[发明专利]一种集成边缘节点的核心节点交换结构

说明书

技术领域

本发明属于通信系统中的交换控制技术领域。

背景技术

通信系统一般由终端、接入、传输和交换等部分构成，其中交换主要实现通信网络中不同用户间的连接，如电路交换系统中连接的建立、分组交换系统中业务的转发等。

当前，网络业务量高速增长，对光网络的传输和交换提出了新的要求。随着波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术的发展，在光网络的单根光纤中可容纳多个高速波长信道，目前的数据显示可达到200多个波长信道，且单个波长信道上OC-48(2.5Gb/s)和OC-192(10Gb/s)等高速率的传输已经商用化，OC-768(40Gb/s)的传输速率也在实验室中试验成功，因此单根光纤链路的总速率可达到Tb/s的数量级。如此高的传输速率对网络的交换节点产生了巨大的压力，如果在中间交换节点通过O/E(光/电)和E/O(电/光)变换将数据转换到电域进行交换的方法势必不能满足高速的要求，会导致速率瓶颈，所以要求数据在光域透明地进行交换，即全光交换。

与电域中的交换技术相对应，光网络中的光交换技术也可以概括为三大类：光路交换(OCS，Optical Circuit Switching)、光分组交换(OPS，OpticalPacket Switching)和光突发交换(OBS，Optical Burst Switching)。

光路交换，即波长路由(Wavelength Routing)，是利用动态路由和波长分配，通过光交叉连接设备OXC和光分插复用器OADM，实现端到端的透明的“虚波长通道(Virtual Wavelength Path)”，使光信号在经过中间节点时不需光/电或电/光转换，而直接通过提供的光路(Lightpath)到达目的节点。光路交换提供的交换粒度(即基本交换单位)为波长，不适合传输突发性较强的分组业务，需要在上面覆盖组合因特网分组业务的层次结构，这样就增加了系统的复杂性，降低了传输效率。

光分组交换技术则试图直接在光层上实现细小粒度的分组交换，以适合突发性较强的业务，并通过统计复用，提高带宽的利用率。因此，光分组交换是一种前途非常看好的技术。但是由于在一些关键性的光器件如高速光开关、光缓存器、光逻辑器件等都没有取得重大的技术突破，因此光分组交换控制部分还不能完成复杂的逻辑处理功能，仍然要由电信号来控制，即所谓的电控光交换。另外，相对于成熟的硅技术，即电域大规模集成电路制造技术而言，光域的集成度很低。因此，要实现光控光交换、从实验室走向实用，则还有相当长的距离。

针对光路交换和光分组交换存在的问题，提出了交换颗粒度介于光路与分组之间的一种折衷光交换技术——光突发交换，其技术实现较光分组交换简单，但组网能力又比光路交换灵活高效，能有效结合光路交换和光分组交换的优势。

光突发交换的关键思想是充分利用光纤的巨大带宽和电子控制的灵活性，将控制与数据分离。数据以突发数据(Data Burst)的形式在光域传输和交换；而控制分组(突发报头分组，Burst Header Packet，BHP)和突发数据一一对应，也在光域中传输，但在交换节点被转换到电域处理。在功能上BHP类似于电路交换网络中的信令，故BHP称为信令消息。BHP所携带的控制信息主要包括偏移时间、突发长度、数据通道，采用通用多协议交换GMPLS时还包括一些标签。与传统分组交换不同的是，BHP与突发数据在物理通道上是分离的，是一种带外信令，DWDM(密集波分复用)传输系统中可用一个或多个专门的波长作为控制通道传送BHP；而且光突发交换中，BHP信令不必等待目的端的反馈确认，即资源预约是单向的。

为了避免交换节点在处理BHP时缓冲突发数据，光突发交换中还采用了延迟预约(Delayed Reservation)，并在BHP和突发数据之间引入了偏移时间(Offset Time)。即先发送BHP，经过设定的偏移时间后再发送突发数据。只要合理设置偏移时间，正常情况下，对于所有光突发交换网络中的节点，BHP都要比对应的突发数据先到达。BHP到达中间的核心节点后，转换为电信号进行处理，核心节点的交换控制模块将根据BHP所携带的控制信息和核心节点的当前状态进行调度和资源的预约。若预约成功，则根据BHP的要求为其对应的突发数据预留资源，并完成对相关硬件的配置，以保证后续的突发数据到达时相应的数据通道已经配置好，突发数据可以透明地经过节点；若出现资源的竞争和冲突，核心节点的交换控制模块还需要根据一定的冲突解决方案完成相应操作。