的預留的時隙(在這里也被稱作TDM信道)可以在一條光纖的一個波長上，和/或可以被分散到多個波長和多條光纖上。
當入口和/或出口節點預留帶寬時，或者當傳送光數據突發后釋放帶寬時，網絡控制器(未示出)更新列表。在一個實施方案中，網絡控制器和入口或出口節點基于可獲得的網絡資源和流量模式使用各種突發或分組調度算法來完成該更新過程。周期性地向所有入口、交換和出口節點廣播的可獲得的可變持續時間TDM信道作為光控制突發在相同的波長上或者在不同的公共的預先選擇的波長上被傳輸過整個光網絡。網絡控制器功能可以駐留在入口或出口節點中的一個中，或者可以分布在兩個或更多個入口和/或出口節點中。
然后，如框23所描繪的，光控制突發、網絡管理控制標簽和光數據突發在預留的時隙或TDM信道中被傳送通過光子突發交換網絡10。在一個實施方案中，入口節點151沿網絡控制器確定的光標簽交換路徑(OLSP)將控制突發傳輸到下一個節點。在該實施方案中，網絡控制器使用在一個或更多個波長上的基于約束的路由協議(例如多協議標簽交換(MPLS))來確定到出口節點的最佳的可獲得OLSP。
在一個實施方案中，在光數據突發之前，在不同的波長和/或不同的光纖上同步地傳輸控制標簽(在這里也被稱作控制突發)。控制突發和數據突發之間的時間偏移允許每個交換節點處理標簽并配置光子突發交換機，以便在相應的數據突發到來之前適當地進行交換。使用在這里，數據光子突發交換機是指不使用O-E-O轉換的快速光交換機。
在一個實施方案中，入口節點151隨后將光數據突發同步地傳輸到交換節點，在交換節點處光數據突發經歷少量或不經歷時間延遲，并且在每個交換節點內不經過O-E-O轉換。總是在傳輸相應的光數據突發之前發送光控制突發。
在一些實施方案中，交換節點可以執行控制突發的O-E-O轉換，以便節點可以提出和處理被包括在標簽中的路由信息。此外，在一些實施方案中，在相同的用于傳播標簽的波長上傳播TDM信道。可替換地，可以使用不同的調制格式在相同的光纖的相同波長上調制標簽和有效載荷。例如，可以使用不歸零(NRZ)調制格式來傳輸光標簽，而使用歸零(RZ)調制格式來傳輸光有效載荷。以類似的方式將光突發從一個交換節點傳輸到另一個交換節點，直到光控制突發和光數據突發在出口節點181處被終止。
剩余的操作集(set)與出口節點操作有關。在框24中，一旦接收到數據突發，出口節點將數據突發分解以提取IP分組或以太網幀。在一個實施方案中，出口節點181將光數據突發轉換成出口節點181可以處理的電信號，以恢復每個分組的數據分段。如判決框25所描繪的，在這一點操作流程取決于目標網絡是否是光WAN或LAN。
如果目標網絡是光WAN，在框26形成新的光標簽和有效載荷信號。在該實施方案中，出口節點181準備所述新的光標簽和有效載荷信號。然后，在框27中新的光標簽和有效載荷信號被傳輸到目標網絡(在這種情況下即WAN)。在該實施方案中，出口節點181包括光接口，以將光標簽和有效載荷傳輸到光WAN。
但是，如果在框25中確定目標網絡是LAN，邏輯前進到框28。因此，所提取的IP數據分組或以太網幀被處理，并與相應的IP標簽組合，然后被路由到目標網絡(在這種情況下即LAN)。在該實施方案中，出口節點181形成這些新的IP分組。然后，如框29所示，新的IP分組被傳輸到目標網絡(即LAN)。
PBS網絡可以通過TDM信道提供的額外的靈活性達到增加的帶寬效率。盡管上述示例性實施方案包括具有將多個LAN耦合到光WAN主干網的入口、交換和出口節點的光MAN，但是在其他實施方案中，網絡不一定要是LAN、光MAN或WAN主干網。即，PBS網絡10可以包括多個相對小的網絡，相對小的網絡耦合到相對大的網絡，所述相對大的網絡又耦合到主干網絡。
圖3根據本發明的一個實施方案，示出在光子突發交換網絡10(圖1)中被用作交換節點的模塊17。在該實施方案中，模塊17包括光學波分解復用器組301-30A，其中A代表用于將有效載荷、標簽和其他網絡資源傳播到所述模塊的輸入光纖的數量。例如，在該實施方案中，每條輸入光纖可以載送一組C種波長(即WDM波長)，盡管在其他實施方案中輸入光纖可以載送不同數量的波長。模塊17還包括N×N的光子突發交換機組321-32B，其中N是每個光子突發交換機的輸入/輸出端口的數量。因此，在該實施方案中，每個光子突發交換機中的波長的最大數量為A·C，其中N≥A·C+1。對于N大于A·C的實施方案來說，額外的輸入/輸出端口可以被用來將光信號循環回來以進行緩沖。
此外，盡管光子突發交換機321-32B被示為分開的單元，但是它們可以被實現為使用任何合適的交換機體系結構的N×N光子突發交換機。模塊17還包括光學波分解復用器組301-30A、光-電信號轉換器組36(例如光檢測器)、控制單元37以及電-光信號轉換器組38(例如激光器)。控制器單元37可以包括一個或更多個用于執行軟件或固件程序的處理器。下面描述了控制單元37的進一步細節。
模塊17的該實施方案的部件以如下方式互連。光學波分解復用器組301-30A連接到一組A條光纖，所述輸入光纖傳播來自光子突發交換網絡10(圖10)的其他交換節點的輸入光信號。光學解復用器的輸出導線(lead)連接到一組B個核心光交換機321-32B，并且連接到光信號轉換器36。例如，光學解復用器301具有B條輸出導線連接到光子突發交換機321-32B的輸入(即光學解復用器301的一條輸出導線連接到每個光子突發交換機的一條輸入導線)，并且具有至少一條輸出導線連接到光信號轉換器36。
光子突發交換機321-32B的輸出導線連接到光學復用器341-34A。例如，光子突發交換機321具有A個輸出導線連接到光學復用器341-34A的輸入導線(即光子突發交換機321的一個輸出導線連接到每個光學復用器的一個輸入導線)。每個光學復用器的輸入導線也連接到電-光信號轉換器38的輸出導線。控制單元37具有輸入導線或端口連接到光-電信號轉換器36的輸出導線或端口。控制單元37的輸出導線連接到光子突發交換機321-32B的控制導線和電-光信號轉換器38。
根據本發明的其他方面，提供了用于PBS網絡的動態路由OLSP調度機制，所述動態路由OLSP調度機制采用了對基于GMPLS架構(framework)的信令擴展。在圖4中示出用于PBS網絡的基于GMPLS的控制方案的總概，其中，可以根據一個實施方案實現信令擴展。以GMPLS協議套(suite)開始，GMPLS協議中的每一個都可以被修改或擴展，從而在仍然采用GMPLS協議的各種流量工程任務的同時，支持PBS操作和光學接口。完整的PBS層體系結構包括在PBS MAC層401之上的PBS數據服務層400，PBS MAC層401在PBS光子學層(photonics layer)402之上。已知基于GMPLS的協議套(由圖4中的框403指示)包括配置(provisioning)組件404、信令組件405、路由組件406、標簽管理組件407、鏈路管理組件408以及保護和還原(restoration)組件409。在一些實施方案中，這些組件被修改，或者已添加了支持PBS層400-402的擴展。此外，在該實施方案中，基于GMPLS的套403還被擴展為包括操作、監管、管理和配置(OAM&P)組件410。關于GMPLS體系結構的進一步信息可以在http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-ccamp-gmpls-architecture-07.txt上找到。此外，基本GMPLS信令的功能描述可以在http://www.ietf.org/rfc/rfc3471.txt上找到。
根據本發明的一個方面，信令組件405可以包括專用于PBS網絡的擴展，例如突發開始時間、突發類型、突發長度和突發優先級等。如下面更詳細地描述的，公開了GMPLS信令擴展，以使預留調度能夠使用RSVP-TE(預留協議——流量工程)協議。可以基于公知的鏈路管理協議(LMP)(當前只支持SONET/SDH網絡)以及所添加的用于支持PBS網絡的擴展來實現鏈路管理組件408。例如，保護和還原組件409可以被修改，以覆蓋PBS網絡。關于LPM的進一步信息可以在http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-ccamp-lmp-09.txt上找到。
標簽管理組件還可以被修改，以支持PBS控制信道標簽空間。在一個實施方案中，在控制信道信號經過O-E轉換后，執行標簽操作。PBS網絡的入口節點作為標簽邊緣路由器(LER)，而交換節點作為標簽交換路由器(LSR)。出口節點的作用類似于出口LER，不斷的為PBS網絡提供標簽。入口節點可以提議要在它所連接的光路段上使用的標簽，但是下游交換節點將是最終選擇標簽值的節點，它潛在的拒絕所建議的標簽并選擇它自己的標簽。通常，也可以由邊緣或交換節點向它的下游交換節點建議標簽列表。該組件可以有力地增加控制信道上下文(context)獲取速度(通過執行預建立的標簽查找，而不是必須恢復整個上下文)。標簽配置所使用的進一步細節在同時待審的美國專利申請No.(律師案卷號No.42P16847)。
為了在跳和跨度受約束的網絡(例如企業網絡)中能夠使用PBS連網，將基于GMPLS的協議套擴展為在入口/出口節點和交換節點都識別PBS光學接口是有益的。在基于GMPLS的架構下，PBS MAC層被調整(tailor)為執行不同的PBS操作的同時，仍然包括用于粗粒度(從幾秒到幾天或更長)光學流的控制突發交換的基于LPMS的流量工程特征和功能，所述粗粒度光學流是通過使用預留協議建立的并且由PBS標簽來代表。
本發明的一個重要方面涉及標簽信令，通過標簽信令對粗粒度光路進行端到端的信號發送，并且為所述粗粒度光路指派獨特的PBS標簽。PBS標簽僅具有光路段意義(significance)，而不具有端到端意義。圖5中示出事例性PBS標簽格式500以及它的對應字段，在下面討論了其對應字段的進一步細節。用于光路建立、拆撤(tear down)和維護的PBS標簽信令是通過IETF(因特網工程任務組)資源預留協議-流量工程(RSVP-TE)的擴展來完成的。關于具有RSVP-TE擴展的GMPLS信令的更多信息可以在http://www.ietf.org/rf/rfc3473.txt上找到。
標識數據突發輸入光纖、波長和光路段、光信道間距的PBS標簽被用在控制路徑上，以使人們能夠作出對網絡資源的軟預留請求(通過對應的Resv消息)。如果所述請求得到滿足(通過Path消息)，沿所選擇的光路的每個交換節點交付(commit)所請求的資源，并且用適當的段到段標簽建立光路。每個交換節點負責通過信令機制更新初始PBS標簽，向之前的交換節點指示用于它的光路段的標簽。如果所述請求不能得到滿足或發生錯誤，描述該狀況的消息被發送回發起者(originator)，以采取適當的動作(選擇另一個光路特性)。因此，通過信令實現PBS標簽使用于控制突發處理的高效MPLS類型查找能進行。在每個交換節點處對控制突發的處理改進降低了控制和數據突發之間所需的偏移時間，導致提高的PBS網絡吞吐量(throughput)以及降低的端到端延時。
除了由PBS控制處理器執行的軟件塊之外，還存在支持此處描述的PBS連網操作的幾個其他關鍵組件。鏈路管理組件408負責提供例如鏈路上行/下行、光損耗等的PBS網絡傳送鏈路狀態信息。該組件在控制信道上運行其自己的鏈路管理協議。在一個實施方案中，擴展IETF鏈路管理協議(LMP)協議，以支持PBS接口。當鏈路管理組件報告鏈路失效時，鏈路保護和還原組件409負責基于各種用戶定義的準則計算在各個交換節點間的光學路徑(optical path)。OAM&P組件410負責執行各種監管任務，例如設備供應。
此外，路由組件406提供路由信息，以建立控制和數據突發路徑到它們的目的地的路由。對于具有無緩沖交換結構的PBS網絡來說，該組件還通過提供用于減少競爭的備用路由信息，從而在使PBS成為更可靠的傳送網絡中扮演重要角色。
本發明的標簽信令方案通過減少處理已發信號光路所需的時間量來減少PBS偏移時間。這是通過將基于GMPLS的架構擴展為使用PBS標簽空間中定義的獨特的標簽來標識PBS網絡中的每個光路段來實現的。通過允許處理控制突發的PBS交換節點中的控制接口單元基于用來執行快速和高效查找的標簽信息來查找相關物理路由信息和其他相關處理狀態，對PBS標簽的使用加速了PBS控制突發處理。因此，除其他以外，在一次查找操作中，每個PBS交換節點已經訪問了以下相關信息1)要將控制突發發送到的后一跳地址；2)關于流出的光纖和波長的信息；3)如果工作在基于標簽的模式下，在下一段上要使用的標簽；以及4)為具體輸入端口和波長更新調度要求所需的數據。
參照圖5，在一個實施方案中，PBS標簽500包括五個字段，這五個字段包括輸入光纖端口字段502、輸入波長字段504、光路段ID字段506、光信道間距(Δ)字段508以及預留的字段510。輸入光纖端口字段502包括8位字段，指定由標簽(標簽自身由控制波長所載送)所標識的數據信道的輸入光纖端口。輸入波長字段504包括32位字段，描述在由輸入光纖端口字段502所指定的輸入光纖端口上使用的輸入數據波長，并且在下面將進一步描述該字段。光路段ID字段506包括16位字段，描述在具體的波長和光纜上的光路段ID。光路段ID是預定義的值，是基于PBS網絡拓撲結構確定的。信道間距字段508包括4位字段，用于結合下面定義的變量Δ標識信道間距(即相鄰光信道間的分隔)。出于實現專用的目的以及未來的擴充，預留的字段510被預留。
在一個實施方案中，使用針對單精度浮點格式的IEEE(電氣與電子工程師學會)標準754來表示輸入波長。將32位字(word)分割成1位符號指示符(sign indicator)S、8位偏移指數e以及23位小數。由下式給出這種格式和實數表示之間的關系 等式(1)C波段(band)的光信道中的一條具有頻率197.200THz，對應于波長1520.25nm。該信道通過設置s＝0，e＝134，f＝0.540625來表示。相鄰信道分隔可以是50GHz、100GHz、200GHz或其他間距。對于50GHz的信道分隔來說，可以記作Δ＝0.05＝1.6·2-5(s＝0，e＝122，f＝0.6)。因此，第n條信道的頻率由下式給出f(n)＝f(1)-(n-1)·Δ等式(2)因此，根據等式(2)，光信道頻率由n和Δ的具體值給出，Δ的具體值可以作以初始網絡建立的一部分給出。例如，使用標準ITU-T(國際電信聯盟)網格(grid)C和L波段，n被限制為249，對應于光學頻率184.800THz。但是，也可以使用等式(2)定義在上面提到的范圍或其他波長范圍(例如約為1310nm的波長帶)之外的其他光信道頻率。
圖6中示出如何在基于GMPLS的PBS網絡6500中實現PBS標簽500的操作。可以包括多種網絡類型中一種(例如企業網)的網絡600包括四個被標記為B、C、E和F的PBS交換節點，以及兩個被標記為A和D的邊緣節點。在一端網絡600耦合到LAN或WAN網絡602，并且在另一端網絡600耦合到LAN或WAN網絡604，其中節點A和D工作為邊緣節點。對于下面的實施例來說，希望將流量從網絡602路由到網絡604。因此，邊緣節點A(即源節點)工作為入口節點，而邊緣節點D(即目的節點)工作為出口節點。
如圖6中所示，各個交換節點B、C、E和F通過光路段LP1-LP13耦合。光路段(lightpathsegment)包括經由任何相鄰節點間的光纖的光學連接。光路包括在源和目的節點間穿行的光學路徑，并且一般包括多個光路段的串聯。在下面討論的示出實施例中，源節點(入口節點A)和目的節點(出口節點D)間的光路中的一條包括光路段LP1、LP4和LP6。
如在圖6中進一步示出的，示例性PBS標簽A-B-0和A-B-1分別在時刻t0和t1被指派給節點A和B間的路徑；標簽B-C-0和B-C-1在時刻t0和t1被指派給節點B和C間的路徑；標簽C-D-0和C-D-1在時刻t0和t1被指派給節點C和D間的路徑。為了簡化，將光路段LP1、LP2、LP3、LP4、LP5和LP6的光路段ID分別定義為0x0001、0x0002、0x0003、0x0004、0x0005和0x0006。根據PBS網絡之前描述的方面，特定的LSP可以包括采用單個波長或不同波長的光路段。例如，在示出的實施例中，標簽A-B-0定義使用頻率197.2THz(Ox08683FDl)，標簽B-C-0定義使用頻率196.4THz(0x08682767)，標簽C-D-0定義使用頻率195.6THz(0x08680EFD)。在從A到D的路途中，信令分組以光路上逐段為基礎(即LP1、LP4和LP6)請求資源預留。例如，邊緣節點請求資源，以創建所選擇光路的粗粒度預留。在第一光路段上，交換節點B檢查它是否具有足夠的資源來滿足該請求。如果它不具有這些資源，則它向該請求的發起者發送回錯誤消息，以便發起者采取適當的動作，例如發送另一個請求，或選擇另一條光路。如果它具有足夠的資源，它對這些資源作出軟預留，并將預留請求轉發到下一交換節點，在下一交換節點中重復所述操作，直到到達目的節點D。當D接收到軟預留請求時，它檢查它是否可以被滿足。
為了支持預留信令，實現采用對資源預留協議——流量工程(RSVP-TE)的擴展的信令機制。一般來說，如IETF RFC 2205中所指明的，RSVP-TE協議本身是RSVP協議的擴展。RSVP被設計為使通信會話(多播或單播)的發送者、接收者以及路由器能夠相互通信，從而建立必要的路由器狀態以支持各種基于IP的通信服務。RSVP通過目的地址、傳輸層協議類型和目的端口號來標識通信會話。RSVP不是路由協議，而僅僅用于沿潛在的路由預留資源，所述主要路由在常規實踐中是由路由協議選擇的。
圖7示出用于多播會話的RSVP的實施例，所述多播會話包括一個流量發送者S1以及三個流量接收者RCV1、RCV2和RCV3。圖7中的圖示出一般的(general)RSVP操作，該RSVP操作也可以應用于單播會話。在發送者S1和接收者RCV1、RCV2、RCV3之間發送的上游消息700和下游消息702經由路由組件(component)(例如交換節點)R1、R2、R3和R4被路由。RSVP使用的主要消息是源自流量發送者的Path消息和源自流量接收者的Resv消息。Path消息的主要作用首先是沿路徑在每個路由器中安裝反向路由狀態(reverse routing state)，并且其次是向接收者提供關于發送者流量和端到端路徑的特性的消息，以便接收者可以作出適當的預留請求。Resv消息的主要作用是沿發送者和接收者之間的分布樹將預留請求載送到路由器。
連接創建請求是經由Path消息發出的。在圖8a-c中示出，根據本發明的實施方案的具有信令擴展的Path消息800的細節。為了清晰，Path消息800僅示出與此處描述的預留信令機制相關的字段；應該理解，Path消息還可以包括由RSVP-TE協議所指定的額外的字段。仍是為了清晰，以粗體字示出增加或添加到標準RSVP-TE數據結構中的字段。最后，被包括在([...])中的對象是可選的。
所示出的Path消息800的對象包括Common Header(公共頭部)802、可選的Integrity(完整性)對象804、Session(會話)對象806、RSVP_Hop(RSVP跳)對象808、Time_Value(時間值)對象810、可選的Explicit_Route(明確路由)對象811、通用的PBS_Label_Request(PBS標簽請求)對象812、可選的Label_Set(標簽集)對象814、可選的Admin_Status(監管狀態)對象816、Destination_PBS_address(目的PBS地址)對象818、Source_PBS_address(源PBS地址)對象820、可選的Policy_Data(策略數據)對象822以及發送者描述符對象824。
可選的Integrity對象804載送用于認證起始節點和驗證RSVP消息的內容的加密數據。會話對象806包括IP目的地址(Dest Address)、IP協議ID以及某些形式的通用目的端口，用于定義供其他對象遵循的具體會話。在一個實施方案中，標識因特網協議版本4(IPv4)會話的信息被存儲在會話對象806中。可選地可以采用因特網協議版本6(IPv6)。
RSVP_Hop對象808載送發送(在節點鏈中最新的)消息的RSVP支持節點的IP地址以及邏輯流出接口句柄(handle)LIH。下游消息的RSVP_Hop對象被稱為PHOP(“前一跳”)對象，而下游的RSVP_Hop對象被稱為NHOP(“后一跳”)對象。因此，在本文中PHOP RSVP_Hop對象被標記為808P，而NHOP RSVP_Hop對象被標記為808N。
在常規實踐中，Time_Value對象810包括消息創建者使用的用于刷新周期(refreshperiod)的值。但是，根據本發明的原理，所述對象被用來儲存指明OLSP預留的開始和結束的時間值。
信令協議還支持明確路由。這通過明確路由對象811完成。此對象封裝組成明確地路由的路徑的跳的串聯。使用此對象，可以不依賴常規IP路由來預先確定標簽交換RSVP-MPLS流使用的路徑。明確地路由的路徑可以以監管的方式被指定，或基于QoS(服務質量)和策略要求、考慮主流網絡的狀態由合適實體自動地計算。總之，路徑計算可以是控制驅動或數據驅動的。
圖9中示出根據一個實施方案的通用PBS_Label_Request對象812格式的細節。所述對象的格式包括長度(length)字段900、Class-Num(分類號)字段902、C-Type(C類型)字段904以及對象內容906。Class-Num字段902和C-Type字段904中的值都是一旦協議通過標準途徑就被標準化的恒定值。在一個實施方案中，對象內容906包括具有圖5中示出并且在上文中描述的格式的PBS標簽。
Label_Set對象814被用來限制下游節點對可接受標簽集的標簽選擇。此限制以每跳為基礎來應用。RFC 3271討論在光領域中標簽集有用的四種情況。第一種情況是末端裝置只能在較小的具體的波長/波段集上傳輸信號。第二種情況是存在接口序列，所述接口不能支持波長轉換(不支持CI)，并且要求在跳序列或者甚至整個路徑上都端到端地使用相同波長。第三種情況是希望限制被執行的波長轉換的數量，以減少光信號的失真。最后一種情況是鏈路的兩端支持不同的波長集。
Label_Set對象814被用來限定可以用于兩個對等節點(peer)間的特定LSP的標簽范圍。Label_Set的接收者必須限定它選擇的標簽是Label_Set 814中指明的一個。與標簽非常類似，Label_Set 814可能出現在多個跳中。在這種情況下，每個節點可能基于流入Label_Set和節點的硬件能力來生成它自己的流出Label_Set。人們希望此情況是對于具有不支持轉換(不支持CI)的接口的節點的規范(norm)。Label_Set 814的使用是可選的；如果沒有不存在Label_Set 814，則來自有效標簽范圍的所有標簽都可以被使用。從概念上來說，缺乏具體Label_Set的對象暗指值為{U}的Label_Set對象，即所有有效標簽的集合。
Admin_Status對象816被用來向沿路徑的每個節點通知LSP的狀態。每個節點基于局部策略和對應的流出傳播消息來處理狀態信息。所述對象可以被插入到Path消息或Resv消息中，這由入口節點(對于Path消息來說)或出口節點(對于Resv消息來說)來決定。
Destination_PBS_Address對象818包括目的節點(即出口節點)的IP地址。如上面所討論的，此信息可以被提供在會話對象中；為了清晰，它在圖8a中被示出為單獨的數據。類似地，Source_PBS_Address對象820包括源節點(即入口節點)的IP地址。
在圖8a和8b中分別示出用于單向和雙向PBS光路徑的發送者描述符824的進一步細節。圖8a示出包括發送者模板(template)對象826和PBS_Sender_TSpec對象828的單向發送者描述符824A。除了發送者模板對象826和PBS_Sender_TSpec對象828以外，雙向發送者描述符824B還包括上游標簽830。
圖10a和10b根據一個實施方案示出Resv消息1000的各種對象。如常規的RSVP實踐，接收節點響應于Path消息發出Resv消息。因此，Resv消息1000與Path消息800共享很多對象，包括公共頭部802、Integrity對象804、Session對象806、RSVP_Hop對象808、Time_Value對象810、Admin_Status對象816以及Policy_Data對象822。此外，Resv消息1000還包括預留配置對象1004、Style(樣式)對象1006以及流描述符對象1008。
Resv_Confirm(預留確認)對象1004保持用來確認對于對應PBS資源的預留的數據。資源預留的進一步細節在下面描述。Style對象1006包括標識預留樣式的數據，即FF(固定過濾器——不同的預留和明確的發送者選擇)、SE(共享的明確——共享的預留和明確的發送者選擇)以及WF(通配符過濾器——共享的預留和通配符發送者選擇)。
流描述符1008包括用于描述數據流的對象。這些對象包括PBS_Flowspec(PBS流說明)1010、Filter_Spec(過濾器說明)1012以及Generalized_PBS_Label(通用PBS標簽)1014。
圖11中示出被用來請求刪除連接的PathTear(路徑拆撤)消息。PathTear消息1100包括從Path消息800推斷(corollary)出來的對象。這些對象包括公共頭部802、可選的Integrity對象804、Session對象806、RSVP_Hop對象808，和可選的Admin_Status 816以及發送者描述符824。
圖12中示出響應于PathTear消息1100發出的ResvTear消息1200。ResvTear消息1200包括公共頭部802、可選的Integrity對象804、Session對象806、RSVP_Hop對象808，以及可選的Admin_Status 816、Style對象1006和流描述符1200。
PBS_Sender_TSpec對象828和PBS_Flowspec對象1010采用公共格式。每個對象包括長度字段1300、Class-Num字段1302、C-Type字段1304、對象內容1306、預留的字段1308和帶寬百分比(帶寬％)字段1310。PBS_Sender_TSpec對象828和PBS_Flowspec對象1010可以由它們各自的Class-num/C-Type值識別。帶寬百分比字段1310的值代表帶寬的量，它被中間節點表示為在給定光路段上可獲得帶寬的百分比。中間節點(例如交換節點)將該百分比歸一化為它的向外鏈路的可獲得帶寬。這使每個交換節點都能夠針對所有流入的標簽請求構建它的帶寬分配表，并且確定它是否可以滿足每個帶寬請求。
在一個被稱為PBS覆蓋式路由(overlay routing)的實施方案中，使用與常規分組路由(例如IP網絡中)相似的逐跳路由確定方案來預留光路。參照圖14a和14b的流程圖，根據PBS覆蓋式路由的一個實施方案，在光路預留過程中執行的操作和邏輯如下進行。過程在框1400中開始，其中每個交換節點構建定義到其他節點的可獲得路由的“固定”路由樹(以表的方式實施)，所述路由樹是基于該路由樹被構建時的網路拓撲來構建的。本質上，每個路由對應于跨越串聯的一個或多個(相鄰節點間的)跳的光路，遍歷所述一個或更多個跳以將數據從維護(maintain)路由數據的交換節點傳輸到一個或更多個目的(邊緣)節點。
例如，在圖15中示出路由樹1500B，所述路由樹1500B圖示說明被包括在固定拓撲路由樹表中的示例性路由數據集。在該實施方案中，交換節點B、C、E和F中的每一個都被模擬為分別的路由器RB、RC、RE和RF，而邊緣節點A和D被分別模擬為EA和ED。路由樹1500B圖形化地描繪了從路由器RB(即交換節點B)到達邊緣節點EA和ED的必須的跳。沿每條“分支”的末端節點(也被稱為“葉(leaf)”節點)代表目的，而頂端節點(在該實例中是RB)代表路由樹的“根(root)”。一般來說，在路由樹中不包括循環的或迂回的路由，因為這樣的路由十分低效。例如，不應該包括交換節點C和邊緣節點D間跨越RC-RE-RB-RF-RD的路由，盡管可能這是節點C和D間的可能的路由。分別在路由器RC、RE、RF處構建對應于路由樹1500C、1500E和1500F的類似的路由表。在聯網領域中這種構建路由樹的技術是眾所周知的。
在構建了路由表樹之后，連續的網絡操作已準備好被執行。在這些操作期間，試圖通過使用以逐跳為基礎路由的資源預留消息來調度光路，其中最終路由配置被確定為優選的路由準則(例如最短路由)結合當前資源可獲得性的函數。
如啟動框(start block)1401所標識的，過程開始于源節點。在該實施方案中，希望將流量從源或入口邊緣節點A路由到目的出口邊緣節點B。在框1402中確定將預留消息路由的后一跳。一般來說，邊緣節點只知道相鄰的交換節點，并且不需要知道關于網絡拓撲的進一步的任何信息。因此，將在不考慮下游資源可獲得性的情況下執行對第一跳的后一跳節點的確定。在一個實施方案中，邊緣節點維護與下面描述的交換節點資源預留表(圖17)相似的資源預留表，除了給定預留記錄僅包括與流出流量預留或流入流量預留相關的信息之外。因為流出流量預留具有在后一跳(下游節點)的推斷的流入流量預留，并且流入流量預留具有在前一跳(上游節點)的推斷的流出流量預留，所以邊緣節點(并且實際上所有節點)知道相鄰節點間共享的光鏈路(光路段和波長)的可獲得性。最終結果是，基于源節點和第一條節點間光鏈路的可獲得性確定第一后一跳。
然后，在框1403中，生成第一Path消息，所述第一Path消息包括用于作出后一跳的預留的嵌入式PBS標簽。在該實施方案中，第一后一跳是路由器RB使用光路段LP1。圖16示出示例性Path消息1600的細節，所述Path消息1600與資源預留過程的第一關對應。目的PBS地址818包括目的節點D的IP地址，而源PBS地址820包括源節點A的IP地址。因為最近轉發該消息的節點是源節點A，所以RSVP_Hop對象808P包括節點A的IP地址。
指明第一跳的光路段和波長的信息被包括在儲存于標簽集814中的標簽A-B-LP1λ1中，所述標簽集814位于通用PBS標簽請求對象812之下。每個標簽包括標識如下內容的信息用于接收節點的輸入光纖端口(例如交換節點B的輸入光纖端口1)、用于在耦合到輸入光纖端口的光纖上傳輸數據信號的輸入波長(195.6THz)(注意，如上面所討論的，輸入波長實際被確定為輸入波長字段504和Δ字段508中的值的函數——出于圖示說明的目的，在這里使用具體值)、耦合在發送和接收節點間的光路的光路段ID(例如LP1)。
如上面所討論的，要作出的預留包括對應于未來對虛擬網路鏈路的調度使用的時隙(time slot)預留，所述虛擬網路鏈路包括由多條串聯的光路端組成的光路。因此，對應于Time_Values對象810、包括對應的預留時隙的開始和結束時間的時間段數據被分別儲存在開始時間對象810A和結束時間對象810B中。出于圖示說明的目的，開始時間描繪12:00:000(即中午12點)和12:00:001(中午12點之后100毫秒)；在實際實現中，也可以在相同字段或額外的字段中包括日期信息。
明確路由信息可以被包括在Explicit_Route對象811中。在該實例中，Explicit_Route811包括0，指示沒有定義明確路由。
根據本發明的另一個方面，可以定義對用于組成給定光路的光路段的使用的預留，以便僅使用信道帶寬的一部分。如上面所討論的，定義用于預留的帶寬百分比的信息可以被存儲在發送者描述符對象824的帶寬百分比字段1310中。消耗比給定資源可獲得的總帶寬少或相等的資源預留請求被接受，而要消耗不可獲得帶寬的請求被拒絕。
一旦Path消息被創建，它被發送到后一跳。接下來的操作和邏輯集以如開始和結束循環框1404和1405所指示的循環方式被執行，開始于交換節點B，所述B交換節點包括光路的入口側的第一交換節點。開始和結束循環框1404和1405間定義的操作是針對每個交換節點以迭代方式執行的，直到已經評估了最后的光路段的可獲得性。使用在這里，術語“當前節點”標識正在一節點上執行操作，所述節點的評估的光路段被接收到。術語“下一節點”代表光路段鏈中的下一節點，而“前一節點”代表在當前節點之前被評估的節點。當邏輯從結束循環框1405循環回開始循環框1404時，下一節點成為當前節點。
在框1406中，在接收節點上處理Path消息，以基于Path消息對象和嵌入式PBS標簽提取目的地址和對應的對該節點的資源預留請求。例如，在該點處，交換節點B已經接收到資源預留請求，要求在時隙12:00:000到12:00:001期間在頻率195.6THz處為光路段LP1預留信號帶寬的30％。接著，基于該節點的路由樹表中定義的到目的節點的最佳可獲得路由確定后一跳。通常地，最佳可獲得路由將與具有最短路徑的路由匹配。在該實施例中，路由RB(交換節點B)和邊緣節點ED(目的節點)間的最短路徑跨越RB-RC-ED。因此，后一跳為RC，或交換節點C。
一旦作出最佳可獲得路由的后一跳，則可以在判決框1408中確定后一跳是否具有足夠的資源來滿足預留請求。例如，將基于光纖鏈路(光路段)和波長的組合來確定針對該時隙是否可獲得足夠的帶寬百分比。因此，在判決框1408將確定是否光路段LP3或LP4中的任一段可以支持所請求的預留。可以基于被包括在當前節點的資源預留表中的信息來確定可獲得性信息，如下面所描述的。
對足夠資源的指示意味著指定的資源(即在后一跳節點處接收的在該光路段的波長上的帶寬請求)在之前指定時間段的任意一部分中沒有被調度使用過。在一個實施方案中，可以基于儲存在每個節點處的資源預留查找表確定該信息，如圖17a中示出的資源預留表1700所示例的。資源預留表包括與對節點提供的各種傳輸資源的“軟”(已被請求，但是還沒有被確認的)和“硬”(已被確認)預留相關的數據。預留表1700包括多個欄目(column)，在欄目中數據成行(row)儲存，其中給定行的數據被稱為“記錄”，并且給定記錄的欄目包括數據字段。所述欄目包括可選的關鍵字(Key)欄目1702、輸入光纖端口欄目1704、輸入波長欄目1706、可選的輸入光路段ID欄目1708、、開始時間欄目1716、結束時間欄目1718、帶寬百分比欄目1720和狀態欄目1220。
一般來說，關鍵字欄目1702被用于儲存每條記錄的獨有的標識符(關鍵字)，使能(enable)記錄的快速檢索，并保證記錄的獨有性。在一個實施方案中，關鍵字包括與Path消息的會話對象806對應的信息。在另一個實施方案中，關鍵字由對應于PBS標簽的字段中(即輸入光纖端口欄目1704、輸入波長欄目1706以及光路段ID欄目1708中)的數據的組合導出。這使能響應于對包括具體PBS資源分配請求的控制突發的處理，對預留項的快速查找。
與流入鏈路參數相關的數據被儲存在輸入光纖端口欄目1704、輸入波長欄目1706以及可選的輸入光路段ID欄目1708中，而與流出鏈路參數相關的數據被儲存在輸出光纖端口欄目1710、輸出波長欄目1712中以及可選地儲存在輸出光路段ID欄目1714中。每個交換節點都通過分別的I/O端口耦合到兩條或更多條光纖鏈路。例如，預留表1700中的示例性數據對應于交換節點B，所述交換節點B包括六個在圖15中被描繪為環繞的數字1-6的網絡輸入/輸出(I/O)端口。輸入光纖端口欄目1704中的值標識由維護該預留表的特定交換節點接收數據所在的I/O端口，而輸出光纖端口欄目1710中的值標識傳輸數據所通過的I/O端口。因此，在一個實施方案中，標識輸入和輸出光路段的數據被分別儲存在輸入光路和輸出光路段ID欄目1714中。
如上面所討論的，給定光路段可以支持用不同波長傳輸的并行的數據流。因此，輸入波長欄目1706被用來為給定預留記錄標識流入數據要被傳輸的波長，而輸出波長欄目1712被用來標識流出數據要被傳輸的波長。
基于被包括在預留請求消息中的適當信息，為可變持續時間的分別的時隙預留通過每個交換節點的路由路徑。典型地，時隙由開始時間和結束時間定義，對應的數據儲存在開始時間欄目1716和結束時間欄目1718中。在一個實施方案中，開始時間包括從交換節點處理控制突發的時間的偏移。可選地，開始時間可以由PBS數據突發開始時間字段2030(參見下文)指明。
給定預留的結束時間被儲存在結束時間1718中。實際上，結束時間包括從開始時間的偏移，其中所述偏移被選擇，以便整個數據突發可以成功地從源傳輸到目的，而不預留任何不必要的附加的時間或帶寬。典型地，資源預留請求會預留從微秒到毫秒變化的時間量的資源時隙，盡管更長的時隙也可以被預留，例如持續時間從幾分鐘到幾天的“粗粒度”時隙。為了簡單，開始時間欄目1716和結束時間欄目1718示出的時間數據僅反映毫秒級別的。典型地，預留請求的長度被確定為數據有效載荷(即有效載荷的字節數)和傳輸帶寬(例如，1吉比特/秒、10吉比特/秒等等。)。例如，在1吉比特/秒以太網(1GbE)鏈路上，1兆比特的有效載荷要求1毫秒來傳輸(假設沒有開銷)。
用于請求的帶寬百分比，以及之前分配的帶寬百分比被儲存在帶寬百分比欄目1714中。標識未確認(0)和已確認(1)預留的狀態位被儲存在預留狀態欄目1716中。
在一個方面，資源可獲得性是基于對所請求的光路段、輸入波長以及時間段來說的帶寬可獲得性來確定的。注意到，考慮具有與所請求的時間段重疊的時間段并且具有與所請求的資源類似的參數的任何項，包括既用于流入流量又用于流出流量的預留。所述項的帶寬百分比與所請求的帶寬集合在一起。如果帶寬和在相同的開始和結束時間內超過所選擇的閾值(例如100％)，則沒有足夠資源來滿足請求。
回到圖14a的流程圖，如果在后一跳可獲得資源不足，則在框1409中選擇具有新的后一跳的新路由。然后，在判決框1401確定是否對于任意的后一跳，沿到目的節點的可能路由都沒有可獲得的資源。簡要地，框1408、1409以及1410的操作在循環中執行，直到1)對于所請求的時隙，具有足夠資源的后一跳是可獲得的；或者2)不可獲得具有足夠的資源的后一跳。
如果判決框1410的回答是YES(是)，則不可能預留跨越當前后一跳節點的光路。回想到給定節點只可以確定相鄰(后一跳)節點的可獲得性，并且不能看到那些節點以遠的預留。因此，假設存在這樣的情況，路由器RB確定對于所選擇的時隙，在它的路由樹表中沒有可獲得的到目的路由RD的路由。在這種情況下，錯誤消息(例如PathErr消息)被發送回框1411中的前一節點，指示可獲得的資源不充分(即路由不可獲得)。如繼續框1412所指示，響應邏輯上倒退路由過程，將它返回到前一節點(在此實施例中，所述節點是對應于源節點的路由器RA)。因此，重復框1402和1403的操作，來選擇新的后一跳。在這種情況下，僅有的可獲得的后一跳是邊緣節點ED。
如果存在足夠資源來滿足后一跳的預留請求，邏輯前進到框1412，在所述框1412中作出對當前光路段的軟預留。在一個實施方案中，通過設置新記錄的狀態位為“0”，軟預留被儲存在預留表1700中。
接下來，在判決框1414中確定是否已經到達目的節點。如果已經到達，則邏輯前進到圖14b中示出的流程圖的下一部分。如果沒有到達，則邏輯前進到框1416，其中，為下一個光路段更新要用于后一跳的Path消息和嵌入式PSB標簽。現在，如果可應用的話，可應用標簽將參考用于光路路由中下一光路段的光路段ID，包括新輸入光纖端口和波長值。Path消息的RSVP_Hop對象808將被更新，以反映節點B現在是PHOP節點。
然后根據結束循環框1405，包括已更新標簽的資源預留請求通過信令機制被轉發到下一個下游節點。然后如上面所討論的，以迭代的方式重復框1406、1408、1409、1410、1411、1412、1413、1414以及1416中的操作，直到到達目的節點，導致判決框1415的YES結果。
接下來，我們前進到圖14b中示出的流程圖的部分，這部分代表預留請求的上游部分。在這一點，如開始框1420所描繪的，當前節點是目的邊緣節點ED。如前面，類似于向后傳播技術，對于每個沿著所選擇光路的節點重復操作；這些操作由開始和結束循環框1423和1424描繪。在每個節點處使用在框1422中創建的Resv消息以與光路的下游遍歷相反的順序執行所述操作。
圖18中示出與當前狀態對應的示例性Resv消息1800。被包括在Resv消息1800中的很多對象包括與被包括在Path消息1600中的標號類似的對象(包括Session對象806、以及開始和結束時間對象810A與810B)相類似的值。如上面所討論的，Resv消息包括流描述符1008，所述流描述符1008包括PBS_Flowspec 1010、Filter_Spec 1012以及Generalized_PBS_Label 1014。以與Path消息1600的PBS_Sender_Tspec 828類似的方式，PBS_Flowspec 1010包括過濾器字段1310的值30％。此外，Generalized_PBS_Label 1014具有與上面討論的通用PBS標簽500類似的形式。在該實例中，對應于光路段LP6的PBS標簽C-D-0包括嵌入式標簽的第一種形式。
創建初始Resv消息后，邏輯前進到由開始和結束循環框1423與1424描繪的循環操作。循環中的第一步操作發生在框1426中，其中，用于當前節點的軟件預留被更新到硬預留，并且交付相應的資源。這通過將預留狀態欄目1716中的值從“0”(軟，即未確認的)變到“1”(硬，即確認的，指資源被交付)來反映。
接著框1426的操作，在判決框1428確定是否已經到達源節點。如果已經到達，則過程完成，并且光路上的所有段被預留，以供后續調度使用。如果沒有到達，則過程前進到框1430，在所述框1430中，更新用于下一個光路段的Resv消息和PBS標簽。然后，針對下一(現在是當前的)交換節點重復過程本身，直到到達源節點。在這一點，沿光路的所有節點都將具有硬(即確認的)預留，并且整個光路將被調度，以供在被包括在預留表中的指定的時隙期間使用。
如圖6中描繪的標簽所進一步指示的，用于給定節點對的標簽可以隨著時間改變，以反映光路路由或網絡拓撲中的改變。考慮t0和t1時刻的PBS標簽值。在t0時刻，PBS標簽指示LP1到LP4到LP6的光路路由，分別使用197.2THz、196.4THz以及195.6THz的波長。相反，在t1時刻，路由路徑和頻率的部分已經改變，例如光路路由是LP1到LP4到LP5，使用197.2THz、195.6THz以及195.6THz的波長。
在一個實施方案中，可以使用PBS控制突發而不是GMPLS標簽來執行動態路由。使用PBS控制突發來動態路由減少預留建立的開銷，并且因此可以改進整個網絡帶寬的利用。但是，通過PBS控制突發生成的動態路由不可以應用于要求波長轉換的光路路由。
圖19根據本發明的一個實施方案，示出用于PBS光突發的通用PBS成幀格式1900。通用PBS幀1900包括PBS通用突發頭部1902和PBS突發有效載荷1904(所述有效載荷可以是控制突發或者是數據突發)。圖19還包括PBS通用突發頭部1902和PBS突發有效載荷1904的展開視圖。
PBS通用突發頭部1902對于所有類型的PBS突發是公共的，并且包括版本號(VN)字段1910、有效載荷類型(PT)字段1912、控制優先級(CP)字段1914、帶內信令(IB)字段1916、標簽存在(LP)字段1918、頭部糾錯(HEC)存在(HP)字段1919、突發長度字段1922以及突發ID字段1924。在一些實施方案中，PBS通用突發頭部還包括預留的字段1920和HEC字段1926。下面針對具有32位字的成幀格式描述具體字段的大小和定義；然而，在其他實施方案中，大小、順序以及定義可以不同。
在此實施方案中，PBS通用突發頭部1902是4字頭部。第一個頭部字包括VN字段1910、PT字段1912、CP字段1914、IB字段1916以及LP字段1918。在此示例性實施方案中，VN字段1910是4位字段(例如位0-3)，定義被用來將PBS突發成幀的PBS成幀格式的版本號。在此實施方案中，VN字段1910被定義為第一個字的第一個4位，但是在其他實施方案中，它不需要是第一個4位，在第一個字中，或限于4位。
PT字段1912是定義有效載荷類型的4位字段(位4-7)。例如，二進制的“0000”可以指示PBS突發是數據突發，而二進制的“0001”指示PBS突發是控制突發，并且二進制的“0010”指示PBS突發是管理突發。在此實施方案中，PT字段1912被定義為第一個字的第二個4位，但是在其他實施方案中，它不需要是第二個4位，在第一個字中，或限于4位。
CP字段1914是定義突發的優先級的2位字段(位8-9)。例如，二進制的“00”可以指示普通優先級，而二進制的“01”指示高優先級。在此實施方案中，PT字段1912被定義為第一個字的位8和9，但是在其他實施方案中，它不需要是位8和9，在第一個字中，或限于2位。
IB字段1916是指示PBS控制突發是帶內還是OOB發信號的一位字段(位10)。例如，二進制的“0”可以指示OOB信令，而二進制的“1”可以指示帶內信令。在此實施方案中，IB字段1916被定義為第一個字的位10，但是在其他實施方案中，它不需要是位10，在第一個字中，或限于一位。
LP字段1918是用來指示是否已經針對該光路建立載送此頭部的標簽的一位字段(位11)。在此實施方案中，LP字段1918被定義為第一個字的位11，但是在其他實施方案中，它不需要是位11，在第一個字中，或限于一位。
HP字段1919是用來指示在此控制突發中是否使用頭部糾錯的一位字段(位12)。在此實施方案中，HP字段1919被定義為第一個字的位12，但是在其他實施方案中，它不需要是位12，在第一個字中，或限于一位。未使用的位(位13-31)形成當前未使用并且預留供將來使用的字段1920。
在此實施方案中，PBS通用突發頭部1902第二個字包括PBS突發長度字段1922，所述PBS突發長度字段1922用來儲存等于PBS突發有效載荷1904中字節數目的長度的二進制值。在此實施方案中，PBS突發長度字段是32位。在其他實施方案中，PBS突發長度字段1922不需要在第二個字中，并且不限于32位。
在此實施方案中，PBS通用突發頭部1902第三個字包括PBS突發ID字段1924，所述PBS突發ID字段1924用來儲存用于此突發的標識號。在此實施方案中，PBS突發ID字段1924是由入口節點(例如圖7中的入口節點710)生成的32位。在其他實施方案中，PBS突發ID字段1924不需要在第三個字中，并且不限于32位。
在此實施方案中，PBS通用突發頭部1902第四個字包括通用突發頭部HEC字段1926，所述通用突發頭部HEC字段1926用來儲存糾錯字。在此實施方案中，通用突發頭部HEC字段1926是使用任何合適的公知糾錯技術生成的32位。在其他實施方案中，通用突發頭部HEC字段1926不需要在第四個字中，并且不限于32位。如圖19中所指示，通用突發頭部HEC字段1926是可選的，因為如果沒有使用糾錯，則所述字段可以用全零填充。在其他實施方案中，通用突發頭部HEC字段1926不被包括在PBS通用突發頭部1902中。
PBS突發有效載荷1904對于所有類型的PBS突發是公共的，并且包括PBS專用有效載荷頭部字段1932、有效載荷字段1934以及有效載荷幀校驗序列(FCS)字段1936。
在此示例性實施方案中，PBS專用有效載荷頭部字段1932是PBS突發有效載荷1904的第一部分(即一個或更多個字)。用于控制突發的具體的有效載荷頭部字段1932在下面結合圖20更詳細的描述。類似地，用于數據突發的具體的有效載荷頭部字段1932在下面結合圖20更詳細的描述。典型地，具體的有效載荷頭部字段1932包括用于數據突發相關信息的一個或更多個字段，所述信息可以是此突發本身，或者被包括在與此突發相關聯的另一個突發中(即當此突發是控制突發時)。
在此實施方案中，有效載荷字段1934是PBS突發有效載荷1904的下一個部分。在一些實施方案中，控制突發沒有有效載荷數據，所以此字段可以被省略或包括全零。對于數據突發，有效載荷字段1934可以相對大(例如，包括多個IP分組或以太網幀)。
在此實施方案中，有效載荷FCS字段1936是PBS突發有效載荷1904的下一個部分。在此實施方案中，有效載荷FCS字段1936用于錯誤檢測和/或糾正的一字字段(即32位)。如圖19中所指示，有效載荷FCS字段1936是可選的，因為如果沒有使用錯誤檢測和/或糾正，則所述字段可以用全零填充。在其他實施方案中，有效載荷FCS字段1936不被包括在PBS突發有效載荷1904中。
圖20根據本發明的一個實施方案，示出PBS光控制突發成幀格式2000。為了幫助提高清晰度，圖20包括(前面結合圖19描述的)PBS通用突發頭部1902和PBS突發有效載荷1904的展開視圖，以及當突發是控制突發的部分時PBS有效載荷頭部字段1932(下面描述的)的進一步展開。在該實施例中，PT字段被設置為“01”，以指示突發是控制突發。CP字段被設置為“0”，以指示突發具有普通優先級。IB字段被設置為“0”，以指示突發正在使用OOB信令。LP字段被設置為“0”，以指示不存在用于該控制突發的標簽。
在PBS控制突發的該示例性實施方案中，PBS有效載荷頭部字段1932包括PBS控制長度字段2002；已擴展頭部(EH)字段2006；地址類型(AT)字段2008；有效載荷FCS存在(PH)字段2010；控制信道波長字段2020；數據信道波長字段2022；PBS標簽字段2024；PBS數據突發長度字段2026；PBS數據突發開始時間字段2030；PBS數據突發生存時間(TTL)字段2032；數據突發優先級字段2034；PBS數據突發目的地址字段2038；以及可選的已擴展頭部字段2040。
在該實施方案中，PBS有效載荷頭部1932的第一個字包括PBS控制長度字段2002，所述PBS控制長度字段2002字段用于以字節為單位儲存控制頭部的長度。PBS控制長度字段2002是由控制突發構建器(builder)或控制突發處理器計算的16位字段(位0-15)。在其他實施方案中，PBS控制長度字段2002不需要是第一個字中的第一個16位，或不需要限于16位。在該實施方案中，預留的字段2004(位16-27)被包括在PBS有效載荷頭部1932中。在其他實施方案中，這些位可以用于其他字段。
PBS有效載荷頭部1932的第一個字還包括EH字段2006，在該實施方案中，所述EH字段2006用來指示已擴展頭部是否在突發中存在。在該實施方案中，EH字段2006是1位字段(位28)。在其他實施方案中，EH字段2006不需要是位28，或在第一個字中。
PBS有效載荷頭部1932的第一個字還包括AT字段2008，在該實施方案中，所述AT字段2008用來指示相關聯的PBS數據突發的目的地址類型。例如，地址類型可以是IP地址(例如IPv4、IPv6)、網絡服務接入點(NSAP)地址、以太網地址或其他類型的地址。在該實施方案中，AT字段2008是2位字段(位29-30)。在其他實施方案中，AT字段2008不需要是位17-18，在第一個字中，或限于2位。
在該實施方案中，PBS有效載荷頭部1932的第一個字還包括PH字段2010，所述PH字段2010用來指示有效載荷FCS是否在突發中存在。在該實施方案中，PH字段2010是1位字段(位31)。在其他實施方案中，EH字段2006不需要是位16，或在第一個字中。
在該實施方案中，PBS有效載荷頭部1932的第二個字包括控制信道波長字段2020，所述控制信道波長字段2020用來指示WDM波長，假設控制突發在所述波長中被調制。在該實施方案中，控制信道波長字段2020是16位字段(位0-15)。在其他實施方案中，控制信道波長字段2020不需要是位0-15，在第二個字中，或限于16位。
在該實施方案中，PBS有效載荷頭部1932的第二個字還包括數據信道波長字段2022，所述數據信道波長字段2022用來指示WDM波長，數據突發要在所述波長中被調制。在該實施方案中，數據信道波長字段2022是16位字段(位16-31)。在其他實施方案中，數據信道波長字段2022不需要是位16-31，在第二個字中，或限于16位。
PBS有效載荷頭部1932的第三個字包括PBS標簽字段2024，在該實施方案中，所述PBS標簽字段2024用來儲存突發正在使用的光路的標簽(如果存在的話)。在該實施方案中，所述標簽是由標簽管理組件67(圖6)生成的32位字。在其他實施方案中，PBS標簽字段2024不需要是第三個字，或限于32位。
PBS有效載荷頭部1932的第四個字包括PBS數據突發長度字段2026。在該實施方案中，PBS數據突發長度是32位字。在其他實施方案中，PBS數據突發長度字段2026不需要是第四個字，或限于32位。
PBS有效載荷頭部1932的第五個字包括PBS數據突發開始時間字段2030。在該實施方案中，由突發調度器(scheduler)生成的PBS數據突發開始時間是32位字。在其他實施方案中，PBS數據突發開始時間字段2030不需要是第五個字，或限于32位。
PBS有效載荷頭部1932的第六個字包括PBS數據TTL字段2032。在該實施方案中，由入口PBS MAC組件生成的PBS數據TTL字段2032是16位(位0-15)字段。例如，在一個實施方案中，入口PBS MAC組件的突發調度器可以生成TTL值。在其他實施方案中，PBS數據TTL字段2032不需要是位0-15，在第六個字中，或限于16位。
PBS有效載荷頭部1932的第六個字還包括數據突發優先級字段2032。在該實施方案中，由入口PBS MAC組件生成的數據突發優先級字段2032是8位字段(位16-23)。例如，在一個實施方案中，入口PBS MAC組件的突發調度器可以生成數據突發優先級值。在其他實施方案中，數據突發優先級字段2032不需要是位16-23，在第六個字中，或限于8位。此外，在該實施方案中，PBS有效載荷頭部1932的第六個字包括將來可以用于其他字段的預留的字段2036(位24-31)。
PBS有效載荷頭部1932的第七個字還包括PBS數據突發目的地址字段2038。在該實施方案中，PBS數據突發目的地址字段2038是可變長度字段，為了清晰該字段被示為單個32位字。在其他實施方案中，PBS數據突發目的地址字段2038不需要限于32位。地址的實際長度可以根據如AT字段2008中所指示的地址類型而變化。
PBS有效載荷頭部1932的第八個字可以包括已擴展頭部字段2040。此頭部可以用來容納可以在將來使用的其他頭部數據。當使用此頭部時，EH字段2006被設置為1。在該實施方案中，上面已經描述了有效載荷數據字段1934和有效載荷FCS字段1936。
在圖14c中示出根據一個實施方案，動態路由過程的細節，在所述動態路由過程中光路預留請求通過控制突發被轉發。很多操作(即具有相同標號的框)與上文參考圖14a的基于標簽的動態路由方案所討論的那些操作是相同的。因此，下面的討論將僅考慮兩個方案間的差異。這些差異出現在框1403、1402’、1405’、1406’以及1412’中。還應該注意到，圖14c的動態路由方案不包括圖14a中框1403、1405、1406以及1416的標簽相關操作。
在框1403中，源節點生成控制突發，所述控制突發指明字段2038中的目的地址和字段2022中的數據信道波長。數據信道波長與要預留的用于整個光路的波長有關。PBS數據突發開始時間字段2030和PBS數據突發長度字段2026中的值被用來調度預留的開始時間和持續時間。
在框1402’中，以與框1402類似的方式從用于源節點的路由/預留表數據中識別后一跳，并且將控制突發發送到所識別的后一跳。在框1406’中，從控制突發中提取目的地址。然后，以與框1406類似的方式，基于當前節點的路由樹表中最佳可獲得的路由為當前節點確定后一跳。在結束循環框1405’中，控制突發被轉發到后一跳。
在一個實施方案中，在框1412’中，以與框1412描述的類似方式作出軟預留。在另一個實施方案中，不采用軟和硬預留概念，其中，在預留過程的第一趟以及唯一一趟確認預留。因此，當到達目的節點時完成過程，并且不再前進到圖14b的預留確認過程。
在圖21中示出根據一個實施方案的PBS交換節點體系結構的簡化框圖2100。智能交換節點體系結構在邏輯上被分割成控制面組件和數據面。控制面包括采用網絡處理器(NP)2102的控制單元37，所述網絡處理器2102耦合到接連邏輯(glue logic)2104和控制處理器(CPU)2106，所述控制處理器2106運行儲存在儲存設備2107中的軟件組件以執行本文中公開的資源預留操作2108。網絡處理器2102還被耦合到用于一般存儲操作的一個或更多個SDRAM(同步動態隨機訪問存儲器)存儲器庫2110。數據面體系結構包括無阻塞(non-blocking)PBS結構32，所述PBS結構32耦合到光復用器2112、解復用器2114以及光收發機(如通過光接收機(Rx)塊2116和光發射機(Tx)塊2118所描繪的)。
作為PBS MAC層和相關任務的一部分的突發組裝(assembly)和成幀、突發調度和控制由網絡處理器2102執行。網絡處理器是具有靈活的微體系結構的強大處理器，適合于支持寬泛的分組處理任務，包括分類、計量(metering)、策略(policing)、擁塞避免以及流量調度。例如，在一個實施方案中使用的IntelIXP2800 NP具有16個微引擎，所述16個微引擎可以支持以對于10GbE來說的每秒一千五百萬個分組的分組速率和1.4GHz的時鐘速率來執行每分組多達1493條微引擎指令。
在一個實施方案中，光交換結構具有嚴格的無阻塞空分體系結構，所述體系結構具有快速的(＜100ns)交換時間和有限數量的輸入/輸出端口(例如≈8×8，12×12)。典型地，每條流入或流出光纖鏈路僅載送一種數據突發波長。一般來說沒有或具有有限的光緩沖結構的交換結構在可變持續時間時隙內在輸入和輸出端口間執行統計突發交換。如果需要的話，可以在幾個不使用的端口上用光纖延遲線(FDL)實現光緩沖，所述端口例如L.Xu，H.G.Perros和G.Rouskas的“Techniques for Optical Packet Switching and Optical BurstSwitching(用于光分組交換和光突發交換的技術)”(IEEE Communication Magazine 1，136-142(2001))中所教導的。PBS網絡可以以相對小數量的控制波長(λ0′，λ0)工作，因為它們可以在很多數據波長間共享。此外，PBS交換結構還可以使用多條光纖以單個波長工作；然而，該實現的進一步細節沒有在本文中公開。在要支持包括不同波長上的光路段的光路的實現中，交換結構還包括波長轉換器。所述波長轉換器用來將流入信號的波長改變為與流出信號對應的不同波長。
在單獨信道上控制突發可以以帶內(IB)或者帶外(OOB)的方式被發送。對于OOB的情況，PBS結構基于網絡處理器2102動態設置的預留的交換配置，在輸入和輸出端口間，在可變持續時間內，在給定的波長上統計地交換光數據突發。NP 2102負責從流入控制突發中提取路由信息，為所請求的數據突發提供PBS交換資源的固定持續時間預留，以及為到出口節點的路徑上的下一個PBS交換節點形成新的流出控制突發。此外，基于上文所討論的隨后擴展的基于GMPLS的架構，網絡處理器提供整體PBS網絡管理功能性。對于IB的情況，控制和數據突發都被傳輸到PBS交換結構和控制接口單元。但是，基于突發有效載荷頭部信息，NP 2102忽略流入數據突發。類似地，所傳輸的控制突發在PBS結構中被忽略，因為沒有為它們預留交換配置。這種途徑的一個優勢是它實現更簡單并且成本更低，因為它減少了所需波長的數量。
用于IB信令的另一種途徑是對于控制突發和數據突發使用不同的調制格式。例如，控制突發被不歸零(NRZ)調制，而數據突發被歸零(RZ)調制。因此，在PBS控制接口單元中的接收機處，只解調NRZ控制突發，而RZ數據突發被忽略。具體要選擇的OOB或IB控制信令方案的取決于應用。
本文中描述了用于實現光子突發交換網絡中資源預留調度的方法和裝置的實施方案。在以上描述中，闡述了很多具體細節，以提供對本發明的實施方案的完整理解。但是，相關領域的技術人員將認識到，沒有這些具體的細節，或其使用他方法、組件、材料等，也可以實現本發明的實施方案。此外，沒有詳細示出或描述公知的結構、材料或操作，以免模糊此描述。
在整個說明書中提及“一個實施方案”或“實施方案”意味著關于該實施方案描述的特定特征、結構或特性被包括在本發明的至少一個實施方案中。因此，“在一個實施方案中”或“在實施方案中”在說明書中不同地方的出現不一定全是指同一實施方案。此外，在一個或更多個實施方案中，特定特征、結構或特性可以以任何合適的光方式被組合。
因此，本發明的實施方案可以被用作或支持在一些形式的處理核心(例如計算機的CPU或模塊的處理器)上執行的軟件程序，或以其他方式在機器可讀介質上或機器可讀介質中被實現為或實踐。機器可讀介質包括任何用于以機器(例如計算機)可讀形式儲存或傳送信息的機制。例如，機器可讀介質可以包括例如只讀存儲器(ROM)；隨機訪問存儲器(RAM)；磁盤儲存介質；光盤儲存介質；以及閃存設備等。此外，機器可讀介質可以包括電、光、聲或其他形式的傳播信號(例如載波、紅外線信號、數字信號等)。
在前面的說明書中，描述了本發明的實施方案。然而，應該清楚可以對本發明的實施方案作出各種修改和改變，而不偏離所附權利要求書所闡述的寬泛的精神和范圍。因此，說明書和附圖應該被視為說明性而非限定性的。
權利要求
1.一種方法，包括動態地發現可獲得的光路路由，所述光路路由包括通過沿從源邊緣節點跨越到目的邊緣節點的路由的分別的節點連接的多個光路段的串聯，并且包括光交換網絡中的至少一個交換節點；以及預留網絡資源，以使沿所述光路路由在所述源和目的節點之間的數據傳輸在調度的時隙期間能夠進行，其中，所述網絡資源的預留導致所述至少一個交換節點以及所述源和目的邊緣節點被配置，從而在所述調度的時隙期間，在所述源和目的邊緣節點之間形成虛擬的光交換回路。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述光交換網絡包括光子突發交換(PBS)網絡。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述光子突發交換網絡包括波分復用(WDM)PBS網絡。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述光路路由通過執行操作被動態地發現，所述操作包括(a)在所述光交換網絡中的多個交換節點中的每一個處生成路由樹表；(b)在所述交換節點中的每一個處儲存資源預留數據；(c)沿所述光路路由從所述源邊緣節點向包括第一跳的第一后一跳節點發送標識要被調度的時隙的光路預留請求；(d)確定所述第一后一跳節點是否具有足夠資源來支持通過光交換光路信號的數據傳輸，所述光交換光路信號將在所述時隙期間通過所述節點被交換；(e)基于所述路由樹表中的路由，結合在所述第一后一跳節點處被維護的資源預留數據，確定包括交換節點或所述目的邊緣節點中一個的第二后一跳；(f)將所述光路預留請求轉發到所述第二后一跳節點；以及(g)重復操作(d)-(f)，直到所述光路預留請求已經被轉發到包括所述目的節點的第n后一跳節點。
5.如權利要求4所述的方法，還包括如果確定對于所述時隙可以獲得支持所述光路預留的足夠資源，則對節點資源作出軟預留。
6.如權利要求5所述的方法，其中，對所述節點資源的軟預留是在所述光路路由的上游遍歷期間作出，并且所述方法還包括在所述光路路由的下游遍歷中的節點間傳遞資源預留響應消息，所述資源預留響應消息包括資源預留響應信息；在每個節點處，從所述資源預留響應消息中提取所述資源預留響應信息；以及在每個節點處，將對所述節點資源的所述軟預留變成硬預留。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述資源預留響應消息包括Resv消息，所述Resv消息具有基于對RSVP-TE(預留協議-流量工程)信令協議的擴展的格式。
8.如權利要求4所述的方法，其中，所述光路預留請求包括基于通用多協議標簽交換(GMPLS)的標簽，所述標簽定義用于所述基于GMPLS的標簽所對應的光路段的傳輸參數。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述基于GMPLS的標簽包括至少一個標識輸入波長的字段，所述輸入波長被用來在由所述基于GMPLS的標簽標識的光路段上載送信號。
10.如權利要求4所述的方法，其中，所述光路預留請求包括Path消息，所述Path消息具有基于對RSVP-TE(預留協議-流量工程)信令協議的擴展的格式。
11.如權利要求4所述的方法，其中，所述光交換網絡包括光子突發交換(PBS)網絡，并且其中所述光路預留請求通過PBS控制突發被轉發。
12.如權利要求4所述的方法，還包括如果在當前后一跳節點確定所述節點在所述時隙期間沒有足夠資源來支持所述光路預留，則將所述光路預留請求連同預留錯誤消息返回到前一節點；基于所述路由樹表中的路由，結合在所述前一節點被維護的所述資源預留數據，確定從所述前一節點的新的后一跳；以及從所述新的后一跳開始，重復操作(d)-(f)，直到所述光路預留請求已經被轉發到所述目的節點。
13.如權利要求1所述的方法，其中，對節點資源的部分使用可以被預留。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述部分使用包括光路段的帶寬百分比使用。
15.一種用于光交換網絡的交換節點裝置，所述裝置包括光交換結構，所述光交換結構具有至少一個輸入光纖端口和至少一個輸出光纖端口；以及控制單元，所述控制單元以可操作的方式耦合，以控制所述光交換結構，所述控制單元包括至少一個處理器，和以可操作的方式耦合到所述至少一個處理器的包括機器可執行指令的第一儲存設備，當所述指令被所述至少一個處理器執行時，所述指令執行操作，所述操作包括生成路由樹表，當交換節點裝置被實現為光交換網絡中的第一節點時，所述路由樹表標識在所述交換節點裝置和所述光交換網絡中的其他節點之間路由數據的可應用路由；維護資源預留表，所述資源預留表包括用于被調度的時隙的對交換節點裝置資源的預留；接收來自第二節點的光路資源預留請求，所述資源預留請求包括標識目的節點地址和被調度的時隙的數據，針對所述被調度的時隙，請求為從源節點到所述目的節點的遍歷多個節點的光路預留用于所述交換節點裝置的資源；基于被包括在所述路由樹表中的路由信息和從所述資源預留表中確定的資源可獲得性，動態地確定包括所述光路的后一跳節點的第三節點；并且將所述光路資源預留請求轉發到所述后一跳節點；以及預留與所述光路資源預留請求對應的網絡資源，以支持針對所述被調度的時隙通過所述交換節點裝置的數據路由。
16.如權利要求15所述的交換節點裝置，其中，所述網絡資源通過執行操作而被預留，所述操作包括作出對網絡資源的軟預留，所述軟預留支持針對所述被調度的時隙通過所述光路的數據傳輸；接收預留響應；以及將所述軟預留變成硬預留，以針對所述被調度的時隙交付所述網絡資源。
17.如權利要求16所述的交換節點裝置，其中，所述資源預留響應消息包括Resv消息，所述Resv消息具有基于對RSVP-TE(預留協議-流量工程)信令協議的擴展的格式。
18.如權利要求17所述的交換節點裝置，其中，所述指令的執行進一步執行將資源預留數據儲存在所述第一儲存設備或可操作地耦合到所述至少一個處理器的第二儲存設備中的一個上的操作。
19.如權利要求17所述的交換節點裝置，其中，所述光交換網絡包括光子突發交換(PBS)網絡。
20.如權利要求17所述的交換節點裝置，其中，所述光子交換網絡包括波分復用(WDM)PBS網絡；并且所述光交換結構提供包括在公共光纖上載送的不同波長的光信號的交換，所述光纖可以分別被耦合到所述至少一個輸入光纖端口和所述至少一個輸出光纖端口。
21.如權利要求17所述的交換節點裝置，其中，所述光路資源預留請求消息包括基于通用多協議標簽交換(GMPLS)的標簽，所述標簽定義用于所述資源預留的傳輸參數。
22.如權利要求21所述的交換節點裝置，其中，所述光路資源預留請求消息包括Path消息，所述Path消息具有基于對RSVP-TE(預留協議-流量工程)信令協議的擴展的格式。
23.如權利要求22所述的交換節點裝置，其中，所述指令的執行進一步執行以下操作更新所述Path消息，以包括基于GMPLS的標簽，所述基于GMPLS的標簽與要為所述后一跳節點作出的資源預留相對應。
24.如權利要求15所述的交換節點裝置，其中，所述指令的執行進一步執行以下操作確定到所述目的節點的所有可應用路由的后一跳節點處可獲得的資源不足；以及將所述光路資源預留請求連同錯誤指示符返回到所述第一節點，所述錯誤指示符告知所述第一節點選擇新的到所述目的節點的路由，所述新的路由不通過所述交換節點裝置。
25.如權利要求15所述的交換節點裝置，其中，所述至少一個處理器包括網絡處理器。
26.如權利要求15所述的交換節點裝置，其中，所述至少一個處理器還包括控制處理器。
27.一種提供指令的機器可讀介質，當由包括光交換網絡中第一節點的交換節點裝置中的處理器執行所述指令時，導致所述交換節點裝置執行操作，所述操作包括生成路由樹表，當交換節點裝置被實現為光交換網絡中的第一節點時，所述路由樹表標識在所述交換節點裝置和所述光交換網絡中的其他節點之間路由數據的可應用路由；維護資源預留表，所述資源預留表包括用于被調度的時隙的對交換節點裝置資源的預留；接收來自第二節點的光路資源預留請求，所述資源預留請求包括標識目的節點地址和被調度的時隙的數據，針對所述被調度的時隙，請求為從源節點到所述目的節點的遍歷多個節點的光路預留用于所述交換節點裝置的資源；基于被包括在所述路由樹表中的路由信息和從所述資源預留表中確定的資源可獲得性，動態地確定包括所述光路的后一跳節點的第三節點；并且將所述光路資源預留請求轉發到所述后一跳節點；以及預留與所述光路資源預留請求對應的網絡資源，以支持針對所述被調度的時隙通過所述交換節點裝置的數據路由。
28.如權利要求27所述的機器可讀介質，其中，所述網絡資源通過執行操作而被預留，所述操作包括作出對網絡資源的軟預留，所述軟預留支持針對所述被調度的時隙通過所述光路的數據傳輸；接收預留響應；以及將所述軟預留變成硬預留，以針對所述被調度的時隙交付所述網絡資源。
29.如權利要求27所述的機器可讀介質，其中，所述指令的執行通過執行操作來確定所述后一跳節點，所述操作包括(a)選擇從所述交換裝置到所述目的節點的路由；(b)確定是否可獲得足夠的網絡資源，以在所述交換節點裝置和所述路由中的第一跳節點之間傳輸數據，所述路由在所述調度的時隙期間被選擇；(c)如果可獲得足夠的網絡資源，則選擇所述第一跳節點作為所述后一跳節點；否則(d)選擇新的從所述交換裝置到所述目的節點的路由；以及重復操作(b)-(d)，直到確定第一跳節點具有足夠的可獲得網絡資源。
全文摘要
用于在光交換網絡中執行動態路由發現和可變時隙預留供應的體系結構和方法。所述方法采用對RSVP－TE信令協議的擴展，所述擴展使用各種消息來預留網絡資源。在覆蓋式路由實施方案中，通過逐跳在交換節點間發送的資源預留消息預留網絡資源，其中基于交換節點中的路由樹表動態地選擇后面的跳。跳的串聯形成預留的光路的路由。在由動態路由的路徑所定義的節點間傳遞資源預留請求，并且在確認資源預留之前為整個光路確定資源可獲得性。
文檔編號H04L12/56GK1898919SQ200480038479
公開日2007年1月17日 申請日期2004年10月15日 優先權日2003年10月22日
發明者史洛莫·歐瓦迪亞 申請人:英特爾公司