[发明专利]利用从分组中提取的种子脉冲使光学分组网络自同步化

说明书

                     相关申请的交叉参考

在35 U.S.C.§120下，本申请要求1998年1月17日提交的临时美国专利申请序号60/075,013的优先权，这里将其全文内容引作参考。

                         发明背景

1．技术领域

本发明一般涉及高速分组(packet)时分复用(TDM)光学网络的同步方案，尤其涉及利用包含在分组中的数据脉冲的自同步化。

2．技术背景

信息可以作为数据脉冲的恒定流或者作为数据脉冲的离散分组以电学或光学方式在两个位置之间传送。离散分组可以具有各种不同大小或比特深度，这取决于待发送的信息的类型，传输路径的自然特性以及网络系统的特征或工作参数。

在分组网络中，通常利用某种形式的时分复用(TDM)通过传输路径将分组送至不同位置或“节点”，保证它们完整地到达其预期目的地，可以与含有相关信息的其它分组进行重建。当分组依次通过网络的不同部件时，时序功能表明由这些元件进行的将分组传送至特定目的地的操作或者在分组自身上进行的信号管理功能。分组可以具有固定的长度，由周期性出现的“帧脉冲”限制，或者分组大小是可变的。分组可以包括含有诸如分组大小、类型、目的地和如何对其进行存取或者与相关分组复合的信息的“标题”。

在基于交换机的分组网络中，路由节点执行三个基本功能：使入局和出局的一个或多个分组流同步化，识别标题，以及将分组存储在缓冲器中，以致于当所发送的分组流当中存在可供使用的开口时能够将它们传送至出局路径。在每个节点处，除了将各种分组送至连接的传输路径外，有些分组可能会“丢弃”从更快速(更大带宽)传输路径到更慢速(更小带宽)路径中，如局域网(LAN)、而其它的分组增加可用空间在从LAN到更快速传输路径之间。

因此有些形式的时间同步需要使相邻分组彼此分离，合并或分开相交的分组流，使部件的操作与通过这些部件的分组相协调，以及在它们等待下一次传输时监测分组在缓冲器内的位置。

一种同步化方案采用固定速率时钟产生均匀时序信号的。产生、发送、路由数据分组以及与这些时钟信号同步地进行各种信号管理操作。虽然这种反馈型同步方案已经证明适合于许多传统电子数据传输网络，但是它不能适当地容纳所发送光学分组之间的时序抖动，在基于高速交换机的光学网络中成为问题。

另一种方法是“自同步化”，其中将具有区别特征的标记(marker)脉冲添加或嵌入到指定的分组(或每个分组)中，用于使部件的操作与分组相协调。作为一个例子，将标记脉冲添加到分组中并与分组中原始数据一起发送，然后，当分组接近一个部件并作为该部件初始化和操作的基础或者作为分组通过部件时分组的路由的定时的基础时，标记脉冲被复制或者被去掉。根据网络的构造，标记脉冲可以添加于每个分组或者仅添加于具有相似路由指令的一组分组当中的引导分组。在这种情况中，标记脉冲的功能有些类似于在电子域中附加于数据文件数据文件的标题，因为它们被用于帮助分组的路由或处理，但是除此之外，它们还调整由分组沿传输路径所碰到的各个部件执行的操作的时序。

作为一个例子，可以将标记脉冲附加于待在高速电信路径上发送的分组。当分组接近路由节点时，标记(根据节点处部件的操作和复杂性，可能和整个分组)沿平行路径被复制和去掉。分组通过一部分部件，它引入少许时间延迟，它等于该部件为确定并执行适当路由功能所需的时间延迟，然后，根据分组与被去掉标记之间的暂时同步，在分组上进行路由功能的实现(每次分别地穿过但是在部件内协调路径)。

在光学域中，自同步化提出多种不同挑战。提供能够解译载有光学信号分组的路由指令的标题内容的光学处理器当前是不实际的。向电子域的转换则有损利用高速光学网络的优点。因此，产生和辨别标记在一定程度上必须依赖于对照分组的特性，构成标记的光学信号或脉冲的特性的改进。

光学网络的各种自同步化方案已经取得进展。一种方法是采用来自能够被波长滤光片提取的数据分组的具有不同波长的标记脉冲。当然，在利用多个波长或波长分复用(WDM)技术同时发送数据的网络中，TDM同步化所需的附加波长消耗为WDM传输提供的一些波长，或者通过使可提供的波长通道之间的间隔变窄影响WDM操作。一种类似方法是采用具有不同偏振的标记脉冲而不是分组中的信号脉冲，利用偏振片恢复标记。由于光学网络和光纤传输系统的被改变的自然特性，很显然，这种方案引入不希望有的复杂程度并对系统的性能产生类似限制。