CN102907054A - 一种数据交换方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据交换方法、装置及系统，其中，数据交换装置包括线卡以及与其光连接的交换卡，所述线卡包括接收转发模块、线卡调度信号模块以及突发封装发射模块，所述交换卡包括交换卡调度信号模块、光交换模块以及调度模块。本发明的线卡与交换卡之间通过光连接，使得交换卡的光交换模块在光层进行交换，直接输出光信号，克服了现有技术多框级联的路由器或交换机集群中三级多平面的交换架构的复杂结构，降低整个数据交换装置的功耗。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据交换方法、装置及系统。
发明背景
随着用户流量的增长，对路由器或交换机容量的需求越来越大，但路由器或交换机能实现的交叉容量增长幅度有限，赶不上流量增长的速度。多框级联的路由器或交换机集群将成为核心路由器或交换机的主流架构。
多框级联的路由器或交换机集群一般都是三级（S1，S2和S3）多平面的交换架构：LCC（Line Card Chassis，线卡框）中包含平面分离或组合、S1和S3级交换；FCC（Fabric Chassis，交换框）中包含S2级交换。但是多框级联的路由器或交换机集群只是将集群中单框路由器或交换机的功耗限制在可接受的水平，其并不能降低整个集群的总功耗。相反地，同等容量的情况下，多框级联的路由器或交换机集群由于在单框路由器或交换机基础上增加了单框之间光互联部分的功耗，集群的总功耗反而增加了。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种数据交换方法、装置及系统，实现降低路由器或交换机的功耗。
一方面，本发明实施例提供一种数据交换装置，包括线卡以及与其光连接的交换卡，所述线卡包括接收转发模块、线卡调度信号模块以及突发封装发射模块，所述交换卡包括交换卡调度信号模块、光交换模块以及调度模块：
所述接收转发模块，用于接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给所述突发封装发射模块；
所述线卡调度信号模块，用于接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述交换卡调度信号模块，以及从所述交换卡调度信号模块接收调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块；
所述交换卡调度信号模块，用于接收所述线卡调度信号模块发送的所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述调度模块以向所述调度模块请求调度许可信息，以及将所述调度模块发送的调度许可信息发送给所述线卡调度信号模块；
所述调度模块，用于接收所述交换卡调度信号模块发送的调度申请信息，根据所述调度申请信息生成调度许可信息，将所述调度许可信息发送给所述交换卡调度信号模块和所述光交换模块；
所述突发封装发射模块，用于根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，用于根据所述调度许可信息对所述第二光信号进行光交换，输出突发模式的第三光信号。
其中，所述突发封装发射模块，包括：
突发封装模块，用于根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，并发送给发射模块；
发射模块，用于接收所述突发封装模块发送的光突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
具体的，所述突发封装模块，具体用于将所述第一数据报文承载在一个光突发OB中或者一个光分组OP中或者至少一个光信元OC中。
其中，所述线卡调度信号模块包括线卡调度信号收发模块，所述交换卡调度信号模块包括交换卡调度信号收发模块，所述线卡调度信号收发模块与所述交换卡调度信号收发模块之间为光连接，通过光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息。
或者，所述线卡调度信号模块包括线卡调度信号封装模块和线卡调度信号提取模块，所述交换卡调度信号模块包括交换卡调度信号封装模块和交换卡调度信号提取模块，所述线卡调度信号模块与所述交换卡调度信号模块之间，通过所述第二光信号和所述第三光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息；
所述线卡调度信号封装模块，用于接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息封装成第一光突发并发送给所述突发封装发射模块；
所述突发封装发射模块，还用于将所述第一光突发与所述第一数据报文封装成的突发一起封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，还用于从所述第一光突发与所述第一数据报文封装成的突发中提取出所述第一光突发并发送给所述交换卡调度信号提取模块；
所述交换卡调度信号提取模块，用于从所述第一光突发中提取出所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述调度模块，所述调度模块根据所述调度申请信息生成调度许可信息并发送给所述交换卡调度信号封装模块；
所述交换卡调度信号封装模块，用于接收所述调度模块发送的调度许可信息，将所述调度许可信息装成第二光突发并发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，还用于将所述交换卡调度信号封装模块发送的第二光突发与所述第一数据报文封装成的光突发一起转换成光信号发送给所述线卡调度信号提取模块；
所述线卡调度信号提取模块，用于接收所述光交换模块发送的光信号，提取出所述第二光突发并提取出所述调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块，以及将所述第一数据报文封装成的光突发发送给光网络设备。
其中，所述接收转发模块，包括：
接收模块，用于接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给媒体接入控制MAC模块；
MAC模块，用于对所述第一数据报文进行物理层解码、数据链路层解码、链路层协议处理，并将所述第一数据报文发送给网络处理NP模块；
NP模块，用于接收所述第一数据报文，根据所述第一数据报文的源地址信息查询转发表信息，更新所述第一数据报文的目的地址信息并发送给流量管理TM模块；
TM模块，用于根据调度许可信息对其接收到的数据报文按照所述目的地址信息进行排队管理得到调度申请信息，将调度申请信息发送给所述线卡调度信号模块，以及将排队管理后的数据报文发送给所述突发封装发射模块。
其中，所述源地址信息和目的地址信息：包括媒体接入控制MAC目的地址和源地址，和/或多协议标签交换MPLS出标签和入标签，和/或因特网协议IP目的地址和源地址；
所述转发表信息包括所述MAC目的地址和源地址之间的对应关系，和/或MPLS出标签和入标签之间的对应关系，和/或IP目的地址和源地址之间的对应关系。
其中，所述光交换模块为旋转阵列式波导光栅矩阵，或者，光开关矩阵。
另一方面，本发明实施例提供一种数据交换方法，包括：
接收转发模块接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给突发封装发射模块；
线卡调度信号模块，接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息发送给交换卡调度信号模块，以及从交换卡调度信号模块接收调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块；
所述交换卡调度信号模块，接收所述线卡调度信号模块发送的所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给调度模块以向所述调度模块请求调度许可信息，以及将所述调度模块发送的调度许可信息发送给所述线卡调度信号模块；
所述调度模块，接收所述交换卡调度信号模块发送的调度申请信息，根据所述调度申请信息生成调度许可信息，将所述调度许可信息发送给所述交换卡调度信号模块和光交换模块；
所述突发封装发射模块，根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，根据所述调度许可信息对所述第二光信号进行光交换，输出突发模式的第三光信号。
其中，所述根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块，包括：
突发封装模块，根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，并发送给发射模块；
发射模块，用于接收所述突发封装模块发送的光突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
再一方面，本发明实施例提供一种数据交换系统，包括光网络设备以及上述的数据交换装置，所述光网络设备包括：发射模块，用于发送承载有第一数据报文的第一光信号给所述数据交换装置，以及接收模块，用于接收所述数据交换装置发送的突发模式的第三光信号。
其中，所述光网络设备还包括：转换模块，用于第三光信号转换成电信号后，再将所述电信号转换成波分复用WDM光信号。
其中，所述光网络设备包括：波分复用WDM设备，或者光传送网OTN设备。
本发明实施例的数据交换方法、装置及系统，线卡与交换卡之间光连接，使得交换卡的光交换模块在光层进行交换直接输出光信号，克服了现有技术多框级联的路由器或交换机集群中三级多平面的交换架构的复杂结构，降低整个数据交换装置的功耗。
附图简要说明
图1为本发明实施例数据交换装置的构成示意图；
图2为本发明实施例数据交换方法的流程示意图；
图3为本发明实施例数据交换系统的构成示意图；
图4为本发明实施例数据交换系统应用示意图一；
图5为本发明实施例数据交换系统应用示意图二；
图6为本发明实施例数据交换系统中光交换模块示意图一；
图7为本发明实施例数据交换系统中输出光突发OB的示意图；
图8为本发明实施例数据交换系统中光交换模块示意图二；
图9为本发明实施例数据交换系统中输出连续光信号的示意图。
实施本发明的方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明实施例中的“第一”、“第二”和“第三”仅为描述方便，不代表顺序的先后、性能的优劣和/或优先级的高低。
如图1所示，本发明实施例提供一种数据交换装置，包括：
线卡101以及与其光连接的交换卡102，线卡101包括接收转发模块11、线卡调度信号模块13以及突发封装发射模块12，交换卡102包括交换卡调度信号模块14、光交换模块16以及调度模块15。
所述接收转发模块11，用于接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给突发封装发射模块12。
所述线卡调度信号模块13，用于接收所述接收转发模块11发送的调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述交换卡调度信号模块14，以及从所述交换卡调度信号模块14接收调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块12。
所述交换卡调度信号模块14，用于接收所述线卡调度信号模块13发送的所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述调度模块15以向所述调度模块15请求调度许可信息，以及将所述调度模块15发送的调度许可信息发送给所述线卡调度信号模块13。
所述调度模块15，用于接收所述交换卡调度信号模块14发送的调度申请信息，根据所述调度申请信息生成调度许可信息，将所述调度许可信息发送给所述交换卡调度信号模块13和所述光交换模块16；
所述突发封装发射模块12，用于根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块16。
所述光交换模块16，用于根据所述调度许可信息对所述第二光信号进行光交换，输出突发模式的第三光信号。
数据交换装置可以为集群路由器或者交换机设备。光网络设备包括WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）设备或者OTN（Optical TransportNetwork，光传送网）设备。
本发明实施例的数据交换装置，通过线卡与交换卡之间光连接，使得交换卡的光交换模块在光层进行交换，直接输出光信号，克服了现有技术多框级联的路由器或交换机集群中三级多平面的交换架构的复杂结构，降低整个数据交换装置的功耗。
突发封装发射模块12，具体可以包括：
突发封装模块，用于根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，并发送给发射模块；
发射模块，用于接收所述突发封装模块发送的光突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
具体的，所述突发封装模块，具体用于将所述第一数据报文承载在一个OB（OpticalBurst，光突发）中或者一个OP（Optical Packet，光分组）中或者至少一个OC（OpticalCell，光信元）中。
可选的，所述线卡调度信号模块13包括线卡调度信号收发模块，所述交换卡调度信号模块14包括交换卡调度信号收发模块，所述线卡调度信号收发模块与所述交换卡调度信号收发模块之间为光连接，通过光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息。
或者，所述线卡调度信号模块13包括线卡调度信号封装模块和线卡调度信号提取模块，所述交换卡调度信号模块14包括交换卡调度信号封装模块和交换卡调度信号提取模块，所述线卡调度信号模块与所述交换卡调度信号模块之间，通过所述第二光信号和所述第三光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息：
所述线卡调度信号封装模块，用于接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息封装成第一光突发并发送给所述突发封装发射模块；
所述突发封装发射模块，还用于将所述第一光突发与所述第一数据报文封装成的突发一起封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，还用于从所述第一光突发与所述第一数据报文封装成的突发中提取出所述第一光突发并发送给所述交换卡调度信号提取模块；
所述交换卡调度信号提取模块，用于从所述第一光突发中提取出所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述调度模块，所述调度模块根据所述调度申请信息生成调度许可信息并发送给所述交换卡调度信号封装模块；
所述交换卡调度信号封装模块，用于接收所述调度模块发送的调度许可信息，将所述调度许可信息装成第二光突发并发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，还用于将所述交换卡调度信号封装模块发送的第二光突发与所述第一数据报文封装成的光突发一起转换成光信号发送给所述线卡调度信号提取模块；
所述线卡调度信号提取模块，用于接收所述光交换模块发送的光信号，提取出所述第二光突发并提取出所述调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块，以及将所述第一数据报文封装成的光突发发送给光网络设备。
具体的，接收转发模块11，具体可以包括：
接收模块，用于接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给MAC（Media AccessControl，媒体接入控制）模块；
MAC模块，用于对所述第一数据报文进行物理层解码、数据链路层解码、链路层协议处理，并将所述第一数据报文发送给NP（Network Processor，网络处理器）模块；
NP模块，用于接收所述第一数据报文，根据所述第一数据报文的源地址信息查询转发表信息，更新所述第一数据报文的目的地址信息并发送给TM（Traffic Management，流量管理）模块；
TM模块，用于根据调度许可信息对其接收到的数据报文按照所述目的地址信息进行排队管理得到调度申请信息，将调度申请信息发送给所述线卡调度信号模块，以及将排队管理后的数据报文发送给所述突发封装发射模块。
其中，所述源地址信息和目的地址信息：包括媒体接入控制MAC目的地址和源地址，和/或多协议标签交换MPLS出标签和入标签，和/或因特网协议IP目的地址和源地址；
所述转发表信息包括所述MAC目的地址和源地址之间的对应关系，和/或MPLS出标签和入标签之间的对应关系，和/或IP目的地址和源地址之间的对应关系。
具体的，光交换模块16为旋转阵列式波导光栅矩阵，或者，光开关矩阵。
如图2所示，对应上述实施例的数据交换装置，本发明实施例提供一种数据交换方法，包括：
步骤21、接收转发模块接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给突发封装发射模块。
步骤22、线卡调度信号模块接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息发送给交换卡调度信号模块，以及从交换卡调度信号模块接收调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块。
步骤23、所述交换卡调度信号模块接收所述线卡调度信号模块发送的所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给调度模块，以向所述调度模块请求调度许可信息，以及将所述调度模块发送的调度许可信息发送给所述线卡调度信号模块。
步骤24、所述调度模块接收所述交换卡调度信号模块发送的调度申请信息，根据所述调度申请信息生成调度许可信息，将所述调度许可信息发送给所述交换卡调度信号模块和光交换模块；
步骤25、所述突发封装发射模块根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
步骤26、所述光交换模块根据所述调度许可信息对所述第二光信号进行光交换，输出突发模式的第三光信号。
本发明实施例的数据交换方法的执行主体可以是数据交换装置。数据交换装置可以为集群路由器或者交换机设备。光网络设备包括WDM设备或者OTN设备。
本发明实施例的数据交换方法，通过线卡与交换卡之间光连接，使得交换卡的光交换模块在光层进行交换，直接输出光信号，克服了现有技术多框级联的路由器或交换机集群中三级多平面的交换架构的复杂结构，降低整个数据交换装置的功耗。
具体的，所述根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块，可以包括：
突发封装模块根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，并发送给发射模块；
发射模块接收所述突发封装模块发送的光突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
其中，所述根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，包括：
突发封装模块将所述第一数据报文承载在一个OB（Optical Burst，光突发）中或者一个OP（Optical Packet，光分组）中或者至少一个OC（Optical Cell，光信元）中。
可选的，所述线卡调度信号模块与所述交换卡调度信号模块之间通过光连接传输所述调度申请信息和所述调度许可信息。
或者，所述线卡调度信号模块与所述交换卡调度信号模块之间通过所述第二光信号和所述第三光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息。
具体的，所述接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给突发封装发射模块，包括：
接收模块接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给媒体接入控制MAC模块；
MAC模块对所述第一数据报文进行物理层解码、数据链路层解码、链路层协议处理，并将所述第一数据报文发送给网络处理NP模块；
NP模块接收所述第一数据报文，根据所述第一数据报文的源地址信息查询转发表信息，更新所述第一数据报文的目的地址信息并发送给流量管理TM模块；
TM模块根据调度许可信息对其接收到的数据报文按照所述目的地址信息进行排队管理得到调度申请信息，将调度申请信息发送给所述线卡调度信号模块，以及将排队管理后的数据报文发送给所述突发封装发射模块。
其中，所述源地址信息和目的地址信息：包括媒体接入控制MAC目的地址和源地址，和/或多协议标签交换MPLS出标签和入标签，和/或因特网协议IP目的地址和源地址；
所述转发表信息包括所述MAC目的地址和源地址之间的对应关系，和/或MPLS出标签和入标签之间的对应关系，和/或IP目的地址和源地址之间的对应关系。
具体的，所述光交换模块为旋转阵列式波导光栅矩阵，或者，光开关矩阵。
如图3所示，本发明实施例提供一种数据交换系统，包括：光网络设备31以及数据交换装置32。
数据交换装置32可以参考上述实施例的数据交换装置得以理解，在此不作赘述。
所述光网络设备31可以包括：发射模块，用于发送承载有第一数据报文的第一光信号给所述数据交换装置，以及接收模块，用于接收所述数据交换装置发送的突发模式的第三光信号。
其中，发射模块可以是发射机，如连续发射机，用于向数据交换装置32发送连续的光信号。或者，突发发射机，用于向数据交换装置发送突发光信号。接收模块可以是突发接收机。
可选的，光网络设备31还可以包括：转换模块，用于第三光信号转换成电信号后，再将所述电信号转换成波分复用WDM光信号。
所述光网络设备可以为波分复用WDM设备，或者光传送网OTN设备。
本发明实施例的数据交换系统，通过线卡与交换卡之间光连接，使得交换卡的光交换模块在光层进行交换，直接输出光信号，克服了现有技术多框级联的路由器或交换机集群中三级多平面的交换架构的复杂结构，降低整个数据交换装置的功耗。
如图4所示，本发明实施例提供数据交换系统示意图一，包括：数据交换装置和光网络设备。数据交换装置可以是路由器交换机，光网络设备可以是WDM设备或OTN设备。
这里，简单说明：数据通信网络主要由路由器或交换机组成，传送网络主要由WDM或OTN设备组成。路由器或交换机之间并没有实际的光纤直接连接，WDM或OTN设备之间才有实际的光纤连接，但是路由器或交换机和WDM或OTN设备之间有实际光纤连接。一般情形下，直接相连的路由器或交换和WDM或OTN设备是放在一个站点的，因此它们之间连接光纤较短，采用短距光模块互联（一般也称为灰光口）；而不同的WDM或OTN设备之间的连接光纤一般距离比较长，因此他们之间一般采用长距光模块互联（块一般称为彩光口）。对于路由器或交换而言，和WDM或OTN对接的一侧称为网络侧；而对于WDM或OTN设备而言，和路由器对接的一侧称为客户侧，WDM或OTN设备之间对接的一侧称为线路侧。需要说明的是，如果距离较近，路由器或交换机之间会直接采用灰光口对接，此时就不需要传送网络了。这种应用情形一般称为路由器或交换机光纤直联。
本发明实施例数据交换装置是路由器41，本发明实施例光网络设备是WDM设备42。本发明实施例路由器41包括线卡411和交换卡412。可以一个线卡设置在一个线卡框内，或者多个线卡设置在一个线卡框内。交换卡可以设置在交换框内。线卡411包括接收模块4111、MAC模块4112、NP模块4113、TM模块4114、突发封装模块4115、发射模块4116和线卡调度信号收发模块4117。交换卡412包括光交换模块4121、调度器模块4122和交换卡调度信号收发模块4123。
本发明实施例WDM设备42包括连续发射机421和突发接收机422。连续发射机421向本发明实施例路由器41发送连续光信号，可替换的，连续发射机可以替换为突发发射机，向本发明实施例路由器41发送突发光信号。突发接收机422从本发明实施例路由器41接收突发光信号。
具体而言，接收模块4111是连续接收机，连续接收机接收WDM设备送来的连续光信号，将其转换成电信号，发送给MAC（Media Access Control，媒体接入控制）模块4112。
MAC模块4112，用于：接收连续接收机送来的电信号，进行物理层及数据链路层的处理，包括物理层解码、数据链路层解码、链路层协议处理（比如：状态、双工模式、流控、速度等等）、报文检查和统计等等。MAC模块将处理后的数据送给NP（NetworkProcessor，网络处理器）模块4113。
NP模块4113，接收MAC模块送来的数据，主要完成三层的处理，例如分类（Classification）、路由查找（Address Lookup）、转发（Forwarding）、头部修改（Header Modification）、数据单元的分段（Segmentation）与重组（Reassembly）等等。NP模块将处理后的数据送给TM（Traffic Management，流量管理）模块4114。
TM模块4114，接收NP模块送来的数据，并按照调度信号收发模块送来的调度许可信息，进行流量管理，例如：流量度量（Metering）、流量整形（Shaping）、流量监管（Policing）、排队（Queueing）、调度（Scheduling）、平面分离和组合等等，将处理后的数据送给突发封装模块4115，并将调度申请信息发送给线卡调度信号收发模块4117。
其中，所述调度许可信息可以允许TM模块中各个队列的信元送到突发封装模块的标志。
突发封装模块4115，接收TM模块4114发送来的数据，按照线卡调度信号收发模块4117送来的调度许可信息，进行物理层及数据链路层的处理，包括物链路层协议处理、链路层地址更新、链路层编码、物理层编码等等，并将处理后的数据封装成突发，送到发射模块4116。
其中，以一个OB封装至少一个IP包或Ethernet包。
或者，一个OP封装一个I P包或Ethernet包。
或者，多个OC封装一个IP包或Ethernet包。对IP包或Ethernet包进行切片，封装到光信元中。
发射模块4116是发射机，发射机接收突发封装模块4115送来的突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成光信号发送给光交换模块4121。
其中，发射模块发送的可以是连续模式的光信号，也可以是突发模式的光信号。这里，简单说明连续模式的光信号和突发模式的光信号：突发模式的光信号承载多个有效数据单元，所述有效数据单元之间无数据，所述连续模式的光信号承载多个有效数据单元，所述有效数据单元之间为固定填充数据。
发射机具体为波长快速可调发送模块，发送突发模式的光信号。例如：快速可调激光器（Fast Tunable Laser；以下简称：FTL。
发射机具体为Tx（Transmitter），发送连续模式的光信号。
线卡调度信号收发模块4117，接收交换卡调度信号收发模块4123送来的包含有调度许可信息的光信号，将其转换成电信号，提取调度许可信息，送给突发封装模块4115和TM模块4114；将TM模块4114送来的调度申请信息转换成光信号，送给交换卡调度信号收发模块4123。
光交换模块4121，接收至少一个发射机4116发送过来的光信号，按照调度器模块4122送来的调度许可信息在光层进行交换，并将交换之后生成的光突发信号发送给突发接收机422。
其中，以一个OB为单位进行光交换。
或者，一个OP为单位进行光交换。
或者，一个OC为单位进行光交换。
其中，光交换模块的多个输入虚线箭头表示可以连接多个交换框的调度信号收发模块，光交换模块的多个输出虚线箭头表示可以连接多个WDM设备的突发接收机。
光交换模块具体为旋转阵列式波导光栅矩阵（Cyclic Arrayed Waveguide Grating；以下简称：CAWG）。
调度器模块4122，接收至少一个交换卡调度信号收发模块4123送来的调度申请信息，按照预先设置的调度算法，输出调度许可信息，送给光交换模块4121和交换卡调度信号收发模块4123。调度器模块4122的多个输入输出双向箭头表示可以连接多个交换框的交换卡调度信号收发模块。
其中，预先设置的调度算法可以有很多种，例如PIM（Parallel Iterative Matching，并行迭代匹配算法）或iSLIP（Iterative Serial Line Interface，迭代串行线路接口）等。
交换卡调度信号收发模块4123，将调度器模块4122送来的调度许可信息转换成光信号，送给线卡调度信号收发模块4117；接收线卡调度信号收发模块4117送来的包含有调度申请信息的光信号，将其转换成电信号，提取调度申请信息，送给调度器模块4122。
可选的，TM模块或突发封装模块中可以包括缓存，可以按照多队列的方式对IP包进行缓存，如VOQ（Virtual Output Queuing，虚拟输出队列)对IP包进行缓存，解决队头阻塞问题。
本发明实施例提供数据交换系统，通过线卡与交换卡之间光连接，使得交换卡的光交换模块在光层进行交换，直接输出光信号，克服了现有技术多框级联的路由器或交换机集群中三级多平面的交换架构的复杂结构，降低整个数据交换装置的功耗。
而且，本发明实施例提供数据交换系统，背板一般位于发射机和光交换模块之间（即所谓的光背板），线卡与交换卡之间光连接，线卡框和交换框中的单板之间都没有高速电信号连接，降低了背板互联的要求，简化了硬件设计难度，减低了硬件设计成本。
如图5所示，本发明实施例提供一种数据交换系统示意图二，本发明实施例数据交换系统与图4所示的数据交换系统的区别在于：
线卡调度信号模块包括线卡调度信号封装模块和线卡调度信号提取模块，交换卡调度信号模块包括交换卡调度信号封装模块和交换卡调度信号提取模块。
调度许可信息以及调度申请信息采用单独的调度信号收发模块进行收发，例如，调度许可信息以及调度申请信息可以选择特定OB来进行收发。
具体的，本发明实施例数据交换装置是路由器51，本发明实施例光网络设备是WDM设备52。本发明实施例路由器51包括线卡511和交换卡512。可以一个线卡设置在一个线卡框内，或者多个线卡设置在一个线卡框内。交换卡可以设置在交换框内。线卡511包括接收模块5111、MAC模块5112、NP模块5113、TM模块5114、突发封装模块5115、发射模块5116、线卡调度信号封装模块5117和线卡调度信号提取模块5118。交换卡512包括光交换模块5121、调度器模块5122、交换卡调度信号封装模块5123和交换卡调度信号提取模块5124。
本发明实施例WDM设备52包括连续发射机521和突发接收机522。
接收模块5111是连续接收机，连续接收机接收WDM设备送来的连续光信号，将其转换成电信号，送给MAC模块5112。
MAC模块5112，用于：接收连续接收机送来的电信号，进行物理层及数据链路层的处理，包括物理层解码、数据链路层解码、链路层协议处理（比如：状态、双工模式、流控、速度等等）、报文检查和统计等等。MAC模块将处理后的数据送给NP模块5113。
NP模块5113，接收MAC模块送来的数据，主要完成三层的处理，例如分类、路由查找、转发、头部修改、数据单元的分段与重组等等。NP模块将处理后的数据送给TM模块5114。
TM模块5114，接收NP模块送来的数据，并按照线卡框调度信号提取模块送来的调度许可信息，进行流量管理，例如：流量度量、流量整形、流量监管、排队、调度等等，将处理后的数据送给突发封装模块5115，并将调度申请信息发送给线卡调度信号封装模块5117。
线卡调度信号封装模块5117，将TM模块5114送来的调度申请信息封装进特定OB中，发送给突发封装模块5115。
突发封装模块5115，接收TM模块5114送来的数据，按照线卡调度信号提取模块5118送来的调度许可信息，进行物理层及数据链路层的处理，包括物链路层协议处理、链路层地址更新、链路层编码、物理层编码等等，将处理后的数据封装成OB，并合入调度信号封装模块送来的特定OB，一起发送发射模块5116。
发射模块5116是发射机，发射机接收突发封装模块5115送来的突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成光信号发送给光交换模块5121。
线卡调度信号提取模块5118，接收光交换模块5121送来的OB，提取出特定OB，将其转换成电信号，提取调度许可信息发送给TM模块5114，并将剩下的承载业务数据的OB发送给突发接收机522。
光交换模块5121，接收至少一个发射机5116送来的OB，提取承载有调度申请信息的特定OB发送给至少一个交换卡调度信号提取模块5124；按照调度器模块5122送来的调度许可信息在光层进行交换，并合入至少一个交换卡调度信号封装模块5123送来的调度许可信息，一起送给至少一个线卡调度信号提取模块5118。
其中，光交换模块5121的多个输入虚线箭头表示可以连接多个发射模块5116，光交换模块的多个输出虚线箭头表示可以连接多个WDM设备的突发接收机520。
交换卡调度信号提取模块5124，接收光交换模块5121送来的承载有调度申请信息的特定OB，将其转换成电信号，从中提取出调度申请信息，送给调度器模块5122。
调度器模块5122，从至少一个交换卡调度信号提取模块5123接收调度申请信息，按照预先设置的调度算法，输出调度许可信息，送给光交换模块5121和至少一个交换卡调度信号封装模块5123。
交换卡调度信号封装模块5123，接收调度器模块5122送来的调度许可信息，并将其封装到特定OB中，转换成光信号发送给光交换模块5121。
其他部分可以参考上述图4所示数据交换系统得以理解，在此不作赘述。
可替换的，本发明实施例提供一种数据交换系统（附图未示意出），其与图4和图5所示数据交换系统的区别在于：图4和图5所示数据交换系统中路由器与WDM设备之间光纤连接，而本发明实施例数据交换系统中路由器与路由器之间光纤直联组网，即图4和图5中WDM设备可以用路由器替代，此时，线卡框从网络侧接收的也可以是突发模式光信号（OB），其他部分可以参考上述图4和图5所示数据交换系统得以理解，在此不作赘述。
如图6所示，本发明实施例数据交换系统中光交换模块示意图一，光交换模块为CAWG（Cyclic Arrayed Waveguide Grating，旋转阵列式波导光栅矩阵）矩阵。
图6所示，FTL（Fast Tunable Laser，快速可调激光器）为线卡框的发射模块，BMR（Burst Mode Receiver，突发模式接收机）为WDM设备的突发接收机模块。
FTL采用选定的波长发出OB，该OB发经过CAWG之后，就会在特定的输出端口（BMR）输出，每个OB至少封装一个以太网数据包。
FTL发出OB，OB是定长的，不同的OB之间保持固定的相位关系，这样可以简化调度算法。可选的，OB可以是变长地，不同的OB也可以不用保持固定相位关系，这样调度算法会比较复杂。
图6所示，m表示光交换的行、列数，n表示表示CAWG的行、列数。
如图7所示输出光突发OB的示意图，FTL发出OB，OB是定长的，一个OB长度加上OB之间的间隔长度为一个调度周期。
如图8所示，本发明实施例数据交换系统中光交换模块示意图二，光交换模块为光开关矩阵，即采用多级光开关矩阵搭建大容量光交换网。
Tx（Transmitter）为线卡框的发射模块，BMR（Burst Mode Receiver）为WDM设备的突发接收机模块。Tx可以发出OB，利用多级光开关矩阵进行交换后，送到相应的输出端口（BMR）。
图8所示，m表示光交换的行、列数，n表示表示光交换的行、列数。
如图9所示输出连续光信号的示意图，Tx可以输出连续模式的光信号，输出连续模式的光信号的具体实现方式是在OB之间填充固定图案形成连续模式信号。连续模式的光信号经过多级光开关交换后，送到相应地输出端口的依然是光突发信号（OB）。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
Claims (13)
1.一种数据交换装置，其特征在于，包括线卡以及与其光连接的交换卡，所述线卡包括接收转发模块、线卡调度信号模块以及突发封装发射模块，所述交换卡包括交换卡调度信号模块、光交换模块以及调度模块：
所述接收转发模块，用于接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给所述突发封装发射模块；
所述线卡调度信号模块，用于接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述交换卡调度信号模块，以及从所述交换卡调度信号模块接收调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块；
所述交换卡调度信号模块，用于接收所述线卡调度信号模块发送的所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述调度模块以向所述调度模块请求调度许可信息，以及将所述调度模块发送的调度许可信息发送给所述线卡调度信号模块；
所述调度模块，用于接收所述交换卡调度信号模块发送的调度申请信息，根据所述调度申请信息生成调度许可信息，将所述调度许可信息发送给所述交换卡调度信号模块和所述光交换模块；
所述突发封装发射模块，用于根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，用于根据所述调度许可信息对所述第二光信号进行光交换，输出突发模式的第三光信号。
2.根据权利要求1所述的数据交换装置，其特征在于，所述突发封装发射模块，包括：
突发封装模块，用于根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，并发送给发射模块；
发射模块，用于接收所述突发封装模块发送的光突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
3.根据权利要求1或2所述的数据交换装置，其特征在于，所述突发封装模块，具体用于将所述第一数据报文承载在一个光突发OB中或者一个光分组OP中或者至少一个光信元OC中。
4.根据权利要求1-3中任一所述的数据交换装置，其特征在于，所述线卡调度信号模块包括线卡调度信号收发模块，所述交换卡调度信号模块包括交换卡调度信号收发模块，所述线卡调度信号收发模块与所述交换卡调度信号收发模块之间为光连接，通过光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息。
5.根据权利要求1-3中任一所述的数据交换装置，其特征在于，所述线卡调度信号模块包括线卡调度信号封装模块和线卡调度信号提取模块，所述交换卡调度信号模块包括交换卡调度信号封装模块和交换卡调度信号提取模块，所述线卡调度信号模块与所述交换卡调度信号模块之间，通过所述第二光信号和所述第三光信号传输所述调度申请信息和所述调度许可信息；
所述线卡调度信号封装模块，用于接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息封装成第一光突发并发送给所述突发封装发射模块；
所述突发封装发射模块，还用于将所述第一光突发与所述第一数据报文封装成的突发一起封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，还用于从所述第一光突发与所述第一数据报文封装成的突发中提取出所述第一光突发并发送给所述交换卡调度信号提取模块；
所述交换卡调度信号提取模块，用于从所述第一光突发中提取出所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给所述调度模块，所述调度模块根据所述调度申请信息生成调度许可信息并发送给所述交换卡调度信号封装模块；
所述交换卡调度信号封装模块，用于接收所述调度模块发送的调度许可信息，将所述调度许可信息装成第二光突发并发送给所述光交换模块；
所述光交换模块，还用于将所述交换卡调度信号封装模块发送的第二光突发与所述第一数据报文封装成的光突发一起转换成光信号发送给所述线卡调度信号提取模块；
所述线卡调度信号提取模块，用于接收所述光交换模块发送的光信号，提取出所述第二光突发并提取出所述调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块，以及将所述第一数据报文封装成的光突发发送给光网络设备。
6.根据权利要求1-5所述的数据交换装置，其特征在于，所述接收转发模块，包括：
接收模块，用于接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给媒体接入控制MAC模块；
MAC模块，用于对所述第一数据报文进行物理层解码、数据链路层解码、链路层协议处理，并将所述第一数据报文发送给网络处理NP模块；
NP模块，用于接收所述第一数据报文，根据所述第一数据报文的源地址信息查询转发表信息，更新所述第一数据报文的目的地址信息并发送给流量管理TM模块；
TM模块，用于根据调度许可信息对其接收到的数据报文按照所述目的地址信息进行排队管理得到调度申请信息，将调度申请信息发送给所述线卡调度信号模块，以及将排队管理后的数据报文发送给所述突发封装发射模块。
7.根据权利要求6所述的数据交换装置，其特征在于，所述源地址信息和目的地址信息：包括媒体接入控制MAC目的地址和源地址，和/或多协议标签交换MPLS出标签和入标签，和/或因特网协议IP目的地址和源地址；
所述转发表信息包括所述MAC目的地址和源地址之间的对应关系，和/或MPLS出标签和入标签之间的对应关系，和/或IP目的地址和源地址之间的对应关系。
8.根据权利要求1-7中任一所述的数据交换装置，其特征在于，所述光交换模块为旋转阵列式波导光栅矩阵，或者，光开关矩阵。
9.一种数据交换方法，其特征在于，包括：
接收转发模块接收光网络设备发送的承载有第一数据报文的第一光信号，将所述第一光信号转换成电信号，提取所述第一数据报文并发送给突发封装发射模块；
线卡调度信号模块接收所述接收转发模块发送的调度申请信息，将所述调度申请信息发送给交换卡调度信号模块，以及从交换卡调度信号模块接收调度许可信息，并将所述调度许可信息发送给所述突发封装发射模块；
所述交换卡调度信号模块接收所述线卡调度信号模块发送的所述调度申请信息，将所述调度申请信息发送给调度模块以向所述调度模块请求调度许可信息，以及将所述调度模块发送的调度许可信息发送给所述线卡调度信号模块；
所述调度模块接收所述交换卡调度信号模块发送的调度申请信息，根据所述调度申请信息生成调度许可信息，将所述调度许可信息发送给所述交换卡调度信号模块和光交换模块；
所述突发封装发射模块根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块；
所述光交换模块根据所述调度许可信息对所述第二光信号进行光交换，输出突发模式的第三光信号。
10.根据权利要求9所述的数据交换方法，其特征在于，所述根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装并转换成第二光信号发送给所述光交换模块，包括：
突发封装模块根据所述调度许可信息将所述第一数据报文封装成光突发，并发送给发射模块；
发射模块接收所述突发封装模块发送的光突发，采用连续模式或者突发模式将其转换成第二光信号发送给所述光交换模块。
11.一种数据交换系统，其特征在于，包括光网络设备以及如权利要求1-8中任一所述的数据交换装置，所述光网络设备包括：发射模块，用于发送承载有第一数据报文的第一光信号给所述数据交换装置，以及接收模块，用于接收所述数据交换装置发送的突发模式的第三光信号。
12.根据权利要求11所述的数据交换系统，其特征在于，所述光网络设备还包括：转换模块，用于第三光信号转换成电信号后，再将所述电信号转换成波分复用WDM光信号。
13.根据权利要求11所述的数据交换系统，其特征在于，所述光网络设备包括：波分复用WDM设备，或者光传送网OTN设备。
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| GR01 | Patent grant |