用於光傳輸網絡的分組路由器的製作方法
2023-07-09 15:47:26 2
專利名稱：用於光傳輸網絡的分組路由器的製作方法
本申請的交叉參考本專利申請基於2000年12月7日提交的法國專利申請00 15 889號，這裡完整地參考引用了上述專利申請的公開內容，並且根據35U.S.C.§119對其提出優先權要求。
在使用異步傳輸的網絡中，例如在使用諸如異步傳輸模式(ATM)和網際協議(IP)的現有技術協議的網絡中，要發送的信號具有分組的形式。為此由節點中包含的一個管理單元或控制器負責上述要建立的對應關係，並且在這種情況下該節點被稱作路由器。具體通過特定於相應分組並且可以被包含在分組頭內或通過為該功能分配的載波傳送的標記向路由器提供為了滿足其功能而必須具有的數據。
上述種類的路由器一方面具有藉以接收分組的輸入埠，另一方面還有藉以發送等價於輸入分組的分組的輸出埠。輸出埠的數量通常與輸入埠的數量相同。定義路由器的″容量″。容量由輸入埠的數量與路由器通過各個埠可以發送的數據位速率的乘積構成。為了在其輸入埠及其輸出埠之間傳送分組，路由器使用其波長構成路由器的工作波長的載波。為了針對一個輸入埠和一個輸出埠之間的各個分組選擇一個路徑和路徑持續時間，路由器包含通常由半導體光學放大器構成的開關。
當使用上述種類的路由器實現傳輸網絡時，期望可以使用網絡的用戶的數量儘可能地大，對用戶之間可以發送的數據位速率也有相同的期望。因此期望增加網絡中包含的路由器的容量。然而增加上述類型的現有技術路由器的容量需要同等增加路由器工作波長的數量和各個光學開關接收的載波波長的數量。在上述種類的開關中，增加後者的數量會導致四波混合，從而造成光學串擾。還需要增加上述種類的開關的數量。增加路由器的容量受到光學串擾風險和實現路由器的費用，尤其是實現這個方案中必需的光學開關的費用的限制。
在Yoshiharu Maeno等人的文章″快速分組交換網絡的2.56-Tb/s多波長可伸縮開關結構″，IEEE光電技術文集，Vol.10，N°8，1998年8月中公開了第一種上述類型的路由器。它的具體缺點是不能針對各個分組選擇路徑持續時間。
在D.Chiaroni，D.de Bouard，C.Chauzat，J.C.Jacquinot，D.Bayart，P.Bousselet，M.Bachman和M.Sotom的文章″快速分組交換系統的160 Gbit/s吞吐量光電開關″，光電交換技術，1977年，技術摘要系列，Vol.10，p 37-40中公開了第二種上述類型的路由器。它的具體缺點是隨著容量的增加其實現所需的光學開關的數量會急劇增加。
上述兩個現有技術路由器還都具有不能將影響路由器輸出上的分組的噪聲和光學串擾限制到合理程度的缺點。
本發明為光傳輸網絡提供了一個分組路由器，路由器包含通過載波波長與輸入埠有對應關係的光學形式接收分組並發送分組的輸入埠，路由器還包含一個對分組施加時間延遲並且將其廣播到空間選擇器系統以便接收分組並發送到頻譜選擇器系統的輸入系統，所有系統均根據命令對分組進行選擇，頻譜選擇器系統根據預定頻譜組合進行選擇，各個組合具有至少一個波長並且包含載波波長等於組合的波長的分組，各個分組被包含在一個組合中，並且路由器在其輸出上發送通過選擇獲得的分組。
在路由器中，輸入系統包含一個單獨的時間延遲系統並且輸入系統與輸入埠共同將分組分成多個分組群，其中每個分組群均由一些分組構成，各個分組群的分組光學載波波長的數量是輸入埠數量的一部分並且構成分組群的若干個波長，協作使得頻譜選擇器系統藉以進行選擇的頻譜組合數量等於分組群的最大波長數量。
圖1示出了上述第二現有技術路由器。
圖2示出了基於本發明的第一路由器。
圖3示出了基於本發明的第二路由器。
圖4示出了基於本發明的第一或第二路由器的選擇器單元的一個可選實施例。
圖5示出了選擇器單元的另一個可選實施例。
圖6示出了一個可以被包含在基於本發明的第一或第二路由器中的開關光學放大系統。
同樣為了利於理解附圖，未示出某些光學放大器。然而事實上必須用這种放大器補償分組遭受的光學功耗，尤其是在路由器包含的各個廣播設備中。
首先描述某些分組路由器的特性。它們是第二現有技術路由器和基於本發明的路由器共有的。
在其公共特性方面，上述種類的路由器可以被包含在一個構成分組的數據傳輸網絡路由信號中。各個分組傳遞要發送的數據並且具有一個路由標記。當此後提到一個分組具有一個載波波長時，這表示通過一個具有上述波長的光波在路由器內部傳送分組。
包含路由器的傳輸網絡通常是一個根據異步傳輸模式組織的光纖網絡。在異步傳輸模式中，分組按照取決於網絡的流量並且不必統一的時間間隔在網絡的不同位置上連續出現。
由於分組在路由器內部保持光學形式並且以光學形式從路由器輸出，即在各個分組通過路由器時總是通過光學載波傳送分組，所以路由器是光學路由器。通常也以光學形式接收分組。然而可以通過不同的形式，例如以電子形式接收分組。
如圖1-3所示，路由器包含多個輸入埠E1...E6。為每個輸入埠分配路由器的一個工作波長並且排列輸入埠以便接收上述時間連續的分組。
在網絡使用多路復用，例如頻譜多路復用的情況下，可以通過傳導上述種類的多路復用的相同光纖饋送多個輸入埠，即所有這些埠均可以從上述光纖接收上述種類的分組。在那些埠的一個接收端上，將上述種類的光纖饋送的埠與相應多路復用波長關聯起來以便每個埠均接收具有在接收端上與上述埠相關的載波波長的上述種類多路復用中的分組。
接收一個分組的每個輸入埠均適於發送並且施加上述埠的輸出上的載波波長必須等於上述埠的波長這一條件。
為了在上述每個分組在上述埠的輸入上具有光學形式的情況下使上述分組在上述埠的輸出上具有這種波長，其載波波長通常會不同於上述埠的波長，並且為了在線路中下降之後使其恢復到適當的信號質量，輸入埠通常由同樣也進行波長轉換的現有技術中繼器構成。
這個路由器包含一個輸入多路復用器系統和一個時間延遲系統。配置輸入多路復用器系統ME以便在輸入埠的輸出上接收分組。它具有至少一個輸出，例如圖1和3中的輸出NE或圖2中的輸出NF和NG。它適於向上述每個輸出發送已經被系統接收並且具有不同載波波長的分組。
配置時間延遲系統R以便在輸入多路復用器系統的輸出上接收分組。它通過多個時間延遲單元發送那些分組，上述時間延遲單元具有與多個對應輸出相應的時間延遲，例如圖1和3中的輸出R1和R2，圖2中的輸出A1和A2或B1或B2，這些輸出在單元後面排列並且構成相應的主內部端子。按照排在該端子前面的時間延遲單元的時間延遲將所有這些分組發送到所有這些端子，這個時間延遲構成該端子的一個時間延遲。在上述簡化路由器中，一個上述第一時間延遲是端子R1，A1和B1的時間延遲，並且一個上述第二時間延遲是端子R2，A2和B2的時間延遲。
根據包含路由器的網絡的流量的特徵選擇時間延遲系統適用的不同時間延遲的數量k。在真實路由器中通常接近16並且通常小於32。這些時間延遲構成一個序列，其中時間延遲具有相應的序號，該序列從第一時間延遲開始。序列通常是規則的，即除了第一時間延遲之外，所有這些時間延遲均等於前面一個時間延遲加上一個獨立於前面這個時間延遲的序號的預定時間延遲增量。第一時間延遲最好為零以便每個時間延遲等於上述時間延遲增量乘以一個比該時間延遲的序號小1的數量。根據一個關於分組的格式和路由器的期望流量的特徵選擇這個時間延遲增量。
藉助一個諸如圖1和3中的單元R或圖2中的單元RA或RB的時間延遲單元方便地實現上述時間延遲序列。上述單元包含一個延遲線路序列，上述序列由具有交錯長度的光纖，例如圖1中的光纖F1和F2構成並且構成了上述時間延遲單元。所有這些光纖將輸入多路復用器系統的輸出連接到一個主內部端子。上述單元有時被稱作″光緩衝存儲器″。
這個路由器包含一個廣播設備系統和多個選擇器單元。
廣播設備系統D將各個主內部端子連接到多個諸如端子RS的分配端子。此後所有這些分配端子均被認為具有一個由主內部端子的時間延遲構成的時間延遲，應當理解這個系統或這些分配端子沒有向分組提供額外的時間延遲。
輸入多路復用器系統，時間延遲系統和廣播設備系統構成一個輸入系統，輸入系統與輸入埠E1...E6共同構成將那些埠連接到那些分配端子的連接。
針對各個上述時間延遲，諸如單元BS的各個選擇器單元均具有一個輸入，該輸入由一個諸如端子RS並且具有上述時間延遲的分配端子構成。此後也認為該輸入具有上述時間延遲。對於所有這些單元，上述連接使得通過一個這樣的埠接收的各個分組均通過一個這樣的連接被發送到這個單元的一個輸入上。這個單元接收指定這個模塊的選擇指令，所有這些指令進一步指定一個上述輸入埠和這個模塊的一個輸入。通過選擇一個在這個輸入上接收的分組對所有這些指令作出響應。選擇的這個分組的載波波長是這個指令指定的埠的波長。這個單元具有一個輸出並且適於向該輸出發送選擇的分組。因此它包含一個分配端子選擇器SR和一個波長選擇器SL。
分配端子選擇器SR一方面具有多個由這個單元的諸如輸入RS的相應輸入構成的輸入，另一方面又具有一個輸出RL。在圖中以位於選擇器SR的輸出上的(k.b)∶1混合器SS的一個公共端子的形式表示該輸出。下面定義數量b。在圖1的情況下它具有數值1。在圖2和3的情況下它具有數值2，其中通過編號字符SS表示這個混合器。然而根據圖4中示出的另一種有時比較有利的候選配置，輸出RL可以至少由諸如(k.b)∶(n/b)耦合器的一個星形耦合器的虛擬公共端子構成。如果這個選擇單元接收一個指定這個單元和一個這樣的輸入的選擇指令，則選擇器通過將其輸出RL連接到諸如輸入RS的輸入來應答指令。所以用於被系統R發送到輸出的分組的時間延遲是該輸入的時間延遲。所以各個選擇指令選擇系統R的一個時間延遲。
波長選擇器SL具有一個由分配端子選擇器的輸出RL構成的輸入和一個構成選擇器單元的上述輸出的輸出S1。如果這個選擇單元BS接收一個指定這個單元的選擇指令，則選擇器通過有選擇地從其輸入向其輸出發送載波波長是上述指令指定的輸入埠的波長的分組。
這個波長選擇器通常包含波分器和一個波長端子選擇器BL。在圖4示出的第一種情況下，分割器由一個被連接到這個選擇器的輸出的頻譜分割器ML構成。在圖5示出的第二種情況下，它們由這樣一個被連接到這個選擇器的輸入的分割器DL構成。在圖1-3示出的最利於光學放大器的分布的第三種情況下，上述分割器由兩個這樣的分割器構成，其中一個DL被連接到這個選擇器的輸入而另一個ML被連接到這個選擇器的輸出。
一方面各個頻譜分割器具有一個諸如端子RL或S1的公共端子，而另一方面又具有多個端子，這些端子構成分別與路由器的至少某些工作波長相關的波長端子。它有選擇地在這個公共端子和所有這些波長端子發送載波波長與上述端子相關的分組。一個這樣的分割器最好由一個現有技術多路復用器或一個多路分解器構成。
在上述第一和第二種情況下，波長端子選擇器BL一方面具有一個公共端子，另一方面又具有多個屬於單獨的頻譜分割器的端子的波長端子。在這個單獨分割器被連接到這個選擇器的輸出上的第一種情況下，選擇器通過圖4中示出的候選配置的星形耦合器被連接到分配端子選擇器SR。波長選擇器SL的輸出則是單獨頻譜分割器ML的公共端子。在單獨分割器DL被連接到這個端子選擇器BL的輸入的第二種情況下，這個分割器的公共端子RL構成分配端子選擇器SR的輸出和波長選擇器SL的輸入。波長選擇器SL的輸出則是波長端子選擇器BL的公共端子。在上述第三種情況下，波長端子選擇器BL一方面具有多個輸入終端，其中分別由連接到其輸入的頻譜分割器的波長端子構成上述輸入終端，另一方面又具有多個輸出終端，其中分別由連接到其輸出的頻譜分割器的波長端子構成上述輸出終端。如果這個選擇器單元接收一個指定這個單元和一個輸入埠的選擇指令，則上述選擇器通過有選擇地在上述第一和第二種情況下將其(可能是虛擬的)公共端子連接到與埠的波長相關的波長端子的埠，或者在第三種情況下將其輸入端子中的一個連接到其輸出端子中的一個對上述指令作出應答，其中這些端子是與上述埠的波長相關的端子。
在所有三種情況下，波長選擇器的輸入和輸出分別由波長端子選擇器和/或一個頻譜分割器的兩個上述公共端子構成。
所有上述兩個端子選擇器最好均由一個光學開關序列構成，並且所有這些開關具有一個半導體光學放大器的形式。選擇指令則控制這些放大器的供電電流。相同端子選擇器的所有開關通常被集成在相同的半導體模片上。
路由器的輸出埠由選擇器單元的相應輸出S1...S6構成。
為了構成選擇指令，路由器最終包含一個管理單元G，這個管理單元G響應路由器接收的分組的路由標記和另外從傳輸網絡接收的業務數據。這個單元通過發送一個有關該分組的選擇指令對所有這些輸入埠接收的各個分組的路由標記作出響應。該指令指定該埠和至少一個選擇單元，並且還根據業務數據選擇一個時間延遲。這個單元通常由一個電子數據處理器構成。它通過圖中未示出的光學耦合器和光電傳感器接收來自路由標記的數據。這些耦合器被放到輸入多路復用器系統的上級端，也可以被放到輸入埠的上級端。
在基於本發明的兩個路由器中，鉺塗層光纖放大器(EDFA)通常被串連到諸如多路復用器ME的各個輸入多路復用器的輸出上，或者被連接到一個諸如單元R的時間延遲單元的各個輸出上。如果端子是諸如端子RL的個別端子，放大器也可以被串連到各個分配端子選擇器的諸如端子SR的輸出端子上，也可以被串連到諸如單元BS的各個選擇器單元的輸出上。
諸如圖1中轉換器CS的輸出轉換器通常被連接到諸如埠S1的相應輸出埠以便接收通過諸如單元BS的選擇器單元選擇的分組。類似於輸入埠的轉換器，這些輸出轉換器具有相應的波長，上述波長被輸出轉換器當作載波波長用於其自身發送的分組。這些波長通常是預定的，在波分多路復用環境中，對波長進行選擇以便能夠進一步在網絡中路由這些分組。每個這樣的多路復用均由一個諸如多路復用器MS的輸出多路復用器構成。上述多路復用器通過多個諸如轉換器CS的波長轉換器從多個選擇器單元接收分組，上述波長轉換器的輸出波長是交錯排列的，而這些模塊和轉換器的組合構成一個與這個多路復用器相關的選擇器模塊。通過一個諸如光纖FS的輸出光纖傳導所構成的多路復用。上述轉換器，多路復用器和輸出光纖以相同方式連接到圖2和3中未示出的路由器輸出上。
所有選擇器模塊均可以包含相同數量的選擇器單元。各個輸出光纖則傳導一個由具有相同數量的相應載波波長的分組構成的多路復用。如果這種模塊的數量為c，則乘積c×d通常等於輸入埠的數量n。
如圖1所示，上述第二現有技術路由器具有上述共同特性並且還具有下面更加具體的特性-工作波長的數量等於輸入埠的數量n，那些埠具有相應的工作波長。
-輸入多路復用器系統由一個現有技術多路復用器構成，上述現有技術多路復用器構成一個輸入多路復用器。
-各個選擇器單元的輸入的數量是時間延遲系統的時間延遲的數量k。
-所有這些端子發送的分組的載波波長的數量是輸入埠的數量n。
根據上述具體特性可以發現，在各個選擇器單元中分配端子選擇器的開關的數量是時間延遲系統的時間延遲的數量k並且波長端子選擇器的開關的數量是工作波長的數量n。
原來要求這種路由器的輸入埠的數量n儘可能大。然而在經濟性方面顯然難以增加這個數量的數值，例如增加到32或64，除非數量k具有諸如16或32的數值，而乘積kxn必須小於1024。大部分路由器費用與各個選擇器單元的端子選擇器中必須包含並且管理單元必須分別加以控制的開關的數量k+n有關這一事實導致了這個困難。此外，路由器的某些光學開關所見到的波長數量則會過多，例如等於32個，這樣會導致在這些開關內部出現不期望的四波混合現象並且因而導致光學串擾。
根據本發明，輸入系統與輸入埠配合構成的連接一方面在多個輸入群之間分配所有這些輸入埠，另一方面將所有分配端子分配到分別與這些輸入群相關並且均包含至少一個這種端子的內部群中，其中每個上述輸入群均由多個上述埠構成。所有這些輸入群的埠的波長構成一個包括不同波長的序列，這些不同波長特定於這些埠的一個相應序列。所有這些內部群的各個分配端子構成這個群的一個端子並且這個群包含多個這樣的端子，其中這些端子的相應時間延遲構成一個包括不同時間延遲的序列。通過以下事實獲得上述分割，即這些連接僅將一個輸入群的埠連接到與該輸入群相關的內部群的端子並且僅將那些端子連接到那些埠上。
上述各個分組群由一個輸入群接收的分組構成，因而通過與上述輸入群相關的內部群通過路由器傳輸。因而它與上述輸入群和內部群相關聯，並且當此後被使用時文字″群″同樣可以適用於這種分組群以及與上述分組群相關的輸入群或內部群。
各種輸入群中的埠的相應數量最好是類似的。更具體地說，根據以下條件，所有這些埠數量以及輸入埠總數n與這些群的數量b之間的比率n/b的絕對數值之間的差值最好小於這個群的數量n/b-b＜g＜n/b+b其中g表示任何輸入群中包含的埠的數量。在n可以被b整除的典型情況下，所有輸入群最好具有相同數量n/b的輸入埠，並且後面會討論這種情況。
如上所述，時間延遲序列最好是一個規則序列並且如上所述的方式選擇該序列的時間延遲的數量k。對於b個群中的各個群，各個分配選擇器將數量k個輸入分別連接到該群中相同數量的分配端子。因而其輸入的數量及其光學開關的數量是乘積k×b。並且各個群中載波波長的數量等於群的輸入埠的數量，即等於商n/b。各個波長端子選擇器的光學開關的數量等于波長的數量，即等於這個商。所以通過表達式定義n個選擇器單元的每個選擇器單元中的光學開關的總數kb+n/b如果改變數量b，則這個表達式具有一個最小數值b2＝n/k這是因為，為了限制各個選擇器單元中光學開關的數量和路由器中開關的總數，僅在比率n/b不超過16的情況下，輸入群的數量b最好是輸入埠的數量n與上述時間延遲的上述序列的時間延遲數量k之間的比率的平方根√n/k的25％到400％，最好是接近100％。總之，為了避免出現四波混合現象，選擇數量b使得這個比率n/b不會顯著超過16並且輸入群中分別包含的埠的數量g也是這樣。
在當前技術條件允許的情況下，輸入群的數量b通常至少等於2並且最多等於64。例如在n＝32，k＝8的情況下b＝2，並且n＝32個選擇器單元中每個選擇器單元內的光學開關的數量為8×2+32/2＝32對於相同數值的n和k，第二現有技術路由器的各個這樣的模塊中的這些開關的數量為8+32＝40.
同樣地，如果n＝64並且k＝6則b＝4，並且開關的對應數量為6×4+64/4＝40在相同的現有技術路由器中，該數量為6+64＝70.
在基於本發明的第一路由器中，在輸入多路復用器系統ME的上級端上對群進行空間分離。
這個第一路由器具有下面如圖2所示的具體特性輸入埠的波長構成一個頻譜序列λ1...λp，這個頻譜序列由各個輸入群中的不同波長構成，並且該序列中至少大部分波長被包含在各個其它輸入群的對應頻譜序列中。
例如，並且如圖所示，如果b＝2並且數量n是偶數，則兩個輸入群E1...E3和E4...E6具有相同頻譜序列λ1...λp並且該序列中波長的數量p是p＝n/2。
對於每個輸入群，輸入多路復用器系統ME均包含一個輸入多路復用器，即兩個輸入多路復用器MF和MG。這些多路復用器構成群的相應多路復用器。對其進行配置以便接收通過其群的埠發送的分組並且進行波分多路復用。它具有一個發送多路復用分組的輸出。
對於所有這些輸入群，時間延遲系統R包含一個諸如兩個單元RA和RB的時間延遲單元以便接收這些多路復用分組。對於各個上述時間延遲，這個單元具有一個主內部端子，這個主內部端子具有上述時間延遲。
在不但針對各個時間延遲，而且針對各個時間延遲單元的情況下，廣播設備系統D包含一個諸如廣播設備DA1的廣播設備，上述廣播設備將諸如端子A1並且具有上述時間延遲的主內部端子連接到多個與上述主內部端子相連的分配端子上。上述廣播設備構成該主內部端子的一個廣播設備。它將上述主內部端子連接到n個諸如端子RS的分配端子。現有技術″廣播耦合器″或″分割器″是這種廣播設備的一個例子。
最終，各個選擇器單元的輸入包含各個輸入群的一組這樣的單元輸入，並且所有這些單元輸入群包含各個主內部端子的一個這樣的輸入。上述輸入由一個分配端子構成並且通過後者的廣播設備被連接到上述主內部端子。
在這個基於本發明的第一路由器中，頻譜組合均具有一個單獨的波長。這個路由器在限制頻譜組合的數量方面有優勢，其中諸如選擇器SL的頻譜選擇器裝置必須根據上述數量進行選擇，而這個路由器在必須被包含在每個進行上述選擇的選擇器中的光學開關的數量方面也有優勢。感謝上述特性，所有這些數量均可以被限制成比率n/b。
在基於本發明的第二路由器中，在廣播設備系統中對群進行空間分離，這具有簡化時間延遲系統的有利性。
這個第二路由器具有下面如圖3所示的具體特性-輸入埠E1...E6的波長構成一個單獨的頻譜序列λ1...λn，而上述頻譜序列由不同的波長構成。
-輸入多路復用器系統包含一個接收通過輸入埠發送的分組並且對分組進行波分多路復用的單獨多路復用器ME，並且這個系統具有一個發送這些多路復用分組的單獨輸出。
-時間延遲系統包含一個接收這些多路復用分組的單獨時間延遲單元R，並且對於各個上述時間延遲這個單元具有一個諸如端子R1或R2並且具有上述時間延遲的主內部端子。
-廣播設備系統D包含-多個諸如廣播設備DA1的廣播設備，上述廣播設備均具有一個諸如輸入A1的輸入和多個諸如輸出RS的輸出，並且均將上述輸入連接到所有這些輸出中的每一個，和-多個頻譜分割器，例如分割器T1和T2。
所有這些諸如分割器T1的分割器均具有一個諸如輸入R1的輸入和多個諸如輸出A1和BL的輸出，並且在上述輸入上接收上述多路復用分組。那些輸出分別與由上述多個工作波長的相應部分構成的波長群相關聯，其中這些相應部分對於所有這些分割器是相同的。所有這些分割器向其各個輸出只發送其接收的一個分組群，即由具有與一個輸出相關的波長群中包含的一個載波波長的分組構成的群。
諸如端子RS的各個分配端子通過一個諸如分割器T1的頻譜分割器和至少一個諸如廣播設備DA1的廣播設備被廣播設備系統D連接到一個諸如端子R1的主內部端子。
各個諸如單元BS的選擇器單元的輸入包含一組針對各個波長群的輸入，並且上述各個輸入群包含一個針對各個主內部端子的輸入，其中輸入通過廣播設備系統和一個分配端子被連接到上述主內部端子。
在基於本發明的第二路由器中，根據上述具體特性並且針對各個波長群，一個輸入群由所有具有波長被包含在這個波長群內的波長的輸入埠構成，並且一個上述內部群由所有通過頻譜分割器與上述波長群相關的輸出被連接到主內部端子的分配端子構成。
並且在這個第二路由器中，頻譜組合均具有數量b個波長並且這些組合的數量等於一個輸入群中包含的埠的數量，即象在基於本發明的第一路由器中那樣，上述數量可以被限制成比率n/b。
如圖所示，諸如分割器T1的各個頻譜分割器的輸入最好但不必需由一個諸如端子R1的主內部端子構成。諸如廣播設備DA1的各個廣播設備被配置在一個上述分割器和與上述主內部端子相連的分配端子之間，這就限制了這種分割器的數量，而該數量則等於時間延遲的數量k。一個EDFA可以被放在諸如輸出A1或B1的各個輸出和諸如廣播設備DA1並且被連接到上述輸出的廣播設備之間，或者被放在諸如端子R1的各個主端子上。
工作波長通常構成一個基本上規則的序列，所有這些波長在上述序列中均具有一個序號，並且波長群通常構成一個包含數量b個這樣的群的序列，所有這些群均在上述序列中具有一個序號。因而在所有這些波長群均有選擇地包含工作波長的情況下最好使得上述群的序號r和所有這些波長的序號q滿足條件r＝q模b.
頻譜分割器T1和T2是周期性分割器，更具體地是具有周期b的周期性多路分解器或濾波器。這種分割器一方面在輸入或輸出上具有一個公共端子，另一方面在輸出或輸入上分別具有數量b個特定端子，後者均允許通過n個工作波長中的一部分工作波長。一個具有序號i的具體端子通常允許n/b個非連續並且具有序號i，i+b，i+2b等等的工作波長通過分割器。例如，在所示的n為偶數並且b＝2的典型情況下，一個第一波長群由具有奇數序號λ1，λ3...λn-1的波長構成，而一個第二波長群由具有偶數序號λ2，...λn的波長構成。
一個這樣的配置可以利於實現波長選擇器中包含的頻譜分割器，即具有現有技術多路分解器或多路復用器形式的多路分解器DL和多路復用器ML，上述現有技術多路分解器或多路復用器被稱為″頻帶″多路分解器或多路復用器並且此後稱作″頻帶分割器″。這種分割器一方面在輸入或輸出上具有一個公共端子，另一方面在輸出或輸入上分別具有數量n/b個特定端子，後者均允許通過n個工作波長中的一部分工作波長。一個具有序號i的具體端子通常允許b個序號在從序號b(i-1)+1到序號b(i-1)+b並且包含序號b(i-1)+b的範圍內的連續工作波長通過分割器。具有序號1的具體端子選擇波長λ1和λ2，而具有序號2的端子選擇波長λ3和λ4，等等。
除此之外，諸如分割器T1和T2的頻譜分割器可以由頻帶分割器構成，而諸如分割器DL和ML的分割器會是周期性分割器。一個工作波長的rank q和包含上述波長的群的rank r通常滿足條件r＝1+((q-1)/(n/b))的整數部分。
需要光學分組路由器具有高容量，即使設置了每個埠的數據位速率也是如此。其輸入或輸出埠的數量則變得較大，通常大於256。還期望這些路由器實現與電子分組路由器的性能可比的邏輯性能。這就是選擇器單元中包含的諸如混合器SS的光學混合器較多，通常多於16至1的原因。這意味著在諸如選擇器SL的波長選擇器的輸出上有高光學損耗和低信/噪比。此外在這種混合器內重新混合大量光學路徑可以導致過高的光學串擾。
根據本發明並且如圖2，3和6所示，這就是各個諸如單元BS的選擇單元的諸如選擇器SR的配送端子選擇器最好具有以下類型的原因象在現有技術中那樣，它包含一個具有相應輸入的光學開關序列，上述輸入構成這個選擇單元的諸如輸入RS的相應輸入。這些開關還具有構成相應的定向輸出的相應輸出，例如輸出PR，這些輸入分別與這些輸出相關。象在現有技術中那樣，它還包含組合系統，上述組合系統構成了分別將這些定向輸出連接到這個選擇器的諸如輸出RL的輸出上。在本發明的環境中，這些連接包含開關放大器，例如放大器AC1和AC2。所有這些開關放大器均在輸入上至少間接地被連接到某些定向輸出上，那些與上述輸出相關的輸出和輸入構成這個放大器的一個上級群。這個群包含多個這樣的輸出並且不包含其中的若干個其它輸出。根據選擇指令控制這些開關放大器以便在通過一個指令指定放大器的上級群的一個輸入的情況下臨時增加所有這些放大器的增益。
混合器構成的所有或某些連接可以均包含一系列由多個開關放大器構成的序列，其中每個開關放大器均具有多個輸入和唯一一個輸出，這些輸入分別屬於多個這樣的連接。在上述序列中至少有兩個放大器是連續的。它們分別構成一個諸如放大器AC1的前置放大器和一個諸如放大器AC2的後置放大器，這個前置放大器諸如輸出PQ的輸出構成這個後置放大器的一個輸入。
圖6示出了一個適於替換例如混合器SS的混合器的開關放大器系統CC。這個系統由分別包括J到1個混合器的三個級段構成，例如混合器C1，C2和C3，這三個級段通過分別包含放大器AC1和AC2的兩組開關放大器相連。數量J在圖中具有數值4並且通常可以具有數值4或8。諸如放大器AC1和AC2的放大器是可以按照與分隔兩個分組的時間間隔兼容的速度大大修改其增益的半導體光學放大器。如果一個分組被發送到單獨的輸出RL，則只有發送該分組的放大器接收一個向其授予高增益的供電電流。所有其它放大器則具有很強的吸收性，從而避免了對上級放大器中放大自行發射的傳輸和重新混合。其結果是顯著增加了信號功率與光學串擾功率的比率。
可以通過除上述之外的方式實現本發明。具體地，如果群的數量b是一個相對較大的數量，例如4或6，則可以混合群的空間分割，即根據這兩個模式中的第一個模式第一次可以分割成數量z個群，並且根據這兩個模式中的第二個模式第二次可以分割成數量h個群，群的數量則是b＝z×h。並且針對簡單情況描述了頻譜分割器的類型和波長群的合成，考慮到一個網絡結構提供的部件可用性和/或埠數量，一個路由器的實現可以某種程度上偏離這些描述，同時得到這些類型和/或合成的好處。最終，一個基於本發明的第三路由器與第二路由器的不同之處在於，第三路由器不會包含任何時間延遲系統，其廣播設備系統D包含一個諸如分割器T1並且被連接到多路復用器ME的輸出上的單獨頻譜分割器。它會包含一個單獨的主內部端子，其時間延遲會為零。
權利要求
1.光傳輸網絡的一個分組路由器，上述路由器包含輸入埠，用於通過載波波長與上述輸入埠有對應關係的光學形式接收分組並發送分組，上述路由器還包含一個對上述分組施加時間延遲並且將其廣播到空間選擇器系統以便接收上述分組並發送到頻譜選擇器系統的輸入系統，所有上述系統均根據命令對上述分組進行選擇，上述頻譜選擇器系統根據預定頻譜組合進行上述選擇，每個上述組合具有至少一個波長並包括具有等於上述組合的波長的載波波長的分組，各個上述分組被包含在一個上述組合中，並且上述路由器在其輸出上發送通過上述選擇獲得的分組，在路由器中，上述輸入系統包含一個單獨的時間延遲系統並且上述輸入系統與上述輸入埠共同將上述分組分成多個分組群，其中每個分組群均由一些上述分組構成，各個上述分組群的上述分組光學載波波長的數量是上述輸入埠數量的一部分並且構成上述分組群的若干個波長，上述協作使得上述頻譜選擇器系統藉以進行上述選擇的上述頻譜組合數量等於上述分組群的最大波長數量。
2.如權利要求1所述的分組路由器，適於被包含在用於路由構成上述分組的相應信號的數據傳輸網絡中，各個上述分組傳送要發送的信息並且被提供一個路由標記，上述分組適於通過具有相應波長的光波傳送，傳送上述分組的光波的上述波長構成上述分組的上述載波波長，並且上述路由器具有多個工作波長並且包含-多個上述輸入埠，各個上述輸入埠均被分配一個上述工作波長並且被用來按時間序列接收上述分組，-一個輸入多路復用器系統，該系統被用來在上述輸入埠的輸出上接收上述分組，上述系統具有至少一個輸出並且適於向上述系統的各個輸出發送具有被上述系統接收的相應不同載波波長的上述分組，-一個時間延遲系統，該系統被用來在上述輸入多路復用器系統的輸出上接收上述分組，上述時間延遲系統具有一個分別構成主內部端子的輸出組合，上述端子具有相應的時間延遲，並且上述時間延遲系統適於按照一個等於上述端子的上述時間延遲的時間延遲向各個上述端子發送各個上述分組，-一個廣播設備系統，該系統將各個上述主內部端子連接到多個分配端子，其中各個分配端子均具有一個時間延遲，上述時間延遲由上述主內部端子的上述時間延遲構成，上述輸入多路復用器系統，上述時間延遲系統和上述廣播設備系統構成上述輸入系統，並且上述輸入系統與上述輸入埠共同構成連接以便將上述埠連接到上述分配端子，-多個選擇器單元，各個上述單元具有多個輸入，上述輸入由多個上述分配端子構成並且被分配了相應端子的上述時間延遲，上述連接使得對於各個上述單元，一個上述埠接收的各個上述分組被上述埠的一個上述鏈路發送到上述單元的一個上述輸入，上述單元適於接收對其進行指定的選擇指令，各個上述指令還指定一個上述輸入埠和上述模塊的一個上述輸入，上述模塊適於通過選擇一個在其某個輸入上接收的上述分組來應答各個上述指令，上述選擇分組的上述載波波長是上述指令指定的輸入埠的上述波長並且上述輸入是上述指令指定的上述模塊的上述輸入，上述單元具有一個輸出，該輸出構成上述路由器的一個輸出埠，並且上述單元適於向上述輸出發送上述選擇分組，因此選擇器單元包含-一個配送端子選擇器，上述配送端子選擇器一方面具有多個分別構成上述模塊的上述輸入的輸入，另一方面具有一個輸出，上述選擇器構成一個上述空間選擇器系統，適於接收那些指定上述選擇器單元的上述選擇指令並且通過將上述輸出連接到上述指令指定的上述輸入對各個指令進行應答，和-一個波長選擇器，上述波長選擇器具有一個由上述配送端子選擇器的上述輸出構成的輸入，上述波長選擇器具有一個構成上述選擇器單元的上述輸出的輸出，上述選擇器構成一個上述頻譜選擇系統，適於接收那些指定上述選擇器單元的上述選擇指令並且通過有選擇地從其輸入向其輸出發送其載波波長是上述指令指定的輸入埠的波長的上述分組對各個這種指令進行應答，上述路由器還包含一個對上述路由標記和從上述傳輸網絡接收的業務數據敏感的管理單元，上述單元適於通過發送一個有關上述分組的選擇指令對上述路由器接收的各個上述分組的上述路由標記作出應答，上述指令指定接收上述分組的上述輸入埠並且還根據上述業務數據指定至少一個上述選擇器單元和上述單元的一個上述輸入，在路由器中，上述輸入系統與上述輸入埠配合構成的上述連接一方面將所有上述輸入埠分成多個均構成多個上述埠的輸入群，並且另一方面將所有上述分配端子分成多個分別與上述輸入群相關並且均包含至少一個這種端子的內部群，各個上述輸入群的埠的上述波長構成一個分別特定於一個上述埠序列的不同波長的序列，各個上述內部群的上述分配端子構成上述群的端子，上述端子的相應時間延遲是不同的時間延遲並且構成上述內部群的一個時間延遲序列，通過上述連接將一個上述輸入群的埠只連接到上述內部群中與上述輸入群相關的端子並且將上述端子只連接到上述埠來實現上述分配。
3.如權利要求2所述的分組路由器，其中上述輸入群包含的埠的各個相應數量與輸入埠的端子數量和上述群的數量的比率之間的差值的絕對數值小於上述群的數量。
4.如權利要求3所述的分組路由器，其中上述輸入群的上述數量b至少等於2並且最多等於64。
5.如權利要求4所述的分組路由器，其中上述輸入群的上述數量b是兩個數量中較大的數量，其中上述兩個數量中第一個數量的範圍是從上述輸入埠的上述數量n與上述時間延遲序列的時間延遲的上述數量k的比率的平方根的25％到400％，上述兩個數量中的第二個數量等於上述數量n除以16。
6.如權利要求2所述的分組路由器，其中所有上述內部群均具有相同的時間延遲序列。
7.如權利要求2所述的分組路由器，其中各個上述輸入群中包含的上述輸入埠的上述波長構成一個頻譜序列，這個頻譜序列由不同波長構成並且上述序列的至少大部分波長被包含在各個上述其它輸入群的上述頻譜序列中，上述輸入多路復用器系統包含一個用於各個上述輸入群的輸入多路復用器，上述多路復用器構成上述群的一個多路復用器並且被用來接收和波分多路復用上述群的上述埠發送的上述分組，上述多路復用器具有一個發送上述多路復用分組的輸出，針對各個上述輸入群，上述時間延遲系統包含一個接收上述群的上述多路復用的上述輸出發送的上述多路復用分組的時間延遲單元，並且針對各個上述時間延遲上述單元具有一個分配了上述時間延遲的主內部端子，針對各個上述時間延遲和各個上述時間延遲單元，上述廣播設備系統包含一個將分配了上述時間延遲的上述主內部端子連接到多個分配了上述時間延遲的上述分配端子的廣播設備，並且上述廣播設備構成上述主內部端子的一個廣播設備，各個上述選擇器單元的上述輸入包含各個上述輸入群的一組上述輸入，上述單元的各個上述輸入群包含各個上述主內部端子的一個上述輸入，並且上述輸入包括一個上述輔助內部端子並且通過上述主內部端子的上述擴散器被連接到上述主內部端子。
8.如權利要求2所述的分組路由器，其中上述輸入埠的上述波長構成一個包括不同波長的頻譜序列，上述輸入多路復用器系統包含一個被用來接收和波分多路復用上述輸入埠發送的上述分組的多路復用器，並且上述系統具有一個發送上述多路復用分組的輸出，上述時間延遲系統包含一個被用來接收上述多路復用分組的單獨時間延遲單元，針對各個上述時間延遲上述單元具有一個上述主內部端子並且上述主內部端子具有上述時間延遲，上述廣播設備系統包含-多個廣播設備，各個廣播設備具有一個輸入和多個輸出並且均將上述輸入連接到各個上述輸出，和-多個頻譜分割器，各個上述分割器具有一個輸入和多個輸出並且被用來在上述輸入上接收上述多路復用分組，上述輸出分別與包括上述多個工作波長的相應部分的波長群相關，上述連續部分對於所有上述分割器均是相同的，各個上述分割器適於向各個上述輸出發送唯一一個上述分組群，並且上述群由具有一個上述載波波長的上述分組構成，上述載波波長被包含在與上述輸出相關的上述波長群中，各個上述分配端子通過一個上述頻譜分割器和至少一個上述廣播設備被上述廣播設備系統連接到一個上述主內部端子，並且各個上述選擇器單元的上述輸入包含各個上述波長群的一組上述輸入，上述模塊的各個上述輸入群包含各個上述主內部端子的一個上述輸入，上述輸入包括一個上述分配端子並且通過上述廣播設備系統被連接到上述主內部端子，針對各個上述波長群，一個上述輸入群由所有被分配了上述波長群包含的一個波長的上述輸入埠構成，並且一個上述內部群由所有通過上述頻譜分割器的那些與上述波長群相關的上述輸出連接到上述主內部端子的上述分配端子構成。
9.如權利要求8所述的分組路由器，其中各個上述頻譜分割器的上述輸入包括一個主內部端子。
10.如權利要求8所述的分組路由器，其中上述工作波長構成一個基本規則的序列，各個上述波長在上述序列中具有一個序號，上述波長群構成一個包含數量b個上述群的序列，並且各個上述群在上述序列中具有一個序號，其中至少某些上述波長群均包含多個上述工作波長使得上述群的序號r和各個上述波長的序號q滿足以下條件r＝q模b.
11.如權利要求8所述的分組路由器，其中各個上述選擇器單元的上述波長選擇器包含-至少一個頻譜分割器，上述頻譜分割器一方面具有一個公共端子，另一方面具有多個特殊端子，上述特殊端子構成分別與至少某些上述工作波長相關的波長端子，上述分割器適於有選擇地在上述公共端子和各個上述波長端子之間發送那些其載波波長與上述端子相關的上述分組，和-一個波長端子選擇器，上述波長端子選擇器具有至少多個分別由一個頻譜分割器的上述波長端子構成的端子，上述選擇器適於接收一個指定上述選擇器單元和一個上述輸入埠的上述選擇指令並且以允許通過上述選擇器的至少一個與上述埠的上述波長相關的上述端子選擇性發送上述分組的方式應答上述指令，並且其中上述波長選擇器的各個上述頻譜分割器是一個頻帶分割器，所述廣播系統的上述頻譜分割器是周期性分割器。
12.如權利要求8所述的分組路由器，其中上述工作波長構成一個基本規則的序列，各個上述波長在上述序列中具有一個序號，上述波長群構成一個包含數量b個上述群的序列，並且各個上述群在上述序列中具有一個序號，其中至少某些上述波長群均包含多個上述工作波長使得上述群的序號r和各個上述波長的序號q滿足以下條件r＝1+((q-1)/(n/b))的整數部分。
13.如權利要求8所述的分組路由器，其中各個上述選擇器單元的上述波長選擇器包含-至少一個頻譜分割器，上述頻譜分割器一方面具有一個公共端子，另一方面具有多個特殊端子，上述特殊端子構成分別與至少某些上述工作波長相關的波長端子，上述分割器適於有選擇地在上述公共端子和各個上述波長端子之間發送那些其載波波長與上述端子相關的上述分組，和-一個波長端子選擇器，上述波長端子選擇器具有至少多個分別由一個頻譜分割器的上述波長端子構成的端子，上述選擇器適於接收一個指定上述選擇器單元和一個上述輸入埠的上述選擇指令並且以允許通過上述選擇器的至少一個與上述埠的上述波長相關的上述端子選擇性發送上述分組的方式應答上述指令，其中上述波長選擇器的各個上述頻譜分割器是一個周期性分割器，上述廣播設備系統的上述頻譜分割器是頻帶分割器。
14.如權利要求2所述的分組路由器，其中各個上述選擇器單元的上述配送端子選擇器包含-一個光學開關序列，上述序列具有分別構成上述選擇器單元的上述輸入的相應輸入，上述開關具有分別構成定向輸出的相應輸出，並且上述輸入分別與上述輸出相關，和-混合系統，上述混合系統構成分別將上述定向輸出連接到上述選擇器的上述輸出的連接，其中上述混合系統包含開關放大器，各個上述開關放大器在輸入上至少間接地被連接到某些上述定向輸出，與上述輸出相關的上述輸出和上述輸入構成上述放大器的一個上級群，上述群包含多個上述輸出並且不包含另一批多個上述輸出，上述選擇指令控制上述開關放大器以便在一個上述指令指定上述放大器的上述上級群的一個上述輸入的情況下臨時增加各個上述放大器的增益。
15.如權利要求14所述的分組路由器，其中上述混合系統構成的至少某些上述連接均包含一個串行序列，上述串行序列包含若干均具有多個輸入和一個單獨輸出的上述開關放大器，上述輸入分別屬於多個上述連接，至少兩個上述放大器在上述序列中是連續的並且分別構成一個前置放大器和一個後置放大器，上述前置放大器的上述輸出構成上述後置放大器的一個上述輸入。
16.如權利要求8所述的分組路由器，其中包含一個單獨的主內部端子，上述端子的上述時間延遲為零。
全文摘要
一個路由器通過傳送波長與埠對應的光學載波的輸入埠接收傳送數據的分組。對分組施加相應的時間延遲並且將分組廣播到空間選擇器,而空間選擇器將分組發送到頻譜選擇器。放大器被分布在分組的路徑上,並且以限制選擇器中半導體光學開關數量並且使影響分組的噪聲和光學串擾最小的方式組織路徑。
文檔編號H04B10/02GK1357980SQ01143108
公開日2002年7月10日 申請日期2001年12月7日 優先權日2000年12月7日
發明者尼古拉斯·勒·索茲, 多米尼克·查羅尼, 阿矛裡·喬丹, 蒂裡·匝米 申請人:阿爾卡達公司