CN101621719B - 混合光交换网络核心节点配套用交换处理器 - Google Patents

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该发明属于光网络通信技术中的与混合光交换网络核心节点配套用交换处理器。包括带输入、输出端口的分波器组及合波器组，依次串联于两者之间且均设有一与节点内的交换控制单元连接接口的低速及高速光交换单元模块，设于高速光交换单元模块输出端口与合波器之间以及低速光交换单元模块输出端口与合波器之间的可调波长变换器。该交换处理器中低速光交换模块用于支持光电路交换、高速光交换模块同时支持光突发交换和光电路交换。从而具有在通信过程中可根据网络信息量的变化情况，灵活、方便可靠地对混合光交换方式进行自动调配，提高了光突发交换/光电路交换的灵活性、波长资源的利用率及网络中光电路交换的承载量等特点。

Description

混合光交换网络核心节点配套用交换处理器
技术领域
本发明属于光网络通信技术领域，特别是一种混合光交换网络核心节点配套用交换处理器。
背景技术
随着通信技术的不断发展以及各类新型业务的不断涌现，人们对网络的带宽需求和服务质量的要求也越来越高，对网络交换设备的处理能力和处理速度的要求也越来越高。波分复用(Wavelength Division Multiplexing简称WDM)技术的出现，使得单根光纤中可复用多个波长信道，极大的提高了光纤的传输能力，在很大程度上满足了带宽日益增长的需求，并在此基础上产生了三种基本光交换技术——光电路交换(Optical Circuit Switching，OCS，也有文献称作波长路由交换)，光分组交换(Optical Packet Switching，OPS)和光突发交换(Optical Burst Switching，OBS)。
光电路交换(OCS)是一种基于“路”的交换技术，目前其研究已经比较成熟，并已经得到广泛应用。光电路交换直接在源节点和目的节点之间搭建一条光路，数据不需要经过光电光转换而直接通过光路(Lightpath)到达目的节点。但是由于光电路交换的基本交换单元为波长，不适合传输突发性较强的分组业务，而且光电路交换不能实现光路的统计复用，带宽利用率较低。为了提高资源利用率，出现了基于“包”的交换技术，即光分组交换(OPS)和光突发交换(OBS)，光分组交换和传统的IP分组交换技术类似，基本交换单元为分组，通过采用存储转发技术，能够实现真正的光域交换，并且通过对链路的统计复用使得资源利用率大幅提高。但是，由于目前的光逻辑器件和光存储器件发展都不成熟，同时，光分组交换所依赖的其它关键技术如光域同步技术等也不成熟，因而，光分组交换在实际应用中受到了极大的限制，目前还未能实现商业使用。光突发交换是光电路交换和光分组交换的折中方案，突发包(Burst)可以看作是由一些IP分组组成的超长分组，而这个超长分组的分组头就是突发头(Burst Header Packet，BHP)。OBS以突发包为基本交换单元，小于光电路交换的基本交换单元(波长)，因此可以获得比光电路交换更高的资源利用率，同时突发包大于光分组交换的基本交换单元(IP分组)，因此在复杂度和对光器件的要求上比光分组交换低。另外，光突发交换采用单向资源预约机制，突发头(BHP)先于突发包发送到独立的控制信道，在途经的每一个交换节点处为突发包预约波长资源，网络中的节点一旦收到BHP，就会在突发包到达之前配置好交换方式，引导突发包到正确的输出端口以到达目的节点。因此，在光突发交换过程中，不需要光缓存便可以实现全光交换。但是光突发交换也存在复杂度较高、对实时业务支持较差等缺陷。
为了充分发挥各种交换技术的优势，避免它们的缺陷，近年来研究者们提出了混合交换的组网方案，即在光网络组网过程中同时使用两种或两种以上的基本光交换技术。在混合光交换网络中，对业务流进行分类，为不同类别的业务选择合适的交换技术进行传输。比如，可以把业务分为实时业务和突发业务，实时业务使用光电路交换(OCS)技术，突发业务使用光突发交换(OBS)技术或者光分组交换(OPS)技术。另外，混合光交换还可以很好的应对IP业务的突发特性，例如，当某个节点的到达业务量在短期内急剧变化，以至于出现了链路临时过载的情况，这时该节点可以将过载的业务采用另一种交换方式进行传输，而不必像传统网络那样简单的对过载业务进行丢弃处理，因此混合光交换网络可以明显地降低网络的丢包率，提高网络的性能。
由于光分组交换技术在现有的技术条件下难以实现，因此，一般是把光电路交换和光突发交换技术结合起来、组成混合光交换技术；研究者们开发出了一种采用光突发交换/光电路交换(OBS/OCS)的混合光网络交换模块(见文献M.De Leenheer，C.Develder，J.Vermeir.Performance Analysis of a Hybrid Optical Switch，Proc.12th Conference on OpticalNetwork Design and Modelling(ONDM)，Mar 2008)；附图1即为该交换模块的结构示意图，包括一组分波器及对应设置的一组合波器，以及并联设置于分波器与合波器之间的一个高速光交换单元模块及一个低速光交换单元模块。该交换技术，将每个分波器的输出端口分出一个端口作为将输入信息送入控制模块的传输端口并与节点内的控制模块连接，其余端口作为数据传输端口；作为数据传输的端口又分作两部分，一部分与低速光交换单元模块对应的输入端口连接、通过节点内交换控制单元的指令用于进行光电路交换；另一部分与高速光交换单元模块对应的输入端口连接、亦通过节点内交换控制单元的指令用于进行光突发交换，低速光交换单元模块及高速光交换单元模块的输出端口均按比例与各合波器的输入端口连接，各合波器亦均用一个输入端口与节点内的控制模块连接，以接收控制指令；从而实现了光突发交换/光电路交换(OBS/OCS)的混合光网络交换。但是该交换技术由于固定了低速光交换单元模块和高速光交换单元模块的连接配置，一旦输入端口中用于进行光突发交换的端口被选定之后，在通信过程中即不能再通过节点控制指令对其进行重新配置、即只能用选定的端口进行光突发交换。因而存在交换的灵活性差，资源的利用率低、限制了网络中光电路交换(OCS)的承载量等缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，改进设计一种混合光交换网络核心节点配套用交换处理器，为光突发交换/光电路交换(OBS/OCS)的混合光网络交换提供技术支持，以达到在通信过程中可根据网络信息量的变化情况，灵活地对混合光交换方式进行自动调配，以提高光突发交换/光电路交换的灵活性、波长资源的利用率及网络中光电路交换(OCS)的承载量。
本发明的解决方案是在背景技术基础上，将原并联设置于分波器与合波器之间的低速光交换单元模块及高速光交换单元模块，改为将高速光交换单元模块按其对应的输入及输出端口串联于低速光交换单元模块与合波器之间，同时在高速光交换单元模块输出端口与合波器之间以及低速光交换单元模块输出端口与高速光交换单元模块输入端口对应连接后其余的输出端口与合波器之间均对应增设一可调波长变换器；从而实现其目的。因此，本发明混合光交换网络核心节点配套用交换处理器包括带输入、输出端口的分波器组及合波器组，接于两者之间且均设有一与节点内的交换控制单元连接接口的低速光交换单元模块及高速光交换单元模块，关键在于低速光交换单元模块及高速光交换单元模块依次串联于分波器与合波器之间，且在高速光交换单元模块的输出端口与合波器输入端之间以及低速光交换单元模块输出端口与高速光交换单元模块输入端口对应连接后其余的输出端口与合波器输入端之间均对应增设一可调波长变换器；各个分波器上的输出端口除留一个端口与节点内的控制模块连接、以将输入信息送入控制模块外，其余端口均作为数据传输端口与低速光交换单元模块对应的输入端口连接，低速光交换单元模块的输出端口除与高速光交换单元模块输入端口对应连接外、其余端口则分别与各可调波长变换器的输入端连接并通过其输出端与相应的合波器输入端口连接，而高速光交换单元模块的输出端口则按相同比例分别通过可调波长变换器与各合波器的输入端口连接，各合波器均留一个输入端口与节点内的控制模块连接、以接收控制模块发出的指令。
上述低速光交换单元模块的输出端口与高速光交换单元模块的输入端口数之比≥2。而所述分波器组及合波器组，每组分波器及合波器的数量均≥1，且分波器与合波器的数量对应相等。
本发明由于将低速光交换单元模块与高速光交换单元模块串联于分波器与合波器之间，同时在高速光交换单元模块输出端口与合波器之间以及低速光交换单元模块输出端口与合波器之间均对应增设了可调波长变换器；该交换处理器中仍将低速光交换模块用于支持光电路交换，而将高速光交换模块用于同时支持光突发交换和光电路交换。因而具有在通信过程中可根据网络信息量的变化情况，灵活、方便地对混合光交换方式进行自动调配，提高了光突发交换/光电路交换的灵活性、波长资源的利用率及网络中光电路交换(OCS)的承载量等特点。
附图说明
图1为背景技术OBS/OCS混合光交换网络核心节点的结构示意图(方框图)，图中虚线框内为核心节点中的控制模块部分、其余部分为交换处理器部分；
图2为本发明混合光交换网络核心节点配套用交换处理器的结构示意图(方框图)；
图3为本发明具体实施方式交换处理器的结构及与核心节点中的控制模块部分连接关系示意图(方框图)，图中上方的虚线框内为核心节点中的控制模块部分。
具体实施方式
本实施方式采用1个设有与控制模块中交换控制单元连接接口的低速光交换单元模块、1个设有与控制模块中交换控制单元连接接口的高速光交换单元模块、2个合波器、2个分波器以及14个可调波长变换器(TWC)组成的与2×2(带2个输入端口及2个输入端口)的混合光交换核心节点配套用交换处理器。本实施方式交换处理器和控制模块共同组成混合光交换核心节点的结构如图3所示：在交换处理器部分，低速光交换单元模块由采用MEMS技术的光开关构成，大小为(输入端口×输出端口)14×14；高速光交换单元模块由采用SOA技术的光开关构成，大小为(输入端口×输出端口)4×4；，分波器采用1×8(输入端口×输出端口)大小的棱镜型分波器，各分波器采用1个输出端口用于向控制模块传送输入信息，其余7个输出端口用于传输数据；合波器采用8×1(输入端口×输出端口)大小的棱镜型合波器，各合波器采用1个输入端口用于接收来自控制模块的指令，其余7个输入端口用于传输数据；带输入端和输出端的可调波长变换器(TWC)用于进行波长变换。每个分波器的7个用于传输数据信息的输出端口与低速光交换单元模块的输入端口相连，低速光交换单元模块的4个输出端口(LO1，LO2，LO3，LO4)与高速光交换模块的4个输入端口(HI1，HI2，HI3，HI4)相连接，高速光交换单元模块的4个输出端口(HO1，HO2，HO3，HO4)中的HO1、HO2分别与2个可调波长变换器(TWC)的输入端连接再通过其输出端与合波器1的两个输入端口连接，另外两个输出端口(HO3、HO4)2分别与2个可调波长变换器(TWC)的输入端连接再通过其输出端与合波器2的两个输入端口连接；低速光交换单元模块其余的10个输出端口(LO5，LO6…，LO14)中的5个输出端口(LO5～LO9)分别通过可调波长变换器(TWC)与合波器1的5个输入端口连接，其余的5个输出端口(LO10～LO14)分别通过可调波长变换器(TWC)与合波器2的5个输入端口连接；两个合波器的输出端口即为本实施方式处理器的两个输出端口(亦是核心节点的两个输出端口)。
该交换处理器在使用中分别通过分波器1、2中的一个输出端口与控制模块中的光电转换(O/E)单元模块连接，分别通过合波器1、2中的一个输入端口与控制模块中的电光转换(E/O)单元模块连接，而低速光交换单元模块和高速光交换单元模块则分别通过其上设置的连接接口与控制模块中的交换控制单元连接，从而组成混合光交换网络核心节点。
本发明的工作时的运行程序：
在通信开始时，按照预先设定每条光纤链路上分别供光突发交换使用和光电路交换使用的端口运行，即当复合数据信息由各分波器输入端口进入本发明的交换处理器时，首先由分波器将数据信息分解到分波器不同的输出端口上，将用于生成控制指令的数据信息通过与控制模块连接的端口送入控制模块进行处理，由交换控制单元生成交换控制指令，从而配置数据信息的交换方式并经交换控制指令单元将其指令输入低速、高速光交换单元模块；分波器其余输出端口的数据信息根据交换控制指令决定的交换方式进行数据信息交换。进行交换的数据信息经低速、高速光交换单元模块的输出端口输出到可调波长变换器(TWC)，将其变换为指定波长的数据信息，这些数据信息和从控制模块发出的控制指令通过合波器的输入端口送入合波器，再经过合波器的处理，将来自不同输入端口的数据信息合成为复合数据信息后、经合波器各输出端口(亦为混合光交换节点的输出端口)传送至下一节点。当混合光交换网络数据信息量发生变化时，可根据控制模块发出指令自动调整每条光纤链路上用于光突发交换和光电路交换的端口，继续按照上述运行程序进行数据交换处理。

Claims (3)

1.一种混合光交换网络核心节点配套用交换处理器，包括带输入、输出端口的分波器组及合波器组，接于两者之间且均设有一与节点内控制模块中的交换控制单元连接接口的低速光交换单元模块及高速光交换单元模块，其特征在于低速光交换单元模块及高速光交换单元模块依次串联于分波器与合波器之间，且在高速光交换单元模块的输出端口与合波器输入端之间、以及低速光交换单元模块输出端口与高速光交换单元模块输入端口对应连接后其余的输出端口与合波器输入端之间均对应增设一可调波长变换器；各个分波器上的输出端口除留一个端口与节点内的控制模块连接、以将输入信息送入控制模块外，其余端口均作为数据传输端口与低速光交换单元模块对应的输入端口连接，低速光交换单元模块的输出端口除与高速光交换单元模块输入端口对应连接外、其余端口则分别与各可调波长变换器的输入端连接并通过其输出端与相应的合波器输入端口连接，而高速光交换单元模块的输出端口则按相同比例分别通过可调波长变换器与各合波器的输入端口连接，各合波器均留一个输入端口与节点内的控制模块连接、以接收控制模块发出的指令。
2.按权利要求1所述混合光交换网络核心节点配套用交换处理器，其特征在于所述低速光交换单元模块的输出端口与高速光交换单元模块的输入端口数之比≥2。
3.按权利要求1所述混合光交换网络核心节点配套用交换处理器，其特征在于所述分波器组及合波器组，每组分波器及合波器的数量均≥1，且分波器与合波器的数量对应相等。
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