[发明专利]解决光交换分组竞争的方法及光电混合缓存装置

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，具体涉及一种用于光交换分组竞争解决的光电混 合缓存装置和竞争解决方法。

技术背景

光交换技术是通信网中波分复用(WDM)和密集波分复用(DWDM)传输技 术应用及用户业务发展对通信网络带宽和速率需求快速增长的条件下发展兴 起的一种新型交换技术，它有望突破电子式交换造成的信息瓶颈问题，使通 信网发展为面向业务驱动的动态光网络。在通信网络的光交换节点处，当同 一波长到达的多个光分组同时需要从交换节点的同一输出端口输出时，就会 发生竞争，而以IP业务为主的Internet网络中分组突发性很大，则业务在 光交换核心节点处发生竞争的概率也更大。由于目前还没有光的随机存储器 (RAM)，常用的光分组竞争解决方案主要是：光纤延迟线(FDL)缓存、波长 转换和偏射路由方案，它们分别在时间域上、波长域上和空间域上解决光分 组的竞争问题。由于光波长转换器尚未成熟，而偏射路由仅适合特定的格形 网络，因此，FDL缓存是目前认为最容易实现和最常用的光域缓存技术。由于 FDL的缓存时间是离散数值，不能提供随机接入存储，光交换节点的FDL架构 和控制机制还有待进一步研究，以提高有限数目FDL缓存效率和竞争解决的 性能。

在现有的FDL解决光分组竞争装置中，将FDL配置在OPS输入节点处的缓存 存在队头阻塞和解决竞争性能较差的问题；FDL配置在输出节点的缓存解决分 组竞争性能较好，但存在节点内部需要加速和需求FDL数目较大的问题；FDL 配置在输出-输入节点间的反馈共享和输出式共享缓存降低了需求FDL数目， 但光信号存在多次循环损耗和降低信噪比的风险。在传统的电子交换领域， 电子随机存储器(RAM)可以提供连续时间的随机缓存，但用于缓存光分组， 需要光/电转换和分组缓存结束时的电/光转换，降低了分组交换速率。因此， 研究新型的FDL配置结构和控制方法，本发明结合FDL共享输出缓存和电子存 储器随机连续缓存的优点，提出一种缓存控制方法，使有限数目FDL的竞争解 决能力和光分组缓存成功概率提高，减小光交换机的体积和提高光交换机性 能。

发明内容

针对现有的光交换配置光纤延迟线FDL缓存解决分组竞争存在体积庞大、 FDL离散的缓存粒度使其利用率不高、在业务到达负载较重时存在竞争解决能 力下降和分组丢包率大的缺陷，本发明基于输出共享光纤延迟线结合少量电 子存储器，设计一种光电混合缓存装置和缓存控制方法解决光交换分组竞争。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，设计一种基于输出共享光纤延 迟线结合电子存储器的光电混合缓存装置，该缓存装置包括：输出共享缓存 模块、反馈式电子存储器RAM、光分路器、光合路器、光/电转换器、电/光转 换器、SOA光门开关、光信号放大器和冲突控制与缓存调度模块。其中，光交 换机的输出端口分别通过光分路器连接SOA光门开关，SOA光门开关的输出连 接输出共享缓存模块，输出共享缓存模块为光交换机的N个输出端口共享，由 B根光纤延迟线组成，提供D，2D，…，BD种时间延迟通过光合路器输出。用N 个光分路器负责光交换机的N个输出端口的冲突光分组选择可用的光纤延迟 线缓存，光分组延迟时限到达后通过光合路器输出到相应的输出端口。

冲突控制与缓存调度模块用于对输出共享光纤延迟线冲突产生的失败光 分组进行调度，通过光/电转换成电分组信号存储在反馈式电子存储器中，待 交换机的输出端口空闲时，对存储的电分组进行电/光转换、并放大后调度输 出。共享的反馈式电子存储器有m对输入/输出端口，通过电光转换器和光电 转换器连接在光交换机的输入与输出端口间，为缓存失败的光分组提供连续 时间的缓存。

冲突控制与缓存调度模块对电子存储器中缓存的每一个电分组统计开始 时间和缓存的极限时间值，当冲突控制与缓存调度模块监测到输出端口空闲 或输出的光纤延迟线可用时，将存储在电子存储器中的电分组通过电/光转换 器转换为光分组，并进行光信号放大后被调度到光交换机空闲的输出端口或 可用的FDL延迟线上，如果光分组缓存极限时间到来时还没有被转换输出，则 丢弃该光分组，在电子存储器中设置缓存时限值，当超过缓存时限值后，丢 弃电子存储器中超过缓存时限值的光分组，以避免分组长时间存储在RAM中， 有利于提高有限数目电子存储器的使用效率。