[发明专利]光脉冲串交换网络中的控制布局

说明书

本发明一般地说涉及光网络系统，且更具体地说是涉及用于在光脉冲串交换网络中提供一种控制布局的系统和方法。

网络特别是互联网上的数据通信，在过去几年中得到了急剧的增加，且这种趋势将随着用户数目的增大和要求更多带宽的新业务的引入而持续。互联网通信量的容量的增大，要求具有能够路由具有可变的长度的数据包的高容量路由器的网络。一种选择是采用光网络。然而，目前的光网络只利用了在单个光纤上可用的带宽的一小部分。

密集波分复用(DWDM)技术的出现，已经有助于克服目前的光网络所遇到的带宽问题。一个单个的DWDM光纤能够输送多至每秒10太位(terabit)的数据。然而，这产生了与能够以高至几千兆位/秒的速率交换数据的当前交换技术的严重的不匹配。虽然正在出现的ATM接线器和IP路由器能够被用来交换使用DWDM光纤内的各个信道的数据，通常为2.4千兆位/秒或10千兆位/秒，这种方法意味着几十或几百个交换接口必须被用于端接具有大量的信道的单个DWDM光纤。当并行信道被简单地用作独立链路的集合而不是共用的资源时，这可能导致统计多路复用效率的显著的损失。

支持在交换系统中用光技术取代电子装置的不同的方法已经被提出了，然而光部件技术的限制极大地限制了光交换在设施管理方面的应用。一种方法，称为光脉冲串交换网络，试图对光和电子交换技术进行最佳的应用。该电子装置通过把各个用户的数据脉冲串分配给DWDM光纤的信道，而提供了系统资源的动态控制，而光技术被用来转接整个光域中的用户数据信道。

为直接处理端-端用户数据信道而设计的以前的光脉冲串交换网络，是令人不满意的，并显示出了当前的光部件的局限。例如，一种现有技术光脉冲串交换网络，在控制网络中采用了ATM接线器，这使得控制网络的设计更为复杂和低效率。其他现有技术光脉冲串交换网络采用了光路由器中的电子缓存器，从而使光脉冲串交换网络不是纯光学的。电子缓存器不给数据脉冲串提供端-端的透明的光路。因此，对光脉冲串交换网络发展的激励仍很小。

本发明提供了一种包交换系统和方法，它基本上消除或减小了与以前开发的、用于网络上的数据包交换的包交换系统和方法的缺点。

更具体地说，本发明提供了用于完全在光域中的数据包交换的光脉冲串交换控制布局。用于光脉冲串交换网络的该控制布局包括一个电子入口边缘路由器、在各个接力码组的交换控制单元、以及一个电子出口边缘路由器。该电子入口边缘路由器把多个数据包组装到一个脉冲串中。在各个跳跃处的交换控制单元对光交换矩阵进行配置，以使脉冲串转接通过光脉冲串交换网络。最后，电子出口边缘路由器接收来自光脉冲串交换网络的脉冲串并将该脉冲串分解成多个数据包。

本发明通过提供纯的光网络，提供了一个重要的技术优点，从而为数据脉冲串提供了端-端光通路。

本发明通过采用传统的IP路由器而不是ATM接线器，提供了另一个技术优点，从而简化了纯光学网络的控制布局的设计。

本发明通过提供每根光纤带宽增大的光网络，提供了另一个重要的技术优点，从而降低了成本并提高了带宽的消耗。

本发明通过提供把数据包组合成脉冲串并根据光脉冲串交换协议将其传送到核心光网络的一种边缘路由器和脉冲串组件装置，提供了另一技术优点，从而避免了电子处理的潜在瓶颈。

通过以下结合附图所进行的描述，能够对本发明及其优点有更为完全的理解，在附图中相同的标号表示相同的特征。其中

图1显示了光脉冲串交换网络的一个例子；

图2显示了通过一种光脉冲串交换网络发送的脉冲串的一个详细的例子；

图3显示了一个脉冲串有效负载及其相关的脉冲串标头包的发送时间；

图4显示了根据本发明的脉冲串有效负载格式的一个例子；

图5显示了根据本发明的光学核心路由器的总体布局的一个例子；

图6显示了根据本发明的交换控制单元的框图的一个例子；

图7显示了根据本发明的调度机的框图的一个例子；

图8显示了光纤延迟线缓存器产生的空隙/间隙；

图9显示了具有空隙填充的最新可获得未用信道(LAUC-VF)算法；

图10显示了根据本发明的控制信道调度算法；

图11显示了根据本发明的交换控制器的框图；

图12显示了根据本发明的转接脉冲串有效负载的实际时间和配置脉冲串有效负载的实际时间；

图13显示了根据本发明的脉冲串标头包传输模块的循环操作；

图14显示了根据本发明的电子入口边缘路由器的功能布局的一个例子；