基于光纖延時線的fifo共享緩存路由器及其工作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于光纖延時線的先進先出（FirstInFirstOut，FIFO）光共享緩存路由器及其工作方法。該共享緩存路由器允許N個流的數據分組共享。該結構包含一個（N+M）×（N+M）無阻塞光交換矩陣，M條光纖延時線以及一個邏輯控制單元。通過設置光纖延時線長度<img file="23068dest_path_image002.TIF" wi="216" he="24" />以及采用基于排序的分組調度算法，本發明可以模擬在任意分組到達情況下的FIFO共享光緩存功能。
【專利說明】基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光FIFO共享緩存隊列，具體利用光纖延時線實現光分組動態緩存，通過feedback結構實現光緩存共享，進而通過基于排序的調度策略保障分組FIFO調度并充分利用光纖延時線存儲資源，實現了一種基于光纖延時線的全光FIFO共享緩存隊列。
【背景技術】
[0002]在光傳輸網絡中，由于沒有物理上的光存儲器，在以存儲轉發(store-and-forward)方式傳送信息的網絡節點，人們通常先將到達的光信號轉換為電信號，進而通過電存儲器(如RAM)存儲，然后在端口空閑時再轉換為光信號發送到光通路。但是，這種“光-電-光”轉換的方法嚴重地限制了光數據包處理的速度，同時帶來了大量的能量消耗。另一方面，光纖延時線(fiber delay line,FDL)被認為是目前唯一可行的不需要其它介質轉換實現光信號“存儲”的方法。FDL主要利用光信號在光纖中傳播時存在延時的特性，用不同長度光纖作為介質來延遲輸入光信號，從而模擬光緩存功能。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種在光交換網絡中實現全光FIFO共享緩存的路由器及其工作方法。
[0004]所述的FIFO共享緩存路由器包括N個輸入鏈路，N個輸出鏈路和N個丟棄鏈路，一個(N+M) X (N+M)的 無阻塞光交換矩陣，N個1X2的交換模塊，M條光纖延時線以及一個邏輯控制單元；
[0005]無阻塞光交換矩陣的N個輸入端口連接N個輸入鏈路，N個輸出端口通過N個I X 2的交換模塊連接N個輸出鏈路和N個丟棄鏈路，剩余的M個輸出端口通過M條光纖延時線連接回M個輸入端口 ；邏輯控制單元連接無阻塞光交換矩陣的控制端。
[0006]進一步改進，光纖延時線長度A設置為
【權利要求】
1.一種基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器，其特征在于包括:N個輸入鏈路，N個輸出鏈路和N個丟棄鏈路，一個(N+M) X (N+M)的無阻塞光交換矩陣，N個I X 2的交換模塊，M條光纖延時線以及一個邏輯控制單元； 無阻塞光交換矩陣的N個輸入端口連接N個輸入鏈路，N個輸出端口通過N個1X2的交換模塊連接N個輸出鏈路和N個丟棄鏈路，剩余的M個輸出端口通過M條光纖延時線連接回M個輸入端口 ；邏輯控制單元連接無阻塞光交換矩陣的控制端。
2.根據權利要求1所述的基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器，其特征在于:光纖延時線長度A設置為G 二 min( $ +1, ^ +1)- = 12M，組成大小為B的共享緩存隊列，并允許所有輸入輸出端口訪問，其中€=Σ二、
3.一種基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，包括光分組緩存及光分組交換；其特征在于具體包括以下步驟:當光分組需要被緩存時，由外部輸入端口按FIFO隊列送入光纖延時線，經由光纖延時線產生傳輸時延，再由交換矩陣送入光纖延時線，實現多次循環動態存儲光信號；之后各光分組按FIFO隊列離開或當緩存溢出時，將由交換矩陣直接轉發到輸出端口，經由1X2的交換模塊分別轉發到輸出鏈路或丟棄鏈路。
4.根據權利要求1所述的基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，其特征在于所述的FIFO隊列設置過程為:1)所有到達分組根據其輸出端口分為N個流，控制器為屬于同一個流的分組分配唯一的值K來表示該分組的離開順序，當有分組離開，屬于同一個流的所有分組的離開值減I ; 2)將M條延時線均分為N組 ，每組延時線屬于一個流，長度按照線性規則增長，1,2,3,,, ο
5.根據權利要求3或4所述的基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，其特征在于對于FIFO隊列共享緩存的過程為:離開值為k的分組總是被發送到長度不大于k的光纖延時線。
6.根據權利要求3或4所述的基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，其特征在于FIFO緩存隊列分組調度的流程為: 控制邏輯Cj (t)，j I [O, N|l]表示輸出鏈路狀態，如果Cj (t) = I表示輸出鏈路j允許分組離開，否則輸出鏈路關閉，在每個時隙，對于所有出現在交換矩陣M+N個輸入端口的分組: 1)將所有已存儲分組的離開值K減1，將離開值為O的分組發送到相應輸出鏈路； 2)將在交換矩陣M+N個輸出端口的分組根據其離開端口分為N個流； 3)對出現在交換矩陣輸入端的屬于第i個流的分組，1= 1,..., N，根據分組離開順序值排序，排序過的分組將根據其離開順序被依次發送到屬于第i個流組的最短延時線到最長延時線，重復執行該過程，直到第N個流； 4)對于每個流沒有被分配到延時線的分組，依次按照其離開值K的逆序依次發送到空閑的最長延時線到最短延時線； 5)如果沒有空閑延時線，將剩余分組經由空閑輸出端口丟棄。
【文檔編號】H04L12/863GK103731359SQ201310674951
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月11日 優先權日:2013年12月11日
【發明者】王曉亮, 謝安, 姜曉鴻, 陸桑璐 申請人:南京大學