用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置的製作方法
2023-04-27 12:36:11 1
專利名稱：用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於光突發交換(Optical Burst Switching，0BS)網絡領域，尤其是 OBS網絡中的核心節點結構。具體涉及用於OBS網絡核心節點中的多粒度光交叉連接 (Multi-granularity Optical Cross Connect, MG-0XC)裝置。
背景技術：
數據業務量的飛速增長以及光纖傳輸能力的大幅度提高，對光網絡中的交換結構 和交換技術提出了更高的要求，多粒度光交換(MG-OXC)技術因此應運而生。無論從技術 的角度看，還是從運營者的角度來看，多粒度光交換(MG-OXC)技術都能夠滿足網絡發展的 需求。在技術和市場的雙重驅動下，多粒度交換(MG-OXC)技術逐步成為了光通信領域的熱 點。而多粒度光交換(MG-OXC)技術的研究熱點則集中在多粒度光交叉連接(MG-OXC)結構 的設計與研究。多粒度光交叉連接結構(MG-OXC)通過引入多粒度的交換機制，有效地減少交換 機的埠，節約交換節點的成本和減少體積、功耗等。與傳統的OXC相比，MG-OXC中光纖、 波帶和波長以及其他粒度的引入可以避免在單一波長粒度上對超大容量全無阻交叉矩陣 的需求，從而降低節點實現複雜度。而且具有較好的可擴展性，提高網絡的資源利用率。而光突發交換(OBS)技術亦是下一代網絡中相當有潛力的光交換網絡之一，它的 提出亦是為了增加交換能力、降低交換成本。光突發交換(OBS)技術的特點是數據分組和控制分組獨立傳送，它們在時間上和 信道上都是分離的，並且採用單向資源預留機制，以光突發包作為最小的交換單元。OBS避 免了光分組交換(OPS)技術的難點，對光開關和光緩存的要求降低，並能夠很好的支持突發 性的分組業務，同時與光線路交換(OCS)相比，它又大大提高了資源分配的靈活性和資源的 利用率。OBS網絡中有兩種不同的信號包含路由信息的控制信號和承載業務的數據信 號。控制信號中的控制信息需要經過路由器的電子處理，而數據信號不需光電/電光轉換 和電子路由器的轉發，直接在端到端的透明傳輸信道中傳輸。控制信號在波分復用(WDM)傳 輸鏈路中的某一特定波長信道中傳送，每一個突發的數據信號對應於一個控制信號。並且 控制信號先於數據信號傳送，通過「數據報」或「虛電路」路由模式指定路由器分配空閒信 道，實現數據信道中帶寬資源的動態分配。數據信道與控制信道的隔離簡化了突發數據交 換的處理，且控制信號長度非常短，因此使高速處理得以實現。OBS網絡由邊緣節點和核心節點兩個部分組成。其中核心節點主要負責路由交換 功能。光交叉連接(OXC)系統是OBS核心節點的關鍵部分，它的性能優劣直接決定了 OBS核 心節點的性能，甚至於整個OBS網絡的性能。OBS技術著眼於單獨信道中的數據包粒度(該粒度指數據包大小)，它通過將多個 IP包匯聚成一個BDP包進行傳送，從而降低交換次數，降低網絡的交換壓力。而多粒度交換 技術著眼於多個波長信道，它通過將同源或同目的的波長信道復用在一根光纖內進行空間交換，從而降低了交換次數，降低了器件的複雜度。OBS技術與多粒度交換技術的結合勢必 將進一步增強光通信網絡的交換能力，降低交換成本。因此，設計一個性能穩定、技術成熟 的MG-OXC作為OBS網絡的核心節點，對於OBS網絡的實用化具有重要的意義。與本發明最接近的現有技術是採用串聯結構的支持突發粒度的多粒度光交換結 構(黃勝，隆克平，陽小龍等，支持突發粒度的多粒度光交換結構研究，重慶郵電大學學報 (自然科學版)，19 (1)，2007)，然而這種結構只能單向傳輸，需要兩組交叉連接結構才能實 現雙向傳輸，因而使用該結構組建OBS網絡時具有成本較大的缺點。另外，該結構不具備波 長轉換能力，因此具有較大的擁塞率，整體性能表現不佳。
發明內容
為克服現有技術中的MG-OXC的單向傳輸、擁塞率較大的缺點，本發明提供了一種 擁塞消解能力強、支持雙向傳輸、性能較優異的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光 交叉連接裝置。用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特徵在於包括多根 傳輸光波信號的第一光纖和第二光纖，將在光纖中傳輸的光波信號中分下一個波長信號作 為控制信號而其餘波長信號作為數據信號繼續在光纖內傳輸、或將一控制信號插入到光纖 中傳輸的數據信號中的控制波長分下插入模塊，光纖交叉連接矩陣(FXC)，波帶交叉連接矩 陣(BXC)，波長交叉連接矩陣(WXC)和轉換池以及能傳輸並交換所述的控制信號、並對所述 的控制信號的目的埠和源埠進行分析以確定對應的數據信號需要進行幾次交叉並發 出交叉指令的控制模塊；
所述的光纖通過所述的控制波長分下插入模塊與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)連 接；所述的第一光纖與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的左側埠連接，所述的第二光纖 與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的右側埠連接；與第一光纖連接的第一控制波長分下 插入模塊通過第一控制信號與所述的控制模塊連接，與第二光纖連接的第二控制波長分下 插入模塊通過第二控制信號與所述的控制模塊連接；將數據信號從第一光纖向第二光纖傳 輸作為正向傳輸，數據信號從第二光纖向第一光纖傳輸作為反向傳輸；
所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)通過多個能將光纖中的光波信號解復用為多個波帶粒 度數據信號、或將多個波帶粒度數據信號復位為一個光纖粒度信號的波帶復用器/解復用 器與所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)連接；
所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)通過多個將波帶粒度數據信號解復用為多個波長粒度 數據信號、或將多個波長粒度數據信號復用為一個波帶粒度信號的波長復用器/解復用器 與所述的波長交叉連接矩陣(WXC)連接；
所述的波長交叉連接矩陣(WXC)與所述的轉換池連接；所述的轉換池包括正向轉換單 元和反向轉換單元。進一步，所述的控制波長分下插入單元包括與所述的光纖連接的前光環形器和與 所述的光交叉連接矩陣連接的後光環形器，來自前光環形器的光波信號經分路器傳輸至後 環形器，來自後光環形器的光纖粒度數據信號經耦合器傳輸至前環形器；所述的分路器將 光波信號中的控制信號分下後、將所述的控制信號經控制信道輸入控制模塊中；由所述的 控制模塊輸出的控制信號經控制信道輸入所述的耦合器中；第一、第二控制波長分下插入單元中的光環形器的埠順序相反。進一步，所述的轉換池的轉換單元包括第一光環形器，波長轉換交叉連接矩陣，與 所述的波長轉換交叉連接矩陣的輸出端連接的波長轉換器，和與所述的波長轉換器的輸出 端連接的第二光環形器；所述的第一光環形器將來自波長交叉連接矩陣(WXC)的輸出信號 輸入所述的波長轉換交叉連接矩陣，所述的第二光環形器將來自各波長轉換器的輸出信號 輸入所述的波長交叉連接矩陣(WXC)中。進一步，所述的正向轉換單元的第一光環形器作為所述的反向轉換單元的第二光 環形器；所述的反向轉換單元的第一光環形器作為所述的正向轉換單元的第二光環形器。進一步，所述的控制模塊包括與所述的分路器連接、將控制信號轉換成模擬電信 號的光/電轉換器，將模擬電信號轉換成數字電信號的模/數轉換器，對數字電信號進行分 析後發出交叉指令的處理器，將處理器輸出的數字電信號轉換成模擬電信號的數/模轉換 器，和將模擬電信號轉換成光信號、並將此光信號輸入耦合器的電/光轉換器。進一步，所述的處理器的分析步驟為
1、初始化，建立光開關通路狀態及命令值列表；
2、接收一定時間內輸入的所有的正向傳輸和反向傳輸的數字電信號的控制信號(BCP
包)；
3、根據所述的BCP包的獲取其對應的數據信號的源埠和目的埠，判斷是否存在一 個正、反向傳輸的數據信號的源埠和目的埠完全吻合的光纖鏈路，若是，則認為數據信 號只需經光纖交叉連接矩陣(FXC)進行光纖層面交換，並輸出控制指令到FXC，轉到步驟7 ； 否則進行下一步驟；
4、根據BCP控制包中的源埠和目的埠，判斷是否存在一個正、反向傳輸的數據信 號的源埠和目的埠完全吻合的波帶鏈路，若是，則認為數據信號可以進行波帶層面交 換，並輸出控制指令到FXC和BXC，轉到步驟7 ；否則進行下一步驟；
5、判斷一個波長粒度信號的目的波長通道是否空閒，若是，則認為可以波長層面交換 並輸出控制碼到FXC、BXC和WXC，轉到步驟7 ；若目的波長通道不空閒，則需要將其中一個 數據信號進行波長轉換，並輸出控制指令到FXC、BXC、WXC和WCXC，轉到步驟7 ；否則進行下 一步驟；
6、判斷與該BCP包其對應的數據信號(BDP包)是否將發生擁塞，若是，則作丟棄處理；
7、成功輸出埠編碼，處理過程結束。進一步，正、反向傳輸的數據信號的源埠和目的埠完全吻合是指所有正向傳 輸的數據信號的目的埠都相同，所有反向傳輸的數據信號的目的埠亦相同，正向傳輸 的數據信號的目的埠等於反向傳輸的數據信號的源埠，反向傳輸的數據信號的目的端 口亦等於正向傳輸的數據信號的源埠。本發明的基本工作流程為只有直通信號的光纖直接通過FXC選路輸出；含有波 長交換信道的光纖則要通過波帶解復用器解復用為單個的波帶信號，然後通過BXC執行波 帶交換選路輸出，若波帶交換滿足不了交換要求，則解復用為單個長波，通過WXC選路輸 出，如需波長轉換還可以執行波長轉換功能，最後再經過波長復用器和波帶復用器復用到 輸出光纖中。如果需要執行下層的交換都必須先經過上層的交換矩陣。如果信號繼續向下 遊傳輸，最後信號則需經過相反的過程從下層交換矩陣逐層返回光纖埠。
本發明採用能使光信號沿規定的順序埠正向傳輸導通、反向禁止的光環形器， 搭建了雙向傳輸信道分離處理的控制波長分下插入模塊和轉換池，實現了 MG-OXC裝置的 雙向傳輸，從而節約了節點成本。另外，本發明設計的獨特的雙向轉換池，首次在一個轉換 池裡實現了對不同傳輸方向的數據信道分離，然後分別在不同的波長轉換器組完成波長轉 換，大大提高了節點的交換性能，降低了擁塞率。本發明具有擁塞消解能力強、支持雙向傳輸、性能較優異的優點。
圖1是已有技術MG-OXC結構。圖2是本發明所述的MG-OXC結構。圖3是本發明控制模塊的內部結構圖。圖4是本發明控制模塊中FPGA的分析處理流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明
用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，包括多根傳輸光波信號的 第一光纖和第二光纖，將在光纖中傳輸的光波信號中分下一個波長信號作為控制信號而其 餘波長信號作為數據信號繼續在光纖內傳輸、或將一控制信號插入到光纖中傳輸的數據信 號中的控制波長分下插入模塊，光纖交叉連接矩陣(FXC)，波帶交叉連接矩陣(BXC)，波長 交叉連接矩陣(WXC)和轉換池以及能傳輸所述的控制信號、並對所述的控制信號的目的端 口和源埠進行分析以確定對應的數據信號需要進行幾次交叉並發出交叉指令的控制模 塊；
所述的光纖通過所述的控制波長分下插入模塊與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)連 接；所述的第一光纖與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的左側埠連接，所述的第二光纖 與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的右側埠連接；與第一光纖連接的第一控制波長分下 插入模塊通過第一控制信號與所述的控制模塊連接，與第二光纖連接的第二控制波長分下 插入模塊通過第二控制信號與所述的控制模塊連接；將數據信號從第一光纖向第二光纖傳 輸作為正向傳輸，數據信號從第二光纖向第一光纖傳輸作為反向傳輸；每一根光纖都與一 個控制波長分下插入模塊連接；
所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)通過多個能將光纖中的光波信號解復用為多個波帶粒 度數據信號、或將多個波帶粒度數據信號復位為一個光纖粒度信號的波帶復用器/解復用 器與所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)連接；
所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)通過多個將波帶粒度數據信號解復用為多個波長粒度 數據信號、或將多個波長粒度數據信號復用為一個波帶粒度信號的波長復用器/解復用器 與所述的波長交叉連接矩陣(WXC)連接；
所述的波長交叉連接矩陣(WXC)與所述的轉換池連接；所述的轉換池包括正向轉換單 元和反向轉換單元。所述的控制波長分下插入單元包括與所述的光纖連接的前光環形器和與所述的 光交叉連接矩陣連接的後光環形器，來自前光環形器的光波信號經分路器傳輸至後環形器，來自後光環形器的光纖粒度數據信號經耦合器傳輸至前環形器；所述的分路器將光波 信號中的控制信號分下後、將所述的控制信號經控制信道輸入控制模塊中；由所述的控制 模塊輸出的控制信號經控制信道輸入所述的耦合器中；
第一、第二控制波長分下插入單元中的光環形器的埠順序相反。所述的轉換池的轉換單元包括第一光環形器，波長轉換交叉連接矩陣，與所述的 波長轉換交叉連接矩陣的輸出端連接的波長轉換器，和與所述的波長轉換器的輸出端連接 的第二光環形器；所述的第一光環形器將來自波長交叉連接矩陣(WXC)的輸出信號輸入所 述的波長轉換交叉連接矩陣，所述的第二光環形器將來自各波長轉換器的輸出信號輸入所 述的波長交叉連接矩陣(WXC)中。所述的正向轉換單元的第一光環形器作為所述的反向轉換單元的第二光環形器； 所述的反向轉換單元的第一光環形器作為所述的正向轉換單元的第二光環形器。所述的控制模塊包括與所述的分路器連接、將控制信號轉換成模擬電信號的光/ 電轉換器，將模擬電信號轉換成數字電信號的模/數轉換器，對數字電信號進行分析後發 出交叉指令的處理器，將處理器輸出的數字電信號轉換成模擬電信號的數/模轉換器，和 將模擬電信號轉換成光信號、並將此光信號輸入耦合器的電/光轉換器。所述的處理器的分析步驟為
1、初始化，建立光開關通路狀態及命令值列表；
2、接收一定時間內輸入的所有的正向傳輸和反向傳輸的數字電信號的控制信號(BCP
包)；
3、根據所述的BCP包的獲取其對應的數據信號的源埠和目的埠，判斷是否存在一 個正、反向傳輸的數據信號的源埠和目的埠完全吻合的光纖鏈路，若是，則認為數據信 號只需經光纖交叉連接矩陣(FXC)進行光纖層面交換，並輸出控制指令到FXC，轉到步驟7 ； 否則進行下一步驟；
4、根據BCP控制包中的源埠和目的埠，判斷是否存在一個正、反向傳輸的數據信 號的源埠和目的埠完全吻合的波帶鏈路，若是，則認為數據信號可以進行波帶層面交 換，並輸出控制指令到FXC和BXC，轉到步驟7 ；否則進行下一步驟；
5、判斷一個波長粒度信號的目的波長通道是否空閒，若是，則認為可以波長層面交換 並輸出控制碼到FXC、BXC和WXC，轉到步驟8 ；若目的波長通道不空閒，則需要將其中一個 數據信號進行波長轉換，並輸出控制指令到FXC、BXC、WXC和WCXC，轉到步驟7 ；否則進行下 一步驟；
6、判斷與該BCP包其對應的數據信號(BDP包)是否將發生擁塞，若是，則作丟棄處理；
7、成功輸出埠編碼，處理過程結束。正、反向傳輸的數據信號的源埠和目的埠完全吻合是指所有正向傳輸的數據 信號的目的埠都相同，所有反向傳輸的數據信號的目的埠亦相同，正向傳輸的數據信 號的目的埠等於反向傳輸的數據信號的源埠，反向傳輸的數據信號的目的埠亦等於 正向傳輸的數據信號的源埠。本實施例中，設定控制信道兩個，波長分別為λ0、X1，數據信道為八個，分別為 λ 2、λ 3、λ 4、λ 5、λ 6、λ 7、λ 8、λ 9。所述的波長為λ ^的控制信道負責正向傳輸波長為λ Q 的突發控制包，該突發控制包對應於正向傳輸的突發數據包，波長可能為λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ 9中的任意一個或多個；所述的波長為X1的控制信道負責反向傳輸突發控 制包，該突發控制包對應於反向傳輸的突發數據包，波長可能為K、λ3> λ4、K、K、λ7、 λ8、λ 9中的任意一個或多個。所述的λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8、λ 9八個數據信道負 責正向或者反向傳輸突發數據包，但是每一個波長信道不能同時傳輸正向和反向的數據信 號，卻可以在不同時間段分別傳輸正向或者反向的數據信號。在本實施例中，設定光纖信道數量為四個。由於雙向傳輸，FXC兩端的光纖同為輸 入端和輸出端。同一個光纖信道於FXC的兩端各需一個控制波長分下插入模塊，因此，整個 MG-OXC裝置在本實施例中需要八個控制波長分下插入模塊。位於FXC兩端的兩個控制波長 分下插入模塊中的光環形器有一點區別，兩個光環形器的埠順序相反，然而這兩個光環 形器為完全相同的器件，區別在於左面的光環形器正面朝上使用，而右面的光環形器正面 朝下使用。正向傳輸信號組時，信號組首先經過左面的控制波長分下插入模塊，在該單元中 信號組通過光環形器後，經由具有分路器的支路傳輸，在分路器處分下波長為的Xci的控制 信號進入控制模塊，其餘信號繼續向右傳輸進入FXC、BXC、WXC、轉換池等單元，通過上述四 個單元中的一個或多個後，傳輸到右面的控制波長分下插入模塊，在該單元中信號組通過 光環形器後，經由具有耦合器的支路傳輸，在耦合器處插入來自控制模塊的控制信號K。 反向傳輸信號組時過程類似，區別在於分下插入的控制信號波長為λ1 5控制波長分下插入 模塊的加入使MG-OXC實現了雙向傳輸，由此在網絡節點中可節約一半的MG-OXC數量，大大 降低了成本。所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)負責光纖粒度的數據信號的交叉連接。在本實施 例中，FXC為一個6 X 6光開關矩陣，具有十二個埠，其中下面八個埠與控制波長分下插 入模塊連接，最終連接到輸入輸出埠，其中上面四個與波帶復用器/解復用器相連接，最 終連接到BXC。當一個光纖鏈路中的正反向傳輸的數據信號具有相吻合的源埠和目的端 口時，即所有正向傳輸的數據信號的目的埠都相同，所有反向傳輸的數據信號的目的端 口亦相同，正向傳輸的數據信號的目的埠等於反向傳輸的數據信號的源埠，反向傳輸 的數據信號的目的埠亦等於正向傳輸的數據信號的源埠。這時，屬於直通狀態，只需作 光纖層面的交叉連接，FXC只在下面八個埠中的左側埠與右側埠間進行交換，數據信 號一定能夠同時雙向傳輸。當一個光纖鏈路中的正向或者反向傳輸的數據信號中具有不同 的目的埠時，則不是直通狀態，這時需要在十二個埠中的左側埠與右側埠間進行 交換，將下方八個埠中的埠與上方埠中不同側的埠相連接，連接到波帶解復用器， 在BXC作進一步交換。所述的波帶復用器/解復用器為1X2波帶復用器/解復用器。功能是將一個光纖 粒度中的八個數據波長解復用為兩個波帶粒度，每個波帶四個波長，其中λ2、λ3、λ4、λ5 和λ6、λ7、λ8、λ 9各為一個波帶；或者是將兩個波帶粒度復用為一個光纖粒度。所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)負責光纖粒度的數據信號的交叉連接。在本實施 例中，BXC亦為一個具有十六個埠的8 X 8光開關矩陣，其中下面八個埠與波帶復用器/ 解復用器連接，八個埠中有四個埠對應λ2、λ3、λ4、λ波帶，BXC兩端各分布兩個，四 個埠對應λ6、λ7、λ8、λ 9波帶，BXC兩端亦各分布兩個；另外上面八個與兩種對應不同 波帶的波長復用器/解復用器相連接，最終連接到WXC。當一個波帶鏈路中的幾個波長信號 具有相吻合的源埠和目的埠時，屬直通狀態，只需波帶層面的交叉連接，這時BXC只在
9下面四個對應波帶的埠中的左側埠與右側埠間進行交換。當一個波帶鏈路中的正向 或者反向傳輸的數據信號中具有不同的目的埠時，則不是直通狀態，這時需要在十六個 埠中的左側埠與右側埠間進行交換，將下方八個埠中的埠與上方八個埠中不 同側的對應相同波帶埠相連接，連接到波長解復用器，在WXC作進一步交換。所述的波長復用器/解復用器為有兩種對應不同波帶的1X4波長復用器/解復 用器。作為波長解復用器時，它們可解復用來自不同波帶的數據信號。四個波長解復用器 將解復用出兩組相同的信道組，每組都有八個波長粒度信道，波長分別為K、λ3、λ4、λ5、 λ 6、λ 7、λ 8、λ 9。作為波長復用器時它們分別將λ 2、λ 3、λ 4、λ 5四個波長粒度和λ 6、λ 7、 入8、λ 9四個波長粒度復用為兩個波帶粒度。所述的波長交叉連接矩陣(WXC)負責波長粒度的數據信號的交叉連接。在本實施 例中，BXC亦為一個具有四十八個埠的24Χ 24光開關矩陣，其中下面三十二個埠與波 長復用器/解復用器連接，兩側各有兩組對應八個波長粒度信道的埠，相同波長信道的 埠間可以交叉連接；另外上面十六個埠與轉換池相連接。當一個波長信號的目的通道 空閒時，不需要作波長轉換時，屬直通狀態，只需波長層面的交叉連接，這時WXC只在下面 三十二個埠中的四個對應該波長的左側埠與右側埠間進行交換。當一個波長信號需 要作波長轉換時，則不是直通狀態，這時需要將埠交叉連接到上面不同側對應該波長的 埠，連接到轉換池作波長轉換。所述的轉換池包括光環形器、波長轉換器和連接波長轉換器的光交叉連接矩陣 (WCXC)。在本實施例中，兩個連接波長轉換器的光交叉連接矩陣(WCXC)都是具有十六個端 口的8X8光開關矩陣，兩組波長轉換器各有八個波長轉換器，對應λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、 λ7、λ8、λ9八個波長。當數據信號正向傳輸時，通過光環形器後，經由上方支路，在上方支 路中的WCXC中作交叉連接，交換後連接到需轉換成的目的波長對應的波長轉換器埠，最 後經由光環形器連接到波長復用器。當數據信號反向傳輸時，通過光環形器後，經由下方支 路，在下方支路中的WCXC中作交叉連接，交換後連接到需轉換成的目的波長對應的波長轉 換器埠，最後經由光環形器連接到波長復用器。所述的轉換池通過使用光環形器使不同 傳輸方向的數據分離到不同支路的方式，在每個支路作單向傳輸的方式實現了轉換池整體 具備了雙向轉換波長的能力，從而提高了雙向MG-OXC的網絡性能，降低了擁塞率。本實施例的處理器採用現場可編程門陣列(FPGA)系統。光/電轉換器負責將控 制信號從光信號轉換成模擬電信號，電/光轉換器負責將控制信號從模擬電信號轉換成光 信號，模/數轉換器負責將模擬電信號轉換成數字電信號，數/模轉換器負責將數字電信號 轉換成模擬電信號，FPGA系統負責數字電信號狀態的控制信號的分析與交換，並輸出FXC、 BXC,WXC以及轉換池中的光交叉連接矩陣的控制信號。在本實施例中，控制模塊兩側各有八個埠，共有十六個埠。內部氛圍兩種處理 模塊，分別處理不同傳輸方向的BCP信號，每個處理模塊包括一個FPGA系統、四個光/電轉 換器、四個電/光轉換器、四個模/數轉換器和四個數/模轉換器。BCP信號從輸入端輸入 後，經過光/電轉換器轉換成模擬電信號，再經過模/數轉換器轉換成數字電信號，傳輸到 FPGA作分析處理，並交換到目的光纖對應的FPGA埠輸出，然後數/模轉換器和電/光轉 換器轉換成BCP光信號，最後傳輸到控制波長分下插入模塊。本發明的基本工作流程為只有直通信號的光纖直接通過FXC選路輸出；含有波長交換信道的光纖則要通過波帶解復用器解復用為單個的波帶信號，然後通過BXC執行波 帶交換選路輸出，若波帶交換滿足不了交換要求，則解復用為單個長波，通過WXC選路輸 出，如需波長轉換還可以執行波長轉換功能，最後再經過波長復用器和波帶復用器復用到 輸出光纖中。如果需要執行下層的交換都必須先經過上層的交換矩陣。如果信號繼續向下 遊傳輸，最後信號則需經過相反的過程從下層交換矩陣逐層返回光纖埠。本發明通過在MG-OXC裝置的結構中加入光環形器，搭建了雙向傳輸信道分離處 理的控制波長分下插入模塊和轉換池，實現了 MG-OXC裝置的雙向傳輸，從而節約了節點成 本。另外，本發明設計的獨特的雙向轉換池，首次在一個轉換池裡實現了對不同傳輸方向的 數據信道分離，然後分別在不同的波長轉換器組完成波長轉換，大大提高了節點的交換性 能，降低了擁塞率。
本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護範圍 不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技術人員 根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特徵在於包括多根傳輸光波信號的第一光纖和第二光纖，將在光纖中傳輸的光波信號中分下一個波長信號作為控制信號而其餘波長信號作為數據信號繼續在光纖內傳輸、或將一控制信號插入到光纖中傳輸的數據信號中的控制波長分下插入模塊，光纖交叉連接矩陣(FXC)，波帶交叉連接矩陣(BXC)，波長交叉連接矩陣(WXC)和轉換池以及能傳輸並交換所述的控制信號、並對所述的控制信號的目的埠和源埠進行分析以確定對應的數據信號需要進行幾次交叉並發出交叉指令的控制模塊；所述的光纖通過所述的控制波長分下插入模塊與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)連接；所述的第一光纖與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的左側埠連接，所述的第二光纖與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的右側埠連接；與第一光纖連接的第一控制波長分下插入模塊通過第一控制信號與所述的控制模塊連接，與第二光纖連接的第二控制波長分下插入模塊通過第二控制信號與所述的控制模塊連接；將數據信號從第一光纖向第二光纖傳輸作為正向傳輸，數據信號從第二光纖向第一光纖傳輸作為反向傳輸；所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)通過多個能將光纖中的光波信號解復用為多個波帶粒度數據信號、或將多個波帶粒度數據信號復位為一個光纖粒度信號的波帶復用器/解復用器與所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)連接；所述的波帶交叉連接矩陣(BXC)通過多個將波帶粒度數據信號解復用為多個波長粒度數據信號、或將多個波長粒度數據信號復用為一個波帶粒度信號的波長復用器/解復用器與所述的波長交叉連接矩陣(WXC)連接；所述的波長交叉連接矩陣(WXC)與所述的轉換池連接；所述的轉換池包括正向轉換單元和反向轉換單元。
2.如權利要求1所述的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特 徵在於所述的控制波長分下插入單元包括與所述的光纖連接的前光環形器和與所述的光 交叉連接矩陣連接的後光環形器，來自前光環形器的光波信號經分路器傳輸至後環形器， 來自後光環形器的光纖粒度數據信號經耦合器傳輸至前環形器；所述的分路器將光波信號 中的控制信號分下後、將所述的控制信號經控制信道輸入控制模塊中；由所述的控制模塊 輸出的控制信號經控制信道輸入所述的耦合器中；第一、第二控制波長分下插入單元中的 光環形器的埠順序相反。
3.如權利要求2所述的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特 徵在於所述的轉換池的轉換單元包括第一光環形器，波長轉換交叉連接矩陣，與所述的波 長轉換交叉連接矩陣的輸出端連接的波長轉換器，和與所述的波長轉換器的輸出端連接的 第二光環形器；所述的第一光環形器將來自波長交叉連接矩陣(WXC)的輸出信號輸入所述 的波長轉換交叉連接矩陣，所述的第二光環形器將來自各波長轉換器的輸出信號輸入所述 的波長交叉連接矩陣(WXC)中。
4.如權利要求3所述的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特 徵在於所述的正向轉換單元的第一光環形器作為所述的反向轉換單元的第二光環形器； 所述的反向轉換單元的第一光環形器作為所述的正向轉換單元的第二光環形器。
5.如權利要求4所述的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特徵在於所述的控制模塊包括與所述的分路器連接、將控制信號轉換成模擬電信號的光/ 電轉換器，將模擬電信號轉換成數字電信號的模/數轉換器，對數字電信號進行分析後發 出交叉指令的處理器，將處理器輸出的數字電信號轉換成模擬電信號的數/模轉換器，和 將模擬電信號轉換成光信號、並將此光信號輸入耦合器的電/光轉換器。
6.如權利要求5所述的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特 徵在於所述的處理器的分析步驟為1)、初始化，建立光開關通路狀態及命令值列表；2)、接收一定時間內輸入的所有的正向傳輸和反向傳輸的數字電信號的控制信號(BCP包)；3)、根據所述的BCP包的獲取其對應的數據信號的源埠和目的埠，判斷是否存在 一個正、反向傳輸的數據信號的源埠和目的埠完全吻合的光纖鏈路，若是，則認為數據 信號只需經光纖交叉連接矩陣(FXC)進行光纖層面交換，並輸出控制指令到FXC，轉到步驟 7 ；否則進行下一步驟；4)、根據BCP控制包中的源埠和目的埠，判斷是否存在一個正、反向傳輸的數據信 號的源埠和目的埠完全吻合的波帶鏈路，若是，則認為數據信號可以進行波帶層面交 換，並輸出控制指令到FXC和BXC，轉到步驟7 ；否則進行下一步驟；5)、判斷一個波長粒度信號的目的波長通道是否空閒，若是，則認為可以波長層面交換 並輸出控制碼到FXC、BXC和WXC，轉到步驟7 ；若目的波長通道不空閒，則需要將其中一個 數據信號進行波長轉換，並輸出控制指令到FXC、BXC、WXC和WCXC，轉到步驟7 ；否則進行下 一步驟；6)、判斷與該BCP包其對應的數據信號(BDP包)是否將發生擁塞，若是，則作丟棄處理；7)、成功輸出埠編碼，處理過程結束。
7.如權利要求6所述的用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，其特 徵在於正、反向傳輸的數據信號的源埠和目的埠完全吻合是指所有正向傳輸的數據 信號的目的埠都相同，所有反向傳輸的數據信號的目的埠亦相同，正向傳輸的數據信 號的目的埠等於反向傳輸的數據信號的源埠，反向傳輸的數據信號的目的埠亦等於 正向傳輸的數據信號的源埠。
全文摘要
用於光突發交換網絡核心節點的多粒度光交叉連接裝置，包括多根傳輸光波信號的第一光纖和第二光纖，控制波長分下插入模塊，光纖交叉連接矩陣，波帶交叉連接矩陣，波長交叉連接矩陣和轉換池以及能控制模塊；所述的光纖通過控制波長分下插入模塊與光纖交叉連接矩陣連接；控制波長分下插入模塊與所述的控制模塊連接，所述的光纖交叉連接矩陣波帶復用器/解復用器與所述的波帶交叉連接矩陣連接；所述的波帶交叉連接矩陣通過波長復用器/解復用器與所述的波長交叉連接矩陣連接；所述的波長交叉連接矩陣與所述的轉換池連接；所述的轉換池包括正向轉換單元和反向轉換單元。本發明具有擁塞消解能力強、支持雙向傳輸、性能較優異的優點。
文檔編號H04J14/02GK101924961SQ201010229580
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者樂孜純, 付明磊, 朱智俊, 陳君 申請人:浙江工業大學