專利名稱：基于多級緩存共享的全光串行組播模塊及其組播方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全光串行組播模塊及該組播模塊實現(xiàn)組播服務(wù)的方法，尤其涉及一種基于多極緩存共享機(jī)制的全光串行組播模塊及其實現(xiàn)組播的方法，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對于寬帶業(yè)務(wù)的需求正在不斷增加，業(yè)內(nèi)人士普遍預(yù)計在可以預(yù)見的未來，包括視頻點播(VOD)、遠(yuǎn)程教學(xué)、新聞發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)電視等業(yè)務(wù)在內(nèi)的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將成為電信運(yùn)營商新一輪競爭的焦點所在。
上述多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都具有一個共同點，就是由一個服務(wù)器(媒體流服務(wù)器)發(fā)布信息，若干個接收端接收并顯示信息。接收端的數(shù)量很大，而且具體數(shù)目不固定。另外，多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)利用率高、傳輸速度快、實時性強(qiáng)，要盡可能用最少時間、最小空間來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，因此，傳統(tǒng)的單播、廣播等技術(shù)已經(jīng)不能滿足這樣的要求，只有組播技術(shù)才能為解決這些問題提供可能。
組播(也稱多址廣播或多播)技術(shù)，是一種允許一臺或多臺主機(jī)(組播源)發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多臺主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。組播作為一點對多點的通信方式，是節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效方法。在網(wǎng)絡(luò)音頻/視頻廣播的應(yīng)用中，當(dāng)需要將一個節(jié)點的信號傳送到多個節(jié)點時，無論是采用重復(fù)點對點通信方式，還是采用廣播方式，都會嚴(yán)重浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬，只有組播才是最好的選擇。
在全光網(wǎng)絡(luò)中，信號只在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時才進(jìn)行電/光和光/電的變換，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過程中始終以光的形式存在，整個傳輸過程中沒有電域的處理。因此，在現(xiàn)有的各種傳輸技術(shù)中，全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為人們研究的熱點所在。如果能夠在全光網(wǎng)絡(luò)中很好地實現(xiàn)組播業(yè)務(wù)，無疑將大大節(jié)省底層的帶寬資源，同時也可以降低上層業(yè)務(wù)的控制復(fù)雜度。但是，通常情況下組播數(shù)據(jù)在分支節(jié)點處的轉(zhuǎn)發(fā)過程為存儲→復(fù)制→轉(zhuǎn)發(fā)，而對于現(xiàn)有的全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，由于其缺少成熟的光存儲機(jī)制，因此實現(xiàn)組播數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)存在相當(dāng)?shù)碾y度。
對于上述的問題，目前通常采用單端口入對多端口出的一次性轉(zhuǎn)發(fā)方法。但這種方法不僅無法獲得組播業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量保證，而且因功率分配等問題在硬件實現(xiàn)上也存在一定的難度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題的存在，本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于多極緩存共享機(jī)制的全光串行組播模塊。
本發(fā)明的另外一個目的在于提供上述全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的方法。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述全光串行組播模塊包括光分路器、第一光纖延遲線和第二光纖延遲線、1×3光開關(guān)、兩對密集波分復(fù)用器和解復(fù)用器以及功率補(bǔ)償器件；其中，1×3光開關(guān)中的一個輸入端接入射光束，另外兩個輸入端分別經(jīng)一個解復(fù)用器連接所述第一和第二光纖延遲線，輸出端對應(yīng)連接所述光分路器；所述光分路器將光線分為三路，一路作為輸出光線，另外兩路分別連接一個所述密集波分復(fù)用器，再分別進(jìn)入所述第一和第二光纖延遲線。
其中，所述入射光束經(jīng)全光波長變換器之后進(jìn)入所述1×3光開關(guān)，所述輸出光線經(jīng)全光波長變換器后對外輸出。
所述第二光纖延遲線的長度是所述第一光纖延遲線長度的兩倍。
所述第一光纖延遲線的最大延遲時間大于所應(yīng)用的光網(wǎng)絡(luò)中的最大數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間與所述組播模塊處理時間之和。
所述密集波分復(fù)用器與所述光纖延遲線之間連接功率補(bǔ)償器件。
一種利用上述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的方法，其特征在于(1)通過1×3光開關(guān)將光分路器的輸入端與全光波長變換器的輸出端連接；(2)當(dāng)組播數(shù)據(jù)包輸入時，所述全光波長變換器將其轉(zhuǎn)換到特定的波長上，然后經(jīng)由所述1×3光開關(guān)進(jìn)入預(yù)定的環(huán)路；(3)利用光纖延遲線的存儲以及所述1×3光開關(guān)的控制實現(xiàn)循環(huán)，以串行方式每次輸出一個組播數(shù)據(jù)包；(4)重復(fù)步驟(3)，順序輸出以實現(xiàn)單端口對多端口的輸出。
其中，所述步驟(3)中，當(dāng)組播數(shù)據(jù)包通過所述光分路器時，產(chǎn)生三個副本，其中一個副本COPY1直接輸出，另外兩個副本COPYa和COPYb分別進(jìn)入第一和第二光纖延遲線；所述1×3光開關(guān)在所述組播數(shù)據(jù)包通過后，在所述第一光纖延遲線中的副本COPYa輸出之前，將所述光分路器的輸入端與所述第一光纖延遲線的輸出端連接，以使所述副本COPYa通過光分路器。
當(dāng)所述副本COPYa通過所述光分路器時，再次產(chǎn)生三個副本，其中副本COPY2被輸出，另外兩個副本COPYx和COPYc分別進(jìn)入所述第一和第二光纖延遲線；在所述副本COPYa通過所述光分路器時，副本COPYb仍然緩存在所述第二光纖延遲線中。
所述1×3光開關(guān)通過所述副本COPYa以后，在所述第二光纖延遲線中的副本COPYb輸出之前，將光分路器的輸入端與所述第二光纖延遲線的輸出端連接，以使副本COPYb通過所述光分路器。
至此，利用第二光纖延遲線中的兩個副本，以及它們在光環(huán)路中的循環(huán)和光分路器的復(fù)制，后續(xù)組播副本逐個輸出。直至光開關(guān)將光分路器的輸入端與全光波長變換器的輸出端連接，拆除環(huán)路。
本發(fā)明所提供的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊通過多級緩存機(jī)制減少組播數(shù)據(jù)包在環(huán)路中的循環(huán)次數(shù)，從而降低噪音和信號損傷；同時，利用緩存共享機(jī)制實現(xiàn)了組播模塊的復(fù)用，解決了對輸入數(shù)據(jù)包的間隔時間限制問題。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為基于多級緩存共享的全光串行組播模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)～圖2(c)為基于多級緩存共享的全光串行組播模塊的組播實現(xiàn)流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所提供的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。它主要由2n個全光波長變換器、n個具有“一分三”功能的光分路器、兩根光纖延遲線(FDL1和FDL2)、n個1×3光開關(guān)、兩對密集波分復(fù)用器和解復(fù)用器(DWDM MUX/DEMUX)以及功率補(bǔ)償器件(圖中示例為參鉺光纖放大器)等幾部分構(gòu)成，其中n為正整數(shù)。入射光束分為n個組播數(shù)據(jù)包λ1～λn，分別經(jīng)過1個全光波長變換器之后進(jìn)入相應(yīng)的光開關(guān)。1×3光開關(guān)具有三個輸入端，其中一個輸入端接上述的全光波長變換器，另外兩個輸入端分別經(jīng)解復(fù)用器連接上述的兩根光纖延遲線FDL1和FDL2。n個1×3光開關(guān)的輸出端分別對應(yīng)連接n個光分路器。該光分路器將入射光線分為三路，一路經(jīng)全光波長變換器之后對外輸出，另外兩路分別連接一對密集波分復(fù)用器，再經(jīng)作為功率補(bǔ)償器件的參鉺光纖放大器后進(jìn)入上述的兩根光纖延遲線FDL1和FDL2。
其中，光分路器用于實現(xiàn)光信號的復(fù)制，它將入射光信號按功率一分為三。光纖延遲線用于光信號的緩存，其中FDL2的長度是FDL1的兩倍。FDL1的最大延遲時間必須大于所應(yīng)用的光交換網(wǎng)絡(luò)中的最大數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間(這里的發(fā)送時間是指數(shù)據(jù)包從發(fā)送第一個bit開始至最后一個bit發(fā)完的時間)與組播模塊處理時間之和。也就是說，在最大數(shù)據(jù)包光信號的第一個bit離開光纖延遲線之前，其最后一個bit已進(jìn)入光纖延遲線。1×3的光開關(guān)用于實現(xiàn)光分路器的輸入端與兩根光纖延遲線的輸出端和整個模塊的光信號輸入端之間的選擇連接。功率補(bǔ)償器件用于彌補(bǔ)光信號經(jīng)光分路器之后的功率損失。兩對密集波分復(fù)用器和解復(fù)用器(DWDM MUX/DEMUX)以及2n個全光波長變換器用于實現(xiàn)兩根光纖延遲線的共享。利用它們，在本串行組播模塊中可以同時實現(xiàn)n個環(huán)路，也就是說，這種基于波長的復(fù)用方式使該組播模塊可以最多同時處n個組播數(shù)據(jù)包λ1～λn。
本全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的工作原理是這樣的利用光纖延遲線的存儲以及1×3光開關(guān)的控制實現(xiàn)循環(huán)，以串行方式每次輸出一個組播數(shù)據(jù)包，并采用順序輸出的方式實現(xiàn)單端口對多端口的輸出。
具體而言，當(dāng)環(huán)路空閑時，光開關(guān)(OSW)將光分路器(OPSP)的輸入端與全光波長變換器(AOWC)的輸出端連接，以便于組播數(shù)據(jù)包的輸入。當(dāng)組播數(shù)據(jù)包輸入到該組播模塊時，它將被輸入端口處的全光波長變換器轉(zhuǎn)換到一個特定的波長上，然后經(jīng)由光開關(guān)進(jìn)入相應(yīng)的環(huán)路。當(dāng)組播數(shù)據(jù)包通過光分路器時，它將產(chǎn)生三個副本。如圖2(a)所示，其中一個(COPY1)直接輸出，另外兩個(COPYa和COPYb)分別進(jìn)入FDL1和FDL2。在1×3光開關(guān)通過該組播數(shù)據(jù)包以后，并且在FDL1中的COPYa輸出之前，1×3光開關(guān)須將光分路器的輸入端與FDL1的輸出端連接，以便讓COPYa通過光分路器。如圖2(b)所示，當(dāng)COPYa通過光分路器時，再次產(chǎn)生三個副本，分別是COPY2、COPYx和COPYc。其中COPY2被輸出，同時另外兩個副本(COPYx和COPYc)分別進(jìn)入FDL1和FDL2。由于FDL2的長度是FDL1的兩倍，所以當(dāng)COPYa通過光分路器時，COPYb仍然緩存在FDL2中。也就是說，此時在FDL2中有兩個副本(COPYb和COPYc)存在，如圖2(b)所示。接著，在COPYa通過1×3光開關(guān)以后并且在FDL2中的COPYb輸出之前，該光開關(guān)須將光分路器的輸入端與FDL2的輸出端連接，以便讓COPYb通過光分路器。至此，由1×3光開關(guān)、光分路器以及FDL2構(gòu)成的環(huán)路搭建完成。利用FDL2中緩存的兩個副本的循環(huán)，就可以實現(xiàn)后續(xù)組播數(shù)據(jù)包的輸出，從而實現(xiàn)組播服務(wù)，如圖2(c)所示。至于FDL1中緩存的副本，由于其出口無任何光路連接，因此，每次它輸出的時候都被丟棄。
以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但顯然本發(fā)明的具體實現(xiàn)形式并不局限于此。對于本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明所述方法的精神和權(quán)利要求范圍的情況下對它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述全光串行組播模塊包括光分路器、第一光纖延遲線和第二光纖延遲線、1×3光開關(guān)、兩對密集波分復(fù)用器和解復(fù)用器以及功率補(bǔ)償器件；其中，1×3光開關(guān)中的一個輸入端接入射光束，另外兩個輸入端分別經(jīng)一個解復(fù)用器連接所述第一和第二光纖延遲線，輸出端對應(yīng)連接所述光分路器；所述光分路器將光線分為三路，一路作為輸出光線，另外兩路分別連接一個所述密集波分復(fù)用器，再分別進(jìn)入所述第一和第二光纖延遲線。
2.如權(quán)利要求1所述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述入射光束經(jīng)全光波長變換器之后進(jìn)入所述1×3光開關(guān)，所述輸出光線經(jīng)全光波長變換器后對外輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述第二光纖延遲線的長度是所述第一光纖延遲線長度的兩倍。
4.如權(quán)利要求1所述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述密集波分復(fù)用器與所述光纖延遲線之間連接功率補(bǔ)償器件。
5.如權(quán)利要求4所述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述功率補(bǔ)償器件為參鉺光纖放大器。
6.如權(quán)利要求1所述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊，其特征在于所述第一光纖延遲線的最大延遲時間大于所應(yīng)用的光網(wǎng)絡(luò)中的最大數(shù)據(jù)包的發(fā)送時間與所述組播模塊處理時間之和。
7.一種利用如權(quán)利要求1所述的基于多級緩存共享的全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的方法，其特征在于(1)通過1×3光開關(guān)將光分路器的輸入端與全光波長變換器的輸出端連接；(2)當(dāng)組播數(shù)據(jù)包輸入時，所述全光波長變換器將其轉(zhuǎn)換到特定的波長上，然后經(jīng)由所述1×3光開關(guān)進(jìn)入預(yù)定的環(huán)路；(3)利用光纖延遲線的存儲以及所述1×3光開關(guān)的控制實現(xiàn)循環(huán)，以串行方式每次輸出一個組播數(shù)據(jù)包；(4)重復(fù)步驟(3)，順序輸出以實現(xiàn)單端口對多端口的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的方法，其特征在于所述步驟(3)中，當(dāng)組播數(shù)據(jù)包通過所述光分路器時，產(chǎn)生三個副本，其中一個副本(COPY1)直接輸出，另外兩個副本(COPYa和COPYb)分別進(jìn)入第一和第二光纖延遲線；所述1×3光開關(guān)在所述組播數(shù)據(jù)包通過后，在所述第一光纖延遲線中的副本(COPYa)輸出之前，將所述光分路器的輸入端與所述第一光纖延遲線的輸出端連接，以使所述副本(COPYa)通過光分路器。
9.如權(quán)利要求8所述的全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的方法，其特征在于所述步驟(3)中，當(dāng)所述副本(COPYa)通過所述光分路器時，再次產(chǎn)生三個副本，其中副本(COPY2)被輸出，另外兩個副本(COPYx和COPYc)分別進(jìn)入所述第一和第二光纖延遲線；在所述副本(COPYa)通過所述光分路器時，副本(COPYb)仍然緩存在所述第二光纖延遲線中。
10.如權(quán)利要求9所述的全光串行組播模塊實現(xiàn)組播的方法，其特征在于所述1×3光開關(guān)通過所述副本(COPYa)以后，在所述第二光纖延遲線中的副本(COPYb)輸出之前，將光分路器的輸入端與所述第二光纖延遲線的輸出端連接，以使副本(COPYb)通過所述光分路器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用多級光纖延遲線和光分路器實現(xiàn)的、能夠完成全光網(wǎng)絡(luò)中組播數(shù)據(jù)包的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程的全光串行組播模塊及其組播實現(xiàn)方法。它以串行輸出的方式規(guī)避了組播數(shù)據(jù)在組播樹分支節(jié)點處的多端口并行輸出時存在的一些問題，進(jìn)而實現(xiàn)組播業(yè)務(wù)中的服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證，可以應(yīng)用于環(huán)型、星型、網(wǎng)孔型等任何形式的網(wǎng)絡(luò)中。
文檔編號H04J14/02GK101079680SQ20071009963
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者紀(jì)越峰, 劉心, 王宏祥 申請人:北京郵電大學(xué)