CN1157011C - 一种基于标记的多粒度光交换机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于标记的多粒度光交换机，由多粒度光交换模块、电的控制器和信令代理组成。多粒度光交换模块由两级光开关和波分解复用器、波分复用器组成，L条光纤输入一个L×L的光开关，输出中I条光纤不经过波分解复用器，(L-I)条光纤分别接(1×N)的波分解复用器，每个波分解复用器输出的N个波长分成P个波带或波长组，分别输入到P个Q×Q光开关，每组M个波长。每个Q×Q光开关输出的P个波带或波长组分别接至(L-I)个(N×1)的波分复用器，有[Q-M(L-I)]个波长或[Q-M(L-I)]/M个波带或波长组上下路，之后接(L-I)条光纤输出。采用本发明的光交换机，可实现L×L的光纤交换、P(L-I)个波带或波长组的交换、N(L-I)个波长的交换，还可实现若干个波带或波长组及波长的上下路。

Description

一种基于标记的多粒度光交换机

技术领域：

本发明属于信息网络技术领域和光纤通信技术领域。

背景技术：

现代社会，人们对多种媒体信息包括话音、数据、视频等的需求与日俱增，使得近年来通信流量增长极快，尤其是以互联网业务为代表的数据业务的流量以Moore定律的2-3倍的规律增长，给电信网带来了巨大的压力。随着信息技术的进步，电信网、计算机网、广播电视网的三网融合正成为电信发展的大趋势。光纤以其带宽宽、传输损耗低等突出优点，而成为骨干网、城域网、甚至是接入网的理想传输媒质。采用波分复用技术(WDM)，可以成倍地提高线路传输带宽，目前在实验室已实现10.92Tb/s的高码率传输。但是，由于在网络节点还需要采用电子处理，从而形成了网络的电子瓶颈。克服网络电子瓶颈的办法是在节点引入光交换技术，由此，人们提出了基于光交叉互连(OXC)、光分插复用(OADM)的光传送网(OTN)。经过多年的研究和开发，国内外已建设了若干光传送试验网，如美国的多波光网(MONET)、欧洲的泛欧光通信网(OPEN)、中国高速信息示范网(NSFCnet)等。但是，传统的光传送网配置繁琐，扩展性差，无端到端的保护，带宽利用率低，运营、维护艰难。因此，需要赋予现有光网络以更多的智能，使其发展成为一个自动交换的光网络。所以，当ITU-T在2000年3月日本京都召开的会议上正式提出自动交换光网络(ASON)的概念后，立刻吸引了国际学术界和工业界的广泛注意，成为研究的热点。

自动交换光网络是下一代光网络的发展方向，它支持电子交换设备动态向光网络申请带宽资源，使电子交换设备可以根据网络中业务分布模式动态变化的需求，通过信令系统或者管理平面自主地去建立、维护和拆除光通道，不需要人工干预，能够快速、高质量地为用户提供各种带宽服务与应用，如波长批发、波长出租、光虚拟专网等多种业务；能进行实时的流量工程控制，根据数据业务的需求，实时、动态地调整网络的逻辑拓扑结构以避免拥塞，实现资源的最佳配置；具有更加完善的保护和恢复功能；光网络设备具有更强的互操作性和网络可扩展性等。

多粒度光交换技术，是自动交换光网络实现流量工程和业务质量(QoS)的重要物理支撑技术。各种类型的光交换机在国外已有产品，如加拿大Accelight网络公司以及日本NTT公司在Supercomm上推出的太比特G-MPLS光交换机，支持来自租用线、光波长、SONET环的信号的优先级划分和交换。阿尔卡特的一利全光交叉连接体系结构，能够交叉连接WDM信道并提供全光波转换。朗讯公司的WaveStar Lambda路由器是一个有能力处理OC-192以上容量的大容量全光路由器，拥有光交换结构。但是，上述光交换机，都还不是支持自动交换光网络功能的多粒度光交换机，法国的Alcatel公司在提交的“光多粒度结构框架草案”中，也只给出了多粒度的概念性结构，并没给出具体实现。目前，国内几家公司如华为、中兴等正在从事类似上述国外公司的光交换机的跟踪研究和开发，但尚未有类似基于标记的多粒度光交换机的研究结果报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种具有模块化结构、功能强、实现简单、成本低的基于标记的多粒度光交换机结构。

本发明的技术方案如下：

本发明的多粒度光交换机，由多粒度光交换模块、电的控制器和信令代理组成。光交换模块由光开关、波分解复用器(DEMUX)、波分复用器(MUX)组成，输入、输出L条光纤，每纤N个波长。可实现L×L的光纤交换、P(L-I)个波带或波长组的交换、N(L-I)个波长的交换，还可实现若干个波带或波长组及波长的上下路。

多粒度光交换模块由两级光开关和波分解复用器、波分复用器组成，第一级是一个L×L的光开关，输入为L条光纤，输出中有I条光纤不经过波分解复用器，这可直接实现I×I的光纤交换，另有(L-I)条光纤接(L-I)个(1×N)的波分解复用器，每个波分解复用器输出的N个波长分成P个波带或波长组，每组M个波长，其中N＝M×P。第二级是P个Q×Q的光开关，其中Q＞M(L-I)，每个波分解复用器输出的P个波带或波长组分别输入到P个Q×Q光开关，每个Q×Q光开关输出的P个波带或波长组分别接至(L-I)个(N×1)的波分复用器，有[Q-M(L-I)]个波长或[Q-M(L-I)]/M个波带或波长组上下路，之后接(L-I)条光纤输出。光纤交换、波带或波长组交换和波长交换的实现，由控制器控制光开关选路来完成，控制器接受信令代理发出的指令，从而实现基于标记的多粒度光交换。信令代理与信令网相连。L、I、N、P、M、Q均为自然数。

通过最优控制算法可以降低波带或波长组和波长交换的阻塞率。在波长转换技术成熟的条件下，可以在波分解复用器的输出增加波长转换器实现无阻塞交换。

这种结构，还可以在波分复用器的输入加光耦合器，耦合出一小部分光信号，从而实现光信号的在线监测，便于网络的故障定位和保护、恢复。

本发明的优点与积极效果如下：

随着网络业务的种类和业务量的剧增，特别是IP业务量的不确定性和不可预见性，除了要求网络能提供巨大的带宽之外，还对网络带宽的动态分配要求越来越迫切。传统的靠人工配置网络连接的原始方法耗时费力，不仅难以适应现代网络和新业务拓展的需要，也难以适应市场竞争的需要。因此，具有智能的光网络——自动交换光网络(ASON)应运而生。ASON是在信令网的控制下完成光网络连接自动交换功能的新型网络。它使得核心网将从廉价的带宽传送网转向直接提供盈利服务和应用的业务网，可直接提供波长业务，如波长批发、波长出租、带宽贸易、按使用量付费、光VPN、动态路由分配、光拨号业务等，可以动态分配光通路，实现端到端连接的保护和恢复，实现数据网网元与光层网元的控制协调，将光网络资源与数据业务分布自动地联系起来。ASON使光层提供统一的透明的多业务平台，客户层与光层靠用户网络接口(UNI)隔离，可以对客户层屏蔽光层的拓扑细节，维护了光网络拥有者的秘密，允许光层和客户层独立演进，整个网络基础设施的发展不为客户层技术所限制。子网间的网络节点接口(NNI)，便于独立引入新技术而不必演进整个网，可利用现有网络设施，有利于实现互操作。

本发明的光交换机具有广泛的应用价值，可用于骨干网和城域网的自动交换光网络的组网，也可与在电域的粒度如时隙、分组结合，实现更多的粒度的交换，增加网络的灵活性，更加有效地利用网络资源，提供更多、更好的服务。

本发明的多粒度光交换机具有模块化结构、可扩展性，操作灵活方便，实现成本低，便于集成。可用于实现下一代光网络——自动交换光网络的组网。具有较大的市场前景，能产生大的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1是不带有波长转换器的基于标记的多粒度光交换机的结构示意图。

图2是带有波长转换器的基于标记的多粒度光交换机的结构示意图。

图3是本发明的基于标记的多粒度光交换机一具体实施例的结构示意图。

图中：

1-光纤；

2-L×L的光开关；

3-1×N的波分解复用器；

4-表示一个波带或波长组；

5-Q×Q的光开关；

6-上路波带或波长组；

7-下路波带或波长组；

8-N×1波分复用器；

9-电的控制器；

10-信令代理；

11-信令网的传输线路；

12-电的控制信号传输线路；

13-可调谐波长转换器。

具体实施方式：

如图3所示，是本发明的多粒度光交换机结构的一个实例示意图。其中输入、输出光纤数L＝4，每纤波长数N＝4，可实现4×4的光纤交换；P＝2、M＝2，可实现PM＝4个波长组的交换；I＝2，可实现N(L-I)＝4×(4-2)＝8个波长的交换。并有Q＝8，Q-M(L-I)＝8-2×2＝4个波长或[(Q-M(L-I)]/M＝4/2＝2个波长组上下路。

具体结构如图3所示，该基于标记的多粒度光交换机，由多粒度光交换模块、电的控制器9和信令代理10组成。多粒度光交换模块由两级光开关(2和5)和波分解复用器3、波分复用器8组成。第一级光开关2是一个4×4的光开关，输入为四条光纤1，输出中有两条光纤不经过波分解复用器，另有两条光纤接所述的两个1×4的波分解复用器3，每个波分解复用器输出的4个波长分成2个波带或波长组，每组2个波长；第二级光开关是两个8×8的光开关5，每个所述波分解复用器输出的两个波带或波长组分别输入到所述两个8×8光开关，每个8×8光开关输出的两个波带或波长组分别接至两个4×1的波分复用器8，有4个波长或2个波带或波长组上下路(6和7)，之后接两条光纤输出；所述各个光开关2通过电的控制信号传输线路12与控制光开关选路的电的控制器9连接；所述电的控制器9与信令代理10相连；所述信令代理10通过信令网的传输线路11与信令网相连。

进一步，如图2所示，还可以在所述波分解复用器3的输出增加波长转换器13。

进一步，还可以在所述波分复用器8的输入增加光耦合器。

Claims (3)

1.一种基于标记的多粒度光交换机，其特征在于由多粒度光交换模块、电的控制器和信令代理组成；多粒度光交换模块由两级光开关和波分解复用器、波分复用器组成，第一级光开关是一个L×L的光开关，输入为L条光纤，输出中有I条光纤不经过波分解复用器，另有(L-I)条光纤接(L-I)个(1×N)的波分解复用器，每个波分解复用器输出的N个波长分成P个波带或波长组，每组M个波长，其中N＝M×P；第二级光开关是P个Q×Q的光开关，Q＞M(L-I)，每个波分解复用器输出的P个波带或波长组分别输入到P个Q×Q光开关，每个Q×Q光开关输出的P个波带或波长组分别接至(L-I)个(N×1)的波分复用器，有[Q-M(L-I)]个波长或[Q-M(L-I)]/M个波带或波长组上下路，之后接(L-I)条光纤输出；各个光开关与控制光开关选路的电的控制器连接；电的控制器与信令代理相连；信令代理与信令网相连。

2.如权利要求1所述的基于标记的多粒度光交换机，其特征在于在波分解复用器的输出增加有波长转换器。

3.如权利要求1或2所述的基于标记的多粒度光交换机，其特征在于在波分复用器的输入增加有光耦合器。