CN1419353A - 基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统 - Google Patents

Abstract

一种基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，由边缘节点和核心节点通过光纤波分复用WDM链路连接构成，数据信道采用统计时分复用技术，控制信道采用光码分复用技术，每个网络节点中有相应的一组编码器和解码器，对应于每个数据信道上突发数据包的控制分组分别分配一个地址码字，对应不同数据信道的控制分组的地址码字相互正交，编解码器采用光纤延迟线结构，并采用时域编码技术。本发明引进光码分多址技术，使控制分组可以无延时发送，可实现所有数据信道同时发送突发数据包，避免了控制信道的阻塞。

Description

基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统

技术领域：

本发明涉及一种新的光突发包交换系统，尤其涉及一种基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，可以最大限度地避免控制信道阻塞，使多个突发数据包能够在不同的数据信道上同时发送，属于光纤通信领域。

背景技术：

光突发包交换(Optical Burst Switching--OBS)是近年来出现的一种新的光交换技术。OBS的基本原理是数据与控制信息以分隔的波长信道传送。通过预先以分组的形式发送控制信息(称为控制分组)，并在每个中间节点处，对控制分组进行光/电变换、处理、预约带宽资源后，网络边缘节点再传送数据，数据可以始终保持在光域内，并免去分组交换中逐一处理分组头的麻烦，同时也避免或降低了在网络核心节点处对光缓存的需求。

OBS网络是由多个电的边缘节点和多个光的核心节点通过波分复用(WDM)链路连接构成的。边缘节点提供与其他网络的代理接口和突发数据包的组装/分解功能。核心节点负责对到达的突发数据包进行选路和交换。WDM链路则为数据的传送提供承载的通道。通常把WDM链路中的多个波长分为两组，一组用来传送突发数据包，称为数据信道，另一组用来传送控制分组，称为控制信道。在现有的OBS方案中，控制信道采用统计时分复用技术，即一个控制分组可以在某一时间段内占用控制信道，在此期间其他控制分组不能被发送。如Yijun Xiong在其论文“Control Architecture in Optical Burst-Switched WDM Networks”(IEEEJournal of Selected Areas in Communications，2000，18(10)，pp1838-1850)中指出的那样，这项技术存在着一个很大的不足之处，即在高业务量负荷下，当平均突发数据包长度小于一个特定值时，容易导致控制分组之间的冲突，进而造成控制信道的阻塞。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有OBS控制信道传送技术的缺点，提出一种基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，为OBS提供一种新的控制分组传送方案以避免控制信道的阻塞。

为实现这样的目的，本发明的系统由边缘节点和核心节点通过光纤WDM技术连接构成。光纤WDM信道分为数据信道和控制信道。边缘节点由突发数据包处理和控制分组处理两部分构成，分别处理突发数据包和控制分组的生成/分解及发送/接收。核心节点由输入接口、交换矩阵、输出接口和控制单元四部分组成。其中输入接口将控制信道分离出来以便读取控制分组信息；交换矩阵负责将突发数据包交换到相应的输出端口；控制单元则处理控制分组信息，控制交换矩阵配置，然后再生控制分组并发送到控制信道；输出接口把控制信道和数据信道复用到一根光纤中。

本发明的关键特征在于采用光码分复用技术在OBS控制信道上传送控制分组，而突发数据包在每个数据信道上的传送依然保留原有的统计时分复用方式。在本发明的控制信道上，对应于每个数据信道上突发数据包的控制分组分别分配一个地址码字，对应不同数据信道的控制分组的地址码字相互正交，每个控制分组在发送之前需要按分给它的地址码字进行光编码。考虑到OBS采用WDM技术，本发明采用光码分多址技术中的时域编码技术。目前，光正交码、改进的素数码和二次同余码等都可以作为候选地址码。本发明中采用的具体光地址码具有如下特征：在一个控制信道上，用于控制分组传送的光地址码应该至少具有与数据信道相同数目的码字；在同一时刻，当所有数据信道都有突发数据包要求发送时，在控制信道上多个控制分组信号的叠加应使对其中任何一个信号的接收误码率低于一指定值，该值由网络要求决定。

本发明采用了光码分复用控制信道技术，所以在每个网络节点(包括边缘节点和核心节点)中都有相应的一组编码器和一组解码器。编解码器采用光纤延迟线结构，由一个光分路器、一组平行光纤和一个光合路器构成。

本发明中，边缘节点的控制分组发送部分由控制分组生成器、控制分组队列、电光转换器、光编码器和光合路器顺序连接构成。控制分组生成器的输出给各个分组队列，然后送入光电转换器，其输出与光编码器连接，最后多个这样的支路由光合路器合路。边缘节点的控制分组接收部分由光分路器、光解码器、光检测器、控制分组队列以及控制分组处理器顺序连接构成。分路器的输出送给解码器，各解码器的输出送入光检测器，然后再送入到控制分组队列中，等待控制分组处理器的处理。

本发明中，核心节点的控制单元由光分路器、光解码器、光检测器、控制分组队列、输入分组处理器、交换单元、缓存器、调度器、输出分组处理器、电光转换器以及光编码器依次连接而成。控制分组经光分路器送入光解码器，解码判决恢复出控制分组，然后送入到控制分组队列中等待输入分组处理器处理，并交换到对应的交换单元输出端口。经过缓存和调度器处理后的控制分组送入输出控制分组处理器，最后经光编码后发送到控制信道。

本发明中，由于光码分多址技术的引进，使得控制分组可以无延时发送，而且可以实现所有数据信道同时发送突发数据包，基本上避免了控制信道的阻塞，真正做到了“想发就发”，这是本发明的主要优点。本发明采用的光纤延迟线结构的编解码器，具有结构简单和易于实现的特点。

附图说明：

图1为本发明系统的一个简单实施例框图。

在图1的实施例中，系统由四个边缘节点和一个核心节点构成。

图2为本发明采用的基于光纤延迟线的直接序列光编码器结构框图。

解码器的结构与编码器类似。

图3为本发明的OBS边缘节点中控制分组处理部分结构框图。

其中图3a)为边缘节点控制分组生成/发送部分结构框图，图3b)为边缘节点控制分组接收部分结构框图。

图4为本发明的OBS核心节点中控制单元结构框图。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

如图1所示，本发明涉及的系统由通过光纤WDM技术连接的边缘节点和核心节点构成。WDM信道中包括控制信道和数据信道。数据信道采用统计时分复用技术，而控制信道采用光码分复用技术。对应于每个数据信道上突发数据包的控制分组分别分配一个地址码字，对应不同数据信道的控制分组的地址码字相互正交。地址的选择方法如下：以光正交码为例，如果WDM信道共有16波长，其中一个控制信道，15个数据信道，则所选光正交码的容量应该至少为15个码字，每个数据信道对应一个。如果再考虑到信号接收过程中的多用户干扰，则要求在指定的误码率条件下，可同时工作的码字数不小于数据信道数。

本发明采用光纤延迟线结构的编解码器如图2所示，由光分路器、一组平行光纤和光合路器构成。光分路器中的ω表示分路比，由光地址码的码重决定，光纤延迟线的长短则取决与该编解码器对应的地址码字。对于光编码器，光信号由光分路器输出到光纤，然后再由光合路器发送出去。而对于光解码器，光信号的传送方向相反。

为了便于说明，我们假设节点(包括边缘节点和核心节点)的一个输出端口的WDM链路上有k个数据信道和一个控制信道。边缘节点控制分组发送部分如图3a)所示，由控制分组生成器、控制分组队列、电光转换器、光编码器和光合路器顺序连接组成。工作过程如下：控制分组生成器生成控制分组，并按所指示的突发数据包承载数据信道送入到对应于控制分组队列中。处于队首的控制分组转换为光脉冲，然后通过编码器以其独有的地址码字编码。多个这样的编码器输出经光合路器后在一个光波长信道上发送。

边缘节点控制分组接收部分结构如图3b)所示，由光分路器、光解码器、光检测器、控制分组队列以及控制分组处理器依次连接构成。工作过程如下：来自于一个控制信道的控制分组经分路器后送给k个解码器，各解码器对接收信号作相关运算，只得到以自己的地址码编码的控制分组。各解码器得到的控制分组送入到控制分组队列中，然后等待控制分组处理器的处理。

如图4所示，核心节点中控制单元由光分路器、光解码器、光检测器、控制分组队列、输入分组处理器、交换单元、缓存器、调度器、输出分组处理器、电光转换器以及光编码器依次连接而成。工作过程如下：控制分组经光分路器后，送入对应的光解码器，再进行解码判决恢复出控制分组，然后送入到控制分组队列中等待输入分组处理器处理，并交换到对应的交换单元输出端口。该端口接有一个缓存器和一个调度器，调度器用来为控制分组的突发数据包分配输出数据信道。经过处理后的控制分组送入到输出控制分组处理器更新相关信息后，经光编码后发送到控制信道。

Claims (4)

1、一种基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，由边缘节点和核心节点通过光纤波分复用WDM链路连接构成，其特征在于WDM信道中包括控制信道和数据信道，数据信道采用统计时分复用技术，控制信道采用光码分复用技术，对应于每个数据信道上突发数据包的控制分组分别分配一个地址码字，对应不同数据信道的控制分组的地址码字相互正交，边缘节点包括突发数据包处理和控制分组处理两个部分，核心节点包括输入接口、交换矩阵、输出接口和控制单元四个部分。

2、如权利要求1所说的基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，其特征在于边缘节点的控制分组发送部分由控制分组生成器、控制分组队列、电光转换器、光编码器和光合路器顺序连接构成，控制分组生成器的输出给各个分组队列，然后送入光电转换器，其输出与光编码器连接，再由光合路器合路，控制分组接收部分由光分路器、光解码器、光检测器、控制分组队列以及控制分组处理器顺序连接构成，分路器的输出送给解码器，各解码器的输出送入光检测器，然后再送入到控制分组队列中，等待控制分组处理器的处理。

3、如权利要求1所说的基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，其特征在于核心节点的控制单元由光分路器、光解码器、光检测器、控制分组队列、输入分组处理器、交换单元、缓存器、调度器、输出分组处理器、电光转换器以及光编码器依次连接而成，控制分组经光分路器送入光解码器，解码判决恢复出控制分组，然后送入到控制分组队列中等待输入分组处理器处理，并交换到对应的交换单元输出端口，经过缓存和调度器处理后的控制分组送入输出控制分组处理器，最后经光编码后发送到控制信道。

4、如权利要求1、2、3所说的基于光码分复用控制信道的光突发包交换系统，其特征在于网络节点中的编解码器采用光纤延迟线结构，并采用时域编码，将光正交码、改进的素数码和二次同余码作为候选地址码。

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