CN102550042B - 光分组交换设备 - Google Patents

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Abstract

一种光分组交换设备(20)包括：输入部件(9)，其能够接收包括由波长信道所携带的数据分组(60)的光信号；发送部件(30)，其包括用于透明传输对应的波长信道的光路径(31)；多个选择器元件(34)，其可以被交换到分组模式以选择性地阻断或允许个体数据分组的传递；以及控制单元，其能够接收关于该输入部件中所接收的数据分组的信令信息，并且能够控制与该波长信道相对应的选择器元件，以阻断或允许所述数据分组传递，在所述波长信道上没有接收到数据分组的时间窗期间所述控制单元将该选择器元件(34)维持在阻断状态中。

Description

光分组交换设备
技术领域
本发明涉及具有频谱复用(WDM)的光通信网络。本发明还涉及光分组交换设备，并且更具体地，涉及用于这种通信网络的网络组件。
背景技术
例如根据US2002/0131118，我们已知用于频谱复用的光通信网络的光分组分插复用器。这种设备的基本功能是业务插入、业务提取、业务传输以及多点业务的提取传输。通过透明地(即无须将数字信号转换到电领)完成传输功能，与对所有传入业务进行电转换的通信节点相比，减少了所需的光转发器的数目。
发明内容
在一个方式中，本发明公开了一种光分组交换设备，包括：
输入部件，其能够接收包括由波长信道所携带的数据分组的光信号，
输出部件，其能够发送包括由波长信道所携带的数据分组的光信号，
提取部件，其能够解调在该输入部件中接收的至少一个该波长信道所携带的数据分组，
插入部件，其能够生成将要由该输出部件发送的至少一个波长信道上的光数据分组，
频谱分离器，用于分离由该输入部件所接收的多个所述波长信道，
光组合器，用于重组由所述频谱分离器所分离的该波长信道，
发送部件，其包括用于在该频谱分离器与该光组合器之间透明地发送对应波长信道的光路径，
多个选择器元件，每个选择器元件与对应的光路径协作并且能够被交换到分组模式，以选择性地阻断或打开用于由使用所述光路径的该波长信道所携带的具体数据分组的通路，以及
控制单元，其能够接收关于在该输入部件中接收的该数据分组的信令信息，并且针对数据分组而定义波长信道和包括所述数据分组的时间窗，并且与所述时间窗同步地控制与所述波长信道相对应的选择器元件，以阻断或允许所述数据分组传递，在所述波长信道上没有接收到数据分组的时间窗期间所述控制单元将该选择器元件维持在阻断状态中。
在其他有利方式中，该设备可以包括一个或多个以下特征：
-与数据分组有关的该信令信息定义所述数据分组的目的地。
-在包括目的地在所述通信节点下游的数据分组的时间窗期间，该控制单元能够将该选择器元件切换到传通(pass-through)状态，以允许该数据分组传递到所述输出部件。
-该插入部件包括至少一个光发送器，该光发送器能够生成所述波长信道上的数据分组。
-该控制单元能够接收关于等待插入的数据的信息，并且能够控制所述光发送器，以便该插入部件在所述波长信道上与该选择器元件处于该阻断状态中的该时间窗同步地生成包括等待插入的所述数据的光分组。
该选择器元件可以位于光路径上或者在光路径的一个末端上，具体而言在该频谱分离器或该光组合器中。
“频谱分离器”是指位于一个或多个等级上的一个或多个组件，使得能够将光信号分离成多个波长。该频谱分离器可以包括适用于预定波长网格的组件，如解复用器或与固定或可调谐滤波器相关联的无色分光器。频谱分离器可以例如以波长选择器开关(WSS)的形式来重新配置。频谱分离器可以被设计为分离个体信道或信道组，特别是包括一个或多个信道的频带。类似地，光路径和对应的选择器元件可以专用于发送一个单独的波长信道或者发送一组信道。
该插入部件可以包括一个或多个固定波长或可调整波长的光发送器。发送器的数目决定了该节点的插入能力。优选地，该插入部件被设计为使得该节点的插入能力能够适应实际需求的模块。
优选地，该插入部件包括快速可调谐光发送器。“快速调谐”是指光源比光分组的平均持续时间快得多地改变传输波长的能力。这种光源可以例如用于在不同的波长上发送连续的分组。
可以将该插入部件连接到该发送部件的内部或外部。在第一情况中，该插入部件包括链接到来自该光组合器上游的一个或多个光路径或者链接到该光组合器的端口的一个或多个固定或可调谐发送器。在第二情况中，该插入部件包括链接到该输出部件的一个或多个固定或可调谐发送器。
“光组合器”是指位于一个或多个等级上的一个或多个组件，使得能够组合多个波长的光信号。该光组合器可以包括适用于预定波长网格的组件，如解复用器或无色组件(如星形耦合器)。如果该光组合器必须接收插入业务，那么无色组件是优选的，因为它不限制业务插入的波长的选择。
该提取部件可以包括一个或多个固定波长或可调整波长光接收器。接收器的数目决定了该节点的提取能力。优选地，该提取部件被设计为使得该节点的提取能力能够适应实际需求的模块。
根据一个具体方式，该提取设备包括多个分组模式接收器，每个分组模式接收器链接到该发送部件中的光路径，并且能够解调由通过对应光路径传递的波长信道所携带的数据分组。该布局使得能够提取多个波长信道所携带的分组，这为必须向节点发送业务的源提供了灵活性。
根据另一个具体方式，该提取部件包括至少一个分组模式接收器，该分组模式接收器通过至少一个快速可调谐滤波器的中介连接到该输入部件，以选择用于携带必须被解调的数据分组的波长信道。
可以将该提取部件连接到该发送部件的内部或外部。在第一情况中，该提取部件包括链接到该发送部件中的一个或多个光路径的一个或多个固定或可调谐接收器。在第二情况中，该提取部件包括链接到该频谱分离器上游的该输入部件的一个或多个固定或可调谐接收器。
有利地，该提取部件包括多个分组模式接收器和一个电开关，该分组模式接收器用于解调在该输入部件中接收的多个波长信道所携带的该数据分组，并且该电开关用于将来自所述分组的该数据传递到所提取的业务要发往的多个输出。该布局使得能够同时从多个信道提取分组并且解决了所提取的数据之间到该输出端口的竞争。
优选地，所述或每个选择器元件包括作为光端口而布置在该发送部件中的光链路上的半导体光放大器。该方式使得能够使用该放大器来删除不应该被发送的分组并且再放大应该被发送到该节点的输出部件的分组。还存在构建选择器元件的其他可能，例如1x2或2x2或其他类型的开关。
关于携带分组的波长信道的信息可以是显式的，例如当该信令包括用于识别该信道的数字信息时；或者可以是隐式的，例如当给定物理信道携带关于给定波长信道的信令信息时。
关于包括分组的时间窗的信息可以是显式的，例如当该信令包括用于识别该时间窗的开始、结束和/或持续时间的数字信息时；或者可以是隐式的，例如当由该控制单元接收的该信令信息和由该节点的光层接收的数据分组以预定义方式同步时。该数据分组可以是可变大小或固定大小的分组。优选地，该数据分组大致同步地位于各种波长的信道上。
有利地，由所述光信号的预定波长信道携带关于该输入部件中所接收的该数据分组的该信令信息，所述节点包括用于分离所述预定信道的频谱分离器和用于解调所述信令信息的光接收器。可以在带外携带该信令，即在为信令预留的一个或多个信道上；或者可以在带内携带该信令，即在与数据分组共享的一个或多个信道上，具体而言在分组头部中。
根据一个方式，本发明还提供了一种用于WDM光网络的通信节点，包括：
多个输入线路，用于接收传入WDM光信号，
多个输出线路，用于发送传出WDM光信号，
置于每个所述输入线路或所述输出线路上的上述交换设备，以及
波长交换设备，用于链接所述输入线路与所述输出线路，并且能够形成所述传出WDM光信号以及每次对来自所述传入WDM光信号的波长信道进行重组。
根据一个方式，本发明还提供了透明的或混合的光网络，其包括选自包括上述交换设备和上述通信节点的组的多个网络组件以及用于链接所述网络组件的光纤。
具体而言，该光网络可用于发送具有各种调制格式和/或各种调制速率的数据分组。
本发明所基于的一个思想是：使得由多个不同源所发送的多个光分组能够共享WDM光网络中的单个波长信道。能够被切换到分组模式的选择器元件使得能够选择性地删除发送部件中的分组以释放该波长信道，以便由该节点的插入部件或由另一个网络组件在相同信道上增加分组。波长信道上的分组的选择性删除可用于删除目的地不在该通信节点下游的业务，例如必须由该节点的提取部件提取的点对点业务，或者为了将要由该插入部件增加的分组而删除发送中的分组，如当没有带宽可用于将要增加的分组并且该分组具有比该发送中的分组更高或相等的优先级时。
此外，在每个网络组件中对默认保持在阻断状态中的选择器元件进行控制，使得能够在未占用时间窗中将光噪声保持在非常低的水平。因此，在非常低的背景噪声上执行光分组到以前未占用的窗的插入，这优化了光信噪比(OSNR)，并且因此使得能够改善光场中的传输距离。
附图说明
在阅读仅通过说明性而非限制性的示例给出并且参考了附图的本发明的多个具体方式的以下描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加明显。在这些附图中：
图1是根据本发明的一个方式的光网络的示意图，
图2是图1中的网络的节点的光架构的功能性描绘，
图3是图2中的节点的电架构的功能性描绘，
图4是由图2中的节点接收的光信号的格式的功能性描绘，
图5是根据可选择的方式的图2中的节点的提取部件的功能性描绘，
图6是根据可选择的方式的图2中的节点的插入部件的功能性描绘，
图7描绘了根据本发明的另一个方式的通信节点的光架构。
具体实施方式
图1非常示意性地描绘了具有环形架构(例如，城域型)的光网络10，该环形架构包括由光链路9(例如光纤)互连的接入点1、2、3、4、5和6。箭头7显示该环形中的光信号的传播方向。数据在N个预定波长信道的网格上传输，其中N是正整数，例如等于40或80个信道。按照接入节点中的光调制器的速率(例如10G或40G比特/秒)设置每个波长信道的数据流。每个接入节点与客户端层协作，用于节点1的客户端层被描绘为数字8，客户端层向接入节点提供要插入到光网络中的数据并且恢复由接入节点从光网络提取的数据。该客户端层包括例如汇聚网络或无源光网络。在网络10的构造中可以涉及除所述那些元件之外的许多其他元件，例如用于抗崩溃保护的冗余链路、网络管理系统等等。
参考图2，描述了适用于接入节点1到6的光网络。该网络优选地被设计为使得任意接入节点能够与光场中的所有其他接入节点通信，即，该网络能够将数据分组从发送器节点透明地传输到接收器节点。为此，该节点具有透明发送部件。优选地，接入节点能够在多个波长信道上提取数据分组。然后可以根据需要在大范围之中灵活地分配用于发往该节点的业务的带宽。优选地，接入节点能够在多个波长信道上插入数据分组。发送器节点因此能够根据信道上的负载，选择在哪个波长信道上进行发送。图2以光分组分插复用器的形式描绘了能够满足这些约束条件的节点1的光层20。
在一个输入21处，接收由光纤9传输的WDM光信号并且将其传导到解复用器22中。解复用器22具有分别提供所有波长信道的多个输出，包括被预留用于输出23上的信令的一个信道以及输出25上的(N-1)个数据传输信道。输出23链接到光分组接收器24，以解调信令信息。链路26向图3中描绘的节点控制器50发送信令信息。
来自解复用器22的每个输出25经由光发送路径30被链接到N：1星形耦合器28。光路径30相继地包括光链路31、用于提取的1∶2耦合器32、作为快速光闸的半导体放大器34、用于插入的2∶1耦合器32以及光链路38。由节点控制器50通过链路39控制放大器34，以选择性地阻断或打开由分配给光路径30的波长信道所携带的每个数据分组的通路。对于光路径30还可以设想延迟线路33(例如一段长度的光纤)，以调整跨过节点的分组传输时间。
对于每个光路径30，本文的提取部件包括光分组接收器40，光分组接收器40从耦合器32接收由对应波长信道携带的分组。因此分配给光路径30的波长信道由耦合器32跨发送部件和提取部件而分布。每个光分组接收器40在节点控制器50的控制之下解调光分组，并且通过链路41向图3中描绘的电开关42发送解调数据。光分组接收器40(又被称为“突发模式接收器”)能够通过适应于每个分组的信号等级来解调光数据分组，其中该信号等级可以根据光分组的来源和该光分组在该网络上传播的距离而改变。分组接收器40还执行时钟恢复。
本文的节点的插入部件包括通过耦合器37与光路径30耦合的一个或多个光分组发送器45。
优选地，光分组发送器45具有内部或外部调制器使用可调谐光源，该内部或外部调制器使得有可能到达波长信道的整个频谱，以便独立于所使用的发送器的数目来插入业务。光分组发送器45通过链路49连接到节点控制器50。在节点控制器50的控制之下，对发送器45的调谐与用于分组传输的光路径30上可用的时间窗同步地执行。优选地，该源必须允许相比于分组时间的快速调谐。例如当前技术允许以50或100ns来调谐。
光组合器28对来自该发送部件和该插入部件并且由各种波长信道携带的光分组以及由光发送器44在专用信令信道上插入的信令分组进行重组，并且通过光纤9向下游的下一个接入节点发送所得到的频谱复用光信号。
在光层20的输入和输出处，描绘有EDFA光放大器16，EDFA光放大器16装配在光纤9上以放大通过光纤传输的光信号。这些放大器通过补偿由光组件(特别是解复用器22、耦合器32和37以及组合器28)所引起的损失，改善节点的级联。可以使放大步骤的数目适应于网络中的已有需求，该已有需求取决于传播距离和所安装的光设备的设置。另外，由于光闸34可以实现放大发送中的分组的功能，所以放大器16并不总是必须的。图2中的架构使得能够平衡多个光发送路径之间的损失。
现在参考图3描述接入节点的电层及其操作。在通过输入光纤9到达的数据分组之前，节点控制器50接收关于这些分组的信令信息，以便有时间处理该信息并且与该分组的到达同步地配置分组接收器40、光闸34和光分组发送器45。关于光分组的信令信息包括例如携带该光分组的波长信道的标识、目的地接入节点的标识、该分组的优先级以及关于该分组到达该节点处的时间的同步信息。
节点控制器50具有与分组接收器40之间的链路51。当分组的目的地包括所述接入节点时，节点控制器50命令分配给对应波长信道的分组接收器40以解调该分组，即，将数据转化成电信号并且将它们发送到电开关41。因此，可以仅解调发往所述接入节点的光分组，这保护了发送中的业务的私密性。一个可选择方式包括解调提取部件中的所有进入分组并且删除并非预期发往该目的地的数据。
电开关41暂时存储提取出的数据，以管理输出端口55之间的竞争，对分组进行重新排序以及向输出接口54传递分组。输出接口54是用于按照适用于连接到输出端口55的客户端层的方式来格式化数据的电模块。例如，输出接口54是以太网线路卡，例如具有10G比特/秒或其他能力。可以通过增加或移除输出接口54和/或增加或移除分组接收器40，按照模块化的形式修改节点的提取能力。根据一个具体方式，以单个模块(例如光电卡)的形式来布局具有合适的能力的分组接收器40和输出接口54。
由节点控制器50控制光闸34，从而默认地呈现阻断状态。节点控制器50将光闸34切换到传通状态，以仅允许将要发送到下一个节点的业务传递。因此当在输入21中接收的分组具有接入节点下游的目的地时，节点控制器50命令分配给对应波长信道的光闸34允许该分组传递。在该时间窗期间，该波长信道因此被占用并且不可用于插入业务。类似地，典型地通过光闸34来透明地传递多点或在所有节点上分布的业务，光闸34还可以用于放大分组信号。
当时间窗在给定波长信道上不包括任何分组时，例如图4中的时间窗[tn，tn+1]中的λ3，则与该波长信道相对应的光闸34保持该阻断状态。该配置使得能够限制在该频谱部分中并且在该时间窗中可能存在的光背景噪声的传播，这例如归因于沿该节点上游的线路或者在该节点之中的活动光组件，特别是EDFA放大器。
插入部件包括用于将要插入的数据的临时存储单元53。单元53经由输入接口52从客户端层接收将要插入的数据，根据数据的目的地和优先级将数据发送到队列，以形成大小适合于光网络10中所使用的格式的分组，并且当节点控制器50确定插入这些分组时将它们传递到分组发送器45。节点控制器50具有到临时存储单元53的链路56，以持续了解将要插入的业务的特性，例如各队列的负载状态。如果分组正在等待插入，那么节点控制器50命令将其插入到目的地节点能够提取的波长信道上的可用时间窗中。为此，可以例如由网络管理系统，集中地确定波长信道到网络上的各个接入节点的分配表并且将其发送给所有节点。波长信道在节点之中的适当分配以及可调谐发送器45的最佳使用可以实现各个信道之间的业务的平衡。可选择地，可以为所有节点给予在所有信道上提取分组的能力，在该情况中不需要分配表。
根据信令并且取决于对于删除发送中的分组所采取的判决，或者通过给定信道上没有业务的物理检测(CSMA/CA方法)，可用的窗是已知的。在适用的情况下，可以在延迟线路33的上游执行用于识别可用窗的信号检测。
节点控制器50还负责管理发送中的分组与插入分组之间的竞争。例如，可以执行如下多个方法。
如果发送中的分组比在相同波长信道上等待插入的分组具有更高的优先级，那么该节点控制器允许发送中的分组传递并且推迟要插入的分组的插入。
如果发送中的分组比在相同波长信道上等待插入的分组具有更低的优先级，那么节点控制器利用光闸34阻断发送中的分组并且把要插入的分组插入到由此而被释放的时间窗中。对于删除的低优先级分组，节点控制器50可以允许发送器节点处的重传机制在不执行任何具体动作的情况下进行操作。
如果在相同波长信道上发送中的分组和将要插入的分组都具有高优先级，例如对应于与端到端重传不兼容的保证延迟，那么节点控制器命令执行以下步骤：在提取部件中解调发送中的光分组，并且同时在发送部件中删除发送中的光分组，把将要插入的分组插入到由此而被释放的时间窗中，在临时存储单元57中存储已解调的发送中的数据，然后在与这些数据的目的地兼容的波长信道上将它们插入到稍后的时间窗中的光分组中。虽然该过程具有将发送中的数据改变成电的形式的缺点，但是如果网络没有过载并且如果网络的负载均匀分布在波长信道上则这种情况应该是非常罕见的。该处理还使得能够对发送中的分组执行波长转换。如果存储单元53的队列达到高度饱和，那么包括对将要插入的分组给予优先级以及推迟发送中的分组的传输的处理还可以与优先级无关地使用。
可以通过增加或移除输入接口52和/或增加或移除分组发送器45，按照模块化的形式修改节点的插入能力。根据一个具体方式，以单个模块(例如光电卡)的形式来布局具有合适的能力的分组发送器45和输入接口52。
取决于对于发送中的分组和插入的分组所采取的判决，节点控制器50生成关于在输出光纤9上输出的数据分组的信令信息，并且命令具有链路58的发送器44将该信令信息在分组自身之前发送到下一跳。
光数据分组可以具有各种形式，具有固定的或可变的大小。根据一个方式，网络10被设计为能够传输具有多种调制格式(例如OOK、BPSK、DQPSK等等)和/或多种调制速率(例如10Gb/s、40Gb/s、100Gb/s等等)的数据分组。在该情况中，用于分组的信令优选地包括关于调制格式和/或速率的信息，从而可以由节点控制器通过考虑分组的特性来进行光分组交换判决，例如以便将分组传导到在该分组的目的地节点处的合适的光接收器。
优选地，在所有波长信道上以大致同步的方式使用固定大小的时间窗，这简化了接入节点之间的同步并且降低了为了执行该同步化而必须交换的信息量。事实上，在通过所有波长信道进行同步传输的情况中，节点必须简单地识别传输窗的开始。图4描绘了固定分组在所有信道上的同步传输。列描绘了持续时间相同的连续的时间窗。以每个时间窗并且每个波长信道最多一个光分组60的形式将数据插入到网络10中。描绘了4个波长信道λ1到λ4，连同信令信道λc。一条线描绘了在网络10上，在时刻tn-1与时刻tn+2之间的时间段上的给定时刻处，在波长信道上传递的业务。图4通过示例的方式描绘了可用于在该框架中发送信令信息的格式。信令信道上的分组60包括4个字段C1到C4，字段C1到C4分别包括用于4个数据信道的信令信息。在信令信道上，时间窗包括用于在下一个时间窗中出现的分组的信令信息，使得节点总是在数据之前接收信令信息。如果该提前是固定数目的时间窗，那么不必将显式的同步化信息插入到信令数据中，因为节点根据接收到分组的时间窗来识别信令分组与数据分组之间的关系。例如，时间窗的持续时间可以是大约1到100微秒，有利地为接近10微秒。图4还显示了在分组网络10中只有当存在要发送的数据分组时，光信号才出现在波长信道上，这与诸如SONET/SDH的电路类型技术相反。
在图2中，光分组接收器40被分配给波长信道，这将节点的提取能力与该节点能够接收分组的信道的数目相关联。通过使用一个或多个快速可调谐接收器，能够彼此独立地调整可用于向接入节点发送分组的频带以及该节点的提取能力。图5描绘了根据该原理的节点的提取部件的不同形式。与图2中的元素相同的或相似的那些元素具有增加了100的相同的参考数字。在所描绘的示例中，输入光纤109在此处被连接到1∶5星形耦合器80，星形耦合器80的输出支路分别连接到用于节点的发送部件的解复用器122以及用于形成节点的提取部件的一个或多个快速可调谐光分组接收器85。可调谐接收器85包括例如可调谐滤波器81和分组接收器40。在该情况中，节点控制器与可调谐接收器85之间的连接151使得能够根据信令信息来命令滤波器81，以便将滤波器81调谐到与将要解调的分组相对应的波长信道上。可以通过增加或移除可调谐接收器85，按照模块化的形式修改节点的提取能力。使用可调谐接收器85能够避免对于波长信道到接入节点的集中式分配的需求。方框165描绘了节点的其他组件，与图2类似地实现这些其他组件。
存在实现提取部件的其他可能性。例如，在如图2所示的内部提取部件的情况中，4x4耦合器(或PxQ，P和Q是正整数)可以被设计为组合从每个光路径获取的信号并且将该组合信号重新分配给装配有固定或可调谐滤波器的多个分组模式接收器。在基于图5的另一种变形中，由1X2耦合器代替耦合器80，在该1X2耦合器中一个输出通向该提取部件。每次可以用分光器和多个可调谐接收器，或者用解复用器和多个可选择的有色接收器来实现该提取部件。可选择的有色接收器包括与光闸组合的波长接收器。还可以使用固定的或可调谐的相干波长光接收器，在该情况中不需要光滤波器。
图6描绘了节点的提取部件的不同形式。与图2中的元素相同的或相似的那些元素具有增加了200的相同的参考数字。在所描绘的示例中，光分组发送器244和245在此处连接到6∶1型星形耦合器90，星形耦合器90将由发送器插入的分组与通过该发送部件传递的分组组合。耦合器90的输出连接到输出光纤209。光组合器228因此仅接收发送中的分组。然后可以用复用器的形式来实现组合器228，因为光线路228携带预定义的波长信道，这使得能够减少损失并且有可能省去光放大步骤。此处还可以通过增加或移除固定或可调谐发送器245，以模块化的形式来修改节点的插入能力。方框265描绘了节点的其他组件，与图2类似地实现这些其他组件。
在其他变化的方式中，用固定的有色发送器的阵列(可选择地为位于发送器输出处的光闸的阵列)和复用器来实现插入部件，以组合来自发送器的有色信号。安置2x1耦合器来代替耦合器90，以将来自插入部件的输出与来自光组合器228的输出组合。
有利地，提取、发送和插入部件的光组件根据1比n保护方案由冗余组件来保护，其中n指定为大于1的数字。保护组件被设计为例如用于固定分组接收器40或可调谐分组接收器85、分组发送器24或245以及光路径30。为了抗差错(例如功率或节点控制器故障)保护，应该设计用于将光闸34切换到传通状态的装置以响应这种情况。因此，网络的其余部分将不受该故障的影响。
为了改善节点的级联，可以在节点上的多个点处，特别是在光信号发生衰减的点处(例如在耦合器处)，设置光放大器(例如SOA)。放大器可以例如合并到耦合器中。
优选地使用集中式和分布式过程的组合来管理光网络10。通过例如使用集中式管理系统实现的集中式过程关注于例如波长信道到能够提取这些波长信道的节点的分配以及优先级或服务级别的定义。分布式过程关注于例如对接入节点用分组等级粒度进行的插入、发送以及提取的管理。
可以使用硬件和/或软件组件，以独立的或分布式的方式，用各种形式来构造所描绘的一些元件，特别是节点控制器50。可以使用的硬件组件是专用集成电路、现场可编程门阵列或微处理器。软件组件可以用各种编程语言(如C、C++、Java或VHDL)来编写。该列举是非穷举的。类似地，暂时存储提取出的数据和等待插入的数据所必需的队列可以集中在一个存储器模块中或分布在多个存储器模块中。
网络管理系统可以是硬件设备，例如微机、工作站、连接到因特网的设备或者任意其他专用或通用通信设备。由该系统运行的软件程序完成用于控制网络元件的网络管理功能。
上述节点可以用于多种类型的光网络中，这些光网络具有环形或其他架构、具有任意数量的节点并且具有广阔的地理范围，特别是LAN、MAN、WAN等等。具体而言，包括能够删除光发送路径30上正在发送的业务的光闸的节点可以与具有完全透明的光发送路径的其他类型的节点结合使用。完全透明的光发送路径是指节点的输入端口能够向该节点上的一个或多个输出端口透明地传递所有传入分组的功能。
具体而言，具有完全透明的光发送路径的节点的示例是2002年韩国济州岛的Photonics In Switching的Paper TuC3中由Le Sauze等人所著的“DBORN：a shared WDM Ethernet Bus architecture for opticalpacket metropolitan networks”和2003年的Photonics In Switching的Paper Ps.Th.B2中由T.Zami等人所著的“Physical assessment of acost-effective passive optical packet ring at 2.5Gbit/s”中所述的DBORN节点。这些节点使用基于空时间窗检测的CSMA/CA媒体接入控制协议，将分组插入到光发送路径中。换句话说，节点使用用于采样发送中的业务的光敏二极管，监视传入波长信道，以检测分组可以插入的空时间窗。
在包括装配有能够删除光发送路径上正在发送的业务的光闸的节点和具有完全透明的光发送路径的节点的网络中，默认地使光闸进入阻断状态，从而使得能够限制空时间窗中累积的宽带光噪声，并且因此改善由具有完全透明的光发送路径的节点插入的光分组的信噪比。换句话说，即使当节点没有任何分组要插入时并且即使当在信道上没有出现光分组时，也可以使用节点的光发送路径的光闸来清除对应的波长信道，从而改善噪声条件以便由DBORN或位于下游的类似节点进行业务插入。
参考图7，描述了适用于例如创建网状拓扑的另一个光节点架构。与图2和图3中的元件相同或类似的元件具有相同的参考数字。具体而言，数字20是指上述光分组分插复用器，但是图2与图7之间的信号传播方向相反。图7中的节点包括从在广播和选择架构中的分光器71和波长选择开关72所创建的波长信道交换矩阵70，此处具有4个输入和4个输出。光分组分插复用器20位于每个输入线路109上。可选择地，如数字120所指示的，可以将光分组分插复用器装配在每个输出线路209上。节点控制器可以被布置为按照集成的方式同步地控制光分组分插复用器20和波长选择切换器72。
虽然结合多个具体方式来描述了本发明，但是本发明本质上不限于这些具体方式，并且包括所述装置的所有等效方式以及它们的组合，只要所述组合落入本发明的范围中。
动词“包括”或“包含”和它们的词性变化的使用不排除存在与权利要求中所述的那些元件或步骤不同的元件或步骤。除非另外声明，否则对于元件或步骤所使用的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这种元件或步骤。可以由单个硬件元件来描绘多个装置或模块。
在权利要求中，不应该将括号中的任何参考标记解释为对权利要求的限制。

Claims (11)

1.一种光信号交换设备(20)，包括：
输入部件(9)，能够接收包括由波长信道所携带的数据分组(60)的光信号，
输出部件(9)，能够发送包括由波长信道所携带的数据分组的光信号，
提取部件(40)，能够解调由所述输入部件中接收的至少一个所述波长信道携带的数据分组，
插入部件(45)，能够生成将要由所述输出部件发送的至少一个波长信道上的光数据分组，
频谱分离器(22)，用于分离由所述输入部件接收的多个所述波长信道，
光组合器(28)，用于重组由所述频谱分离器分离的所述波长信道，
发送部件(30)，包括用于在所述频谱分离器与所述光组合器之间透明地传递对应的波长信道的光路径(31)，
多个选择器元件(34)，每个选择器元件与对应的光路径协作并且能够被切换到分组模式以选择性地阻断或允许由使用所述光路径的所述波长信道所携带的个体数据分组传递，以及
控制单元(50)，能够接收关于所述输入部件中接收的所述数据分组的信令信息，并且针对数据分组而定义波长信道和包括所述数据分组的时间窗，并且与所述时间窗同步地控制与所述波长信道相对应的选择器元件，以阻断或允许所述数据分组传递，在所述波长信道上没有接收到数据分组的时间窗期间所述控制单元将所述选择器元件(34)维持在阻断状态中。
2.根据权利要求1所述的交换设备，其中关于数据分组的所述信令信息定义用于所述数据分组的目的地。
3.根据权利要求2所述的交换设备，其中在包括目的地在所述交换设备的下游的数据分组的时间窗期间，所述控制单元(50)能够将所述选择器元件切换到传通状态，以允许所述数据分组传递到所述输出部件。
4.根据权利要求1-3中的任意一个所述的交换设备，其中所述插入部件包括至少一个光发送器(45)，所述光发送器能够生成所述波长信道上的数据分组。
5.根据权利要求4所述的交换设备，其中所述控制单元能够接收关于等待插入的数据的信息，并且能够控制所述光发送器(45)，以便所述插入部件在所述波长信道上与所述选择器元件(34)处于所述阻断状态中的所述时间窗同步地生成包括所述等待插入的数据的光分组。
6.根据权利要求1-3中的任意一个所述的交换设备，其特征在于，所述选择器元件(34)包括半导体光放大器，所述半导体光放大器作为光闸而被布置在所述发送部件中的光路径上。
7.根据权利要求1-3中的任意一个所述的交换设备，其特征在于，由所述光信号的预定波长信道(λc)携带关于所述输入部件中接收的所述数据分组的所述信令信息，所述交换设备包括用于分离所述预定信道的频谱分离器(22)和用于解调所述信令信息的光接收器。
8.一种用于WDM光网络的通信节点，包括：
多个输入线路(109)，用于接收传入WDM光信号，
多个输出线路(209)，用于发送传出WDM光信号，
置于每个所述输入线路或所述输出线路上的根据权利要求1-7中的任意一个所述的交换设备(20、120)，以及
波长交换设备(70)，用于链接所述输入线路与所述输出线路，能够形成所述传出WDM光信号，并且每次对来自所述传入WDM光信号的波长信道进行重组。
9.一种透明的或混合的光网络(10)，其包括选自如下组的多个网络组件(1-6)以及用于链接所述网络组件的光纤(9)，所述组包括根据权利要求1-7中的任意一个所述的交换设备和根据权利要求8所述的通信节点。
10.根据权利要求9所述的光网络，其中在所述光网络上发送具有各种调制格式和/或各种调制速率的数据分组。
11.根据权利要求9所述的光网络，还包括通过光纤连接到至少一个所述网络组件的至少一个完全透明的光发送路径节点。
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