專利名稱：用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光突發(fā)交換(Optical Burst Switching，0BS)網(wǎng)絡領域，尤其是 OBS網(wǎng)絡中的核心節(jié)點結構。具體涉及用于OBS網(wǎng)絡核心節(jié)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(shù)據(jù)業(yè)務量的飛速增長以及光纖傳輸能力的大幅度提高，對光網(wǎng)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(wǎng)絡發(fā)展的 需求。在技術和市場的雙重驅(qū)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 機的端口，節(jié)約交換節(jié)點的成本和減少體積、功耗等。與傳統(tǒng)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(jié)點實現(xiàn)復雜度。而且具有較好的可擴展性，提高網(wǎng)絡的資源利用率。而光突發(fā)交換(OBS)技術亦是下一代網(wǎng)絡中相當有潛力的光交換網(wǎng)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(fā)交換(OBS)技術的特點是數(shù)據(jù)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，并且采用單向資源預留機制，以光突發(fā)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，并能夠很好的支持突發(fā) 性的分組業(yè)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(wǎng)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(yè)務的數(shù)據(jù)信 號。控制信號中的控制信息需要經(jīng)過路由器的電子處理，而數(shù)據(jù)信號不需光電/電光轉(zhuǎn)換 和電子路由器的轉(zhuǎn)發(fā)，直接在端到端的透明傳輸信道中傳輸?？刂菩盘栐诓ǚ謴陀?WDM)傳 輸鏈路中的某一特定波長信道中傳送，每一個突發(fā)的數(shù)據(jù)信號對應于一個控制信號。并且 控制信號先于數(shù)據(jù)信號傳送，通過“數(shù)據(jù)報”或“虛電路”路由模式指定路由器分配空閑信 道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信道中帶寬資源的動態(tài)分配。數(shù)據(jù)信道與控制信道的隔離簡化了突發(fā)數(shù)據(jù)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(xiàn)。OBS網(wǎng)絡由邊緣節(jié)點和核心節(jié)點兩個部分組成。其中核心節(jié)點主要負責路由交換 功能。光交叉連接(OXC)系統(tǒng)是OBS核心節(jié)點的關鍵部分，它的性能優(yōu)劣直接決定了 OBS核 心節(jié)點的性能，甚至于整個OBS網(wǎng)絡的性能。OBS技術著眼于單獨信道中的數(shù)據(jù)包粒度(該粒度指數(shù)據(jù)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(shù)，降低網(wǎng)絡的交換壓力。而多粒度交換 技術著眼于多個波長信道，它通過將同源或同目的的波長信道復用在一根光纖內(nèi)進行空間交換，從而降低了交換次數(shù)，降低了器件的復雜度。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(wǎng)絡的交換能力，降低交換成本。因此，設計一個性能穩(wěn)定、技術成熟 的MG-OXC作為OBS網(wǎng)絡的核心節(jié)點，對于OBS網(wǎng)絡的實用化具有重要的意義。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術是采用串聯(lián)結構的支持突發(fā)粒度的多粒度光交換結 構(黃勝，隆克平，陽小龍等，支持突發(fā)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(xiàn)雙向傳輸，因而使用該結構組建OBS網(wǎng)絡時具有成本較大的缺點。另外，該結構不具備波 長轉(zhuǎn)換能力，因此具有較大的擁塞率，整體性能表現(xiàn)不佳。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術中的MG-OXC的單向傳輸、擁塞率較大的缺點，本發(fā)明提供了一種 擁塞消解能力強、支持雙向傳輸、性能較優(yōu)異的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光 交叉連接裝置。用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特征在于包括多根 傳輸光波信號的第一光纖和第二光纖，將在光纖中傳輸?shù)墓獠ㄐ盘栔蟹窒乱粋€波長信號作 為控制信號而其余波長信號作為數(shù)據(jù)信號繼續(xù)在光纖內(nèi)傳輸、或?qū)⒁豢刂菩盘柌迦氲焦饫w 中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(zhuǎn)換池以及能傳輸并交換所述的控制信號、并對所述 的控制信號的目的端口和源端口進行分析以確定對應的數(shù)據(jù)信號需要進行幾次交叉并發(fā) 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(cè)端口連接，所述的第二光纖 與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的右側(cè)端口連接；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(shù)據(jù)信號從第一光纖向第二光纖傳 輸作為正向傳輸，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號、或?qū)⒍鄠€波帶粒度數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號解復用為多個波長粒度 數(shù)據(jù)信號、或?qū)⒍鄠€波長粒度數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換池連接；所述的轉(zhuǎn)換池包括正向轉(zhuǎn)換單 元和反向轉(zhuǎn)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(huán)形器和與 所述的光交叉連接矩陣連接的后光環(huán)形器，來自前光環(huán)形器的光波信號經(jīng)分路器傳輸至后 環(huán)形器，來自后光環(huán)形器的光纖粒度數(shù)據(jù)信號經(jīng)耦合器傳輸至前環(huán)形器；所述的分路器將 光波信號中的控制信號分下后、將所述的控制信號經(jīng)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(jīng)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(huán)形器的端口順序相反。進一步，所述的轉(zhuǎn)換池的轉(zhuǎn)換單元包括第一光環(huán)形器，波長轉(zhuǎn)換交叉連接矩陣，與 所述的波長轉(zhuǎn)換交叉連接矩陣的輸出端連接的波長轉(zhuǎn)換器，和與所述的波長轉(zhuǎn)換器的輸出 端連接的第二光環(huán)形器；所述的第一光環(huán)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(zhuǎn)換交叉連接矩陣，所述的第二光環(huán)形器將來自各波長轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換單元的第一光環(huán)形器作為所述的反向轉(zhuǎn)換單元的第二光 環(huán)形器；所述的反向轉(zhuǎn)換單元的第一光環(huán)形器作為所述的正向轉(zhuǎn)換單元的第二光環(huán)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(zhuǎn)換成模擬電信 號的光/電轉(zhuǎn)換器，將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字電信號進行分 析后發(fā)出交叉指令的處理器，將處理器輸出的數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的數(shù)/模轉(zhuǎn)換 器，和將模擬電信號轉(zhuǎn)換成光信號、并將此光信號輸入耦合器的電/光轉(zhuǎn)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(tài)及命令值列表；
2、接收一定時間內(nèi)輸入的所有的正向傳輸和反向傳輸?shù)臄?shù)字電信號的控制信號(BCP
包)；
3、根據(jù)所述的BCP包的獲取其對應的數(shù)據(jù)信號的源端口和目的端口，判斷是否存在一 個正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口和目的端口完全吻合的光纖鏈路，若是，則認為數(shù)據(jù)信 號只需經(jīng)光纖交叉連接矩陣(FXC)進行光纖層面交換，并輸出控制指令到FXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ； 否則進行下一步驟；
4、根據(jù)BCP控制包中的源端口和目的端口，判斷是否存在一個正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信 號的源端口和目的端口完全吻合的波帶鏈路，若是，則認為數(shù)據(jù)信號可以進行波帶層面交 換，并輸出控制指令到FXC和BXC，轉(zhuǎn)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閑，若是，則認為可以波長層面交換 并輸出控制碼到FXC、BXC和WXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ；若目的波長通道不空閑，則需要將其中一個 數(shù)據(jù)信號進行波長轉(zhuǎn)換，并輸出控制指令到FXC、BXC、WXC和WCXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ；否則進行下 一步驟；
6、判斷與該BCP包其對應的數(shù)據(jù)信號(BDP包)是否將發(fā)生擁塞，若是，則作丟棄處理；
7、成功輸出端口編碼，處理過程結束。進一步，正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口和目的端口完全吻合是指所有正向傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口都相同，所有反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口亦相同，正向傳輸 的數(shù)據(jù)信號的目的端口等于反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口，反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端 口亦等于正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口。本發(fā)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，然后通過BXC執(zhí)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(zhuǎn)換還可以執(zhí)行波長轉(zhuǎn)換功能，最后再經(jīng)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(zhí)行下層的交換都必須先經(jīng)過上層的交換矩陣。如果信號繼續(xù)向下 游傳輸，最后信號則需經(jīng)過相反的過程從下層交換矩陣逐層返回光纖端口。
本發(fā)明采用能使光信號沿規(guī)定的順序端口正向傳輸導通、反向禁止的光環(huán)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(zhuǎn)換池，實現(xiàn)了 MG-OXC裝置的 雙向傳輸，從而節(jié)約了節(jié)點成本。另外，本發(fā)明設計的獨特的雙向轉(zhuǎn)換池，首次在一個轉(zhuǎn)換 池里實現(xiàn)了對不同傳輸方向的數(shù)據(jù)信道分離，然后分別在不同的波長轉(zhuǎn)換器組完成波長轉(zhuǎn) 換，大大提高了節(jié)點的交換性能，降低了擁塞率。本發(fā)明具有擁塞消解能力強、支持雙向傳輸、性能較優(yōu)異的優(yōu)點。


圖1是已有技術MG-OXC結構。圖2是本發(fā)明所述的MG-OXC結構。圖3是本發(fā)明控制模塊的內(nèi)部結構圖。圖4是本發(fā)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(fā)明做進一步說明
用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)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?shù)墓獠ㄐ盘栔蟹窒乱粋€波長信號作為控制信號而其 余波長信號作為數(shù)據(jù)信號繼續(xù)在光纖內(nèi)傳輸、或?qū)⒁豢刂菩盘柌迦氲焦饫w中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(zhuǎn)換池以及能傳輸所述的控制信號、并對所述的控制信號的目的端 口和源端口進行分析以確定對應的數(shù)據(jù)信號需要進行幾次交叉并發(fā)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(cè)端口連接，所述的第二光纖 與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的右側(cè)端口連接；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(shù)據(jù)信號從第一光纖向第二光纖傳 輸作為正向傳輸，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號、或?qū)⒍鄠€波帶粒度數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號解復用為多個波長粒度 數(shù)據(jù)信號、或?qū)⒍鄠€波長粒度數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換池連接；所述的轉(zhuǎn)換池包括正向轉(zhuǎn)換單 元和反向轉(zhuǎn)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(huán)形器和與所述的 光交叉連接矩陣連接的后光環(huán)形器，來自前光環(huán)形器的光波信號經(jīng)分路器傳輸至后環(huán)形器，來自后光環(huán)形器的光纖粒度數(shù)據(jù)信號經(jīng)耦合器傳輸至前環(huán)形器；所述的分路器將光波 信號中的控制信號分下后、將所述的控制信號經(jīng)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(jīng)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(huán)形器的端口順序相反。所述的轉(zhuǎn)換池的轉(zhuǎn)換單元包括第一光環(huán)形器，波長轉(zhuǎn)換交叉連接矩陣，與所述的 波長轉(zhuǎn)換交叉連接矩陣的輸出端連接的波長轉(zhuǎn)換器，和與所述的波長轉(zhuǎn)換器的輸出端連接 的第二光環(huán)形器；所述的第一光環(huán)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(zhuǎn)換交叉連接矩陣，所述的第二光環(huán)形器將來自各波長轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換單元的第一光環(huán)形器作為所述的反向轉(zhuǎn)換單元的第二光環(huán)形器； 所述的反向轉(zhuǎn)換單元的第一光環(huán)形器作為所述的正向轉(zhuǎn)換單元的第二光環(huán)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(zhuǎn)換成模擬電信號的光/ 電轉(zhuǎn)換器，將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字電信號進行分析后發(fā) 出交叉指令的處理器，將處理器輸出的數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，和 將模擬電信號轉(zhuǎn)換成光信號、并將此光信號輸入耦合器的電/光轉(zhuǎn)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(tài)及命令值列表；
2、接收一定時間內(nèi)輸入的所有的正向傳輸和反向傳輸?shù)臄?shù)字電信號的控制信號(BCP
包)；
3、根據(jù)所述的BCP包的獲取其對應的數(shù)據(jù)信號的源端口和目的端口，判斷是否存在一 個正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口和目的端口完全吻合的光纖鏈路，若是，則認為數(shù)據(jù)信 號只需經(jīng)光纖交叉連接矩陣(FXC)進行光纖層面交換，并輸出控制指令到FXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ； 否則進行下一步驟；
4、根據(jù)BCP控制包中的源端口和目的端口，判斷是否存在一個正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信 號的源端口和目的端口完全吻合的波帶鏈路，若是，則認為數(shù)據(jù)信號可以進行波帶層面交 換，并輸出控制指令到FXC和BXC，轉(zhuǎn)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閑，若是，則認為可以波長層面交換 并輸出控制碼到FXC、BXC和WXC，轉(zhuǎn)到步驟8 ；若目的波長通道不空閑，則需要將其中一個 數(shù)據(jù)信號進行波長轉(zhuǎn)換，并輸出控制指令到FXC、BXC、WXC和WCXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ；否則進行下 一步驟；
6、判斷與該BCP包其對應的數(shù)據(jù)信號(BDP包)是否將發(fā)生擁塞，若是，則作丟棄處理；
7、成功輸出端口編碼，處理過程結束。正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口和目的端口完全吻合是指所有正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 信號的目的端口都相同，所有反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口亦相同，正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信 號的目的端口等于反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口，反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口亦等于 正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口。本實施例中，設定控制信道兩個，波長分別為λ0、X1，數(shù)據(jù)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(fā)控制包，該突發(fā)控制包對應于正向傳輸?shù)耐话l(fā)數(shù)據(jù)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(fā)控 制包，該突發(fā)控制包對應于反向傳輸?shù)耐话l(fā)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信道負 責正向或者反向傳輸突發(fā)數(shù)據(jù)包，但是每一個波長信道不能同時傳輸正向和反向的數(shù)據(jù)信 號，卻可以在不同時間段分別傳輸正向或者反向的數(shù)據(jù)信號。在本實施例中，設定光纖信道數(shù)量為四個。由于雙向傳輸，F(xiàn)XC兩端的光纖同為輸 入端和輸出端。同一個光纖信道于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。位于FXC兩端的兩個控制波長 分下插入模塊中的光環(huán)形器有一點區(qū)別，兩個光環(huán)形器的端口順序相反，然而這兩個光環(huán) 形器為完全相同的器件，區(qū)別在于左面的光環(huán)形器正面朝上使用，而右面的光環(huán)形器正面 朝下使用。正向傳輸信號組時，信號組首先經(jīng)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(huán)形器后，經(jīng)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，其余信號繼續(xù)向右傳輸進入FXC、BXC、WXC、轉(zhuǎn)換池等單元，通過上述四 個單元中的一個或多個后，傳輸?shù)接颐娴目刂撇ㄩL分下插入模塊，在該單元中信號組通過 光環(huán)形器后，經(jīng)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(qū)別在于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(xiàn)了雙向傳輸，由此在網(wǎng)絡節(jié)點中可節(jié)約一半的MG-OXC數(shù)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(shù)據(jù)信號的交叉連接。在本實施 例中，F(xiàn)XC為一個6 X 6光開關矩陣，具有十二個端口，其中下面八個端口與控制波長分下插 入模塊連接，最終連接到輸入輸出端口，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?shù)臄?shù)據(jù)信號具有相吻合的源端口和目的端 口時，即所有正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口都相同，所有反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端 口亦相同，正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口等于反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口，反向傳輸 的數(shù)據(jù)信號的目的端口亦等于正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口。這時，屬于直通狀態(tài)，只需作 光纖層面的交叉連接，F(xiàn)XC只在下面八個端口中的左側(cè)端口與右側(cè)端口間進行交換，數(shù)據(jù)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?shù)臄?shù)據(jù)信號中具有不同 的目的端口時，則不是直通狀態(tài)，這時需要在十二個端口中的左側(cè)端口與右側(cè)端口間進行 交換，將下方八個端口中的端口與上方端口中不同側(cè)的端口相連接，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號的交叉連接。在本實施 例中，BXC亦為一個具有十六個端口的8 X 8光開關矩陣，其中下面八個端口與波帶復用器/ 解復用器連接，八個端口中有四個端口對應λ2、λ3、λ4、λ波帶，BXC兩端各分布兩個，四 個端口對應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 具有相吻合的源端口和目的端口時，屬直通狀態(tài)，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端口中的左側(cè)端口與右側(cè)端口間進行交換。當一個波帶鏈路中的正向 或者反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號中具有不同的目的端口時，則不是直通狀態(tài)，這時需要在十六個 端口中的左側(cè)端口與右側(cè)端口間進行交換，將下方八個端口中的端口與上方八個端口中不 同側(cè)的對應相同波帶端口相連接，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號的交叉連接。在本實施 例中，BXC亦為一個具有四十八個端口的24Χ 24光開關矩陣，其中下面三十二個端口與波 長復用器/解復用器連接，兩側(cè)各有兩組對應八個波長粒度信道的端口，相同波長信道的 端口間可以交叉連接；另外上面十六個端口與轉(zhuǎn)換池相連接。當一個波長信號的目的通道 空閑時，不需要作波長轉(zhuǎn)換時，屬直通狀態(tài)，只需波長層面的交叉連接，這時WXC只在下面 三十二個端口中的四個對應該波長的左側(cè)端口與右側(cè)端口間進行交換。當一個波長信號需 要作波長轉(zhuǎn)換時，則不是直通狀態(tài)，這時需要將端口交叉連接到上面不同側(cè)對應該波長的 端口，連接到轉(zhuǎn)換池作波長轉(zhuǎn)換。所述的轉(zhuǎn)換池包括光環(huán)形器、波長轉(zhuǎn)換器和連接波長轉(zhuǎn)換器的光交叉連接矩陣 (WCXC)。在本實施例中，兩個連接波長轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器各有八個波長轉(zhuǎn)換器，對應λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、 λ7、λ8、λ9八個波長。當數(shù)據(jù)信號正向傳輸時，通過光環(huán)形器后，經(jīng)由上方支路，在上方支 路中的WCXC中作交叉連接，交換后連接到需轉(zhuǎn)換成的目的波長對應的波長轉(zhuǎn)換器端口，最 后經(jīng)由光環(huán)形器連接到波長復用器。當數(shù)據(jù)信號反向傳輸時，通過光環(huán)形器后，經(jīng)由下方支 路，在下方支路中的WCXC中作交叉連接，交換后連接到需轉(zhuǎn)換成的目的波長對應的波長轉(zhuǎn) 換器端口，最后經(jīng)由光環(huán)形器連接到波長復用器。所述的轉(zhuǎn)換池通過使用光環(huán)形器使不同 傳輸方向的數(shù)據(jù)分離到不同支路的方式，在每個支路作單向傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)了轉(zhuǎn)換池整體 具備了雙向轉(zhuǎn)換波長的能力，從而提高了雙向MG-OXC的網(wǎng)絡性能，降低了擁塞率。本實施例的處理器采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)系統(tǒng)。光/電轉(zhuǎn)換器負責將控 制信號從光信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號，電/光轉(zhuǎn)換器負責將控制信號從模擬電信號轉(zhuǎn)換成光 信號，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器負責將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器負責將數(shù)字電信號 轉(zhuǎn)換成模擬電信號，F(xiàn)PGA系統(tǒng)負責數(shù)字電信號狀態(tài)的控制信號的分析與交換，并輸出FXC、 BXC,WXC以及轉(zhuǎn)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(cè)各有八個端口，共有十六個端口。內(nèi)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(tǒng)、四個光/電轉(zhuǎn) 換器、四個電/光轉(zhuǎn)換器、四個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和四個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。BCP信號從輸入端輸入 后，經(jīng)過光/電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電信號，再經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，傳輸?shù)?FPGA作分析處理，并交換到目的光纖對應的FPGA端口輸出，然后數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和電/光轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換成BCP光信號，最后傳輸?shù)娇刂撇ㄩL分下插入模塊。本發(fā)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，然后通過BXC執(zhí)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(zhuǎn)換還可以執(zhí)行波長轉(zhuǎn)換功能，最后再經(jīng)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(zhí)行下層的交換都必須先經(jīng)過上層的交換矩陣。如果信號繼續(xù)向下 游傳輸，最后信號則需經(jīng)過相反的過程從下層交換矩陣逐層返回光纖端口。本發(fā)明通過在MG-OXC裝置的結構中加入光環(huán)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(zhuǎn)換池，實現(xiàn)了 MG-OXC裝置的雙向傳輸，從而節(jié)約了節(jié)點成 本。另外，本發(fā)明設計的獨特的雙向轉(zhuǎn)換池，首次在一個轉(zhuǎn)換池里實現(xiàn)了對不同傳輸方向的 數(shù)據(jù)信道分離，然后分別在不同的波長轉(zhuǎn)換器組完成波長轉(zhuǎn)換，大大提高了節(jié)點的交換性 能，降低了擁塞率。
本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍 不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員 根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特征在于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?shù)墓獠ㄐ盘栔蟹窒乱粋€波長信號作為控制信號而其余波長信號作為數(shù)據(jù)信號繼續(xù)在光纖內(nèi)傳輸、或?qū)⒁豢刂菩盘柌迦氲焦饫w中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(zhuǎn)換池以及能傳輸并交換所述的控制信號、并對所述的控制信號的目的端口和源端口進行分析以確定對應的數(shù)據(jù)信號需要進行幾次交叉并發(fā)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(cè)端口連接，所述的第二光纖與所述的光纖交叉連接矩陣(FXC)的右側(cè)端口連接；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(shù)據(jù)信號從第一光纖向第二光纖傳輸作為正向傳輸，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號、或?qū)⒍鄠€波帶粒度數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信號解復用為多個波長粒度數(shù)據(jù)信號、或?qū)⒍鄠€波長粒度數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換池連接；所述的轉(zhuǎn)換池包括正向轉(zhuǎn)換單元和反向轉(zhuǎn)換單元。
2.如權利要求1所述的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特 征在于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(huán)形器和與所述的光 交叉連接矩陣連接的后光環(huán)形器，來自前光環(huán)形器的光波信號經(jīng)分路器傳輸至后環(huán)形器， 來自后光環(huán)形器的光纖粒度數(shù)據(jù)信號經(jīng)耦合器傳輸至前環(huán)形器；所述的分路器將光波信號 中的控制信號分下后、將所述的控制信號經(jīng)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(jīng)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(huán)形器的端口順序相反。
3.如權利要求2所述的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特 征在于所述的轉(zhuǎn)換池的轉(zhuǎn)換單元包括第一光環(huán)形器，波長轉(zhuǎn)換交叉連接矩陣，與所述的波 長轉(zhuǎn)換交叉連接矩陣的輸出端連接的波長轉(zhuǎn)換器，和與所述的波長轉(zhuǎn)換器的輸出端連接的 第二光環(huán)形器；所述的第一光環(huán)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(zhuǎn)換交叉連接矩陣，所述的第二光環(huán)形器將來自各波長轉(zhuǎn)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所述的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特 征在于所述的正向轉(zhuǎn)換單元的第一光環(huán)形器作為所述的反向轉(zhuǎn)換單元的第二光環(huán)形器； 所述的反向轉(zhuǎn)換單元的第一光環(huán)形器作為所述的正向轉(zhuǎn)換單元的第二光環(huán)形器。
5.如權利要求4所述的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特征在于所述的控制模塊包括與所述的分路器連接、將控制信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的光/ 電轉(zhuǎn)換器，將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，對數(shù)字電信號進行分析后發(fā) 出交叉指令的處理器，將處理器輸出的數(shù)字電信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，和 將模擬電信號轉(zhuǎn)換成光信號、并將此光信號輸入耦合器的電/光轉(zhuǎn)換器。
6.如權利要求5所述的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特 征在于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(tài)及命令值列表；2)、接收一定時間內(nèi)輸入的所有的正向傳輸和反向傳輸?shù)臄?shù)字電信號的控制信號(BCP包)；3)、根據(jù)所述的BCP包的獲取其對應的數(shù)據(jù)信號的源端口和目的端口，判斷是否存在 一個正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口和目的端口完全吻合的光纖鏈路，若是，則認為數(shù)據(jù) 信號只需經(jīng)光纖交叉連接矩陣(FXC)進行光纖層面交換，并輸出控制指令到FXC，轉(zhuǎn)到步驟 7 ；否則進行下一步驟；4)、根據(jù)BCP控制包中的源端口和目的端口，判斷是否存在一個正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信 號的源端口和目的端口完全吻合的波帶鏈路，若是，則認為數(shù)據(jù)信號可以進行波帶層面交 換，并輸出控制指令到FXC和BXC，轉(zhuǎn)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閑，若是，則認為可以波長層面交換 并輸出控制碼到FXC、BXC和WXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ；若目的波長通道不空閑，則需要將其中一個 數(shù)據(jù)信號進行波長轉(zhuǎn)換，并輸出控制指令到FXC、BXC、WXC和WCXC，轉(zhuǎn)到步驟7 ；否則進行下 一步驟；6)、判斷與該BCP包其對應的數(shù)據(jù)信號(BDP包)是否將發(fā)生擁塞，若是，則作丟棄處理；7)、成功輸出端口編碼，處理過程結束。
7.如權利要求6所述的用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)點的多粒度光交叉連接裝置，其特 征在于正、反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口和目的端口完全吻合是指所有正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 信號的目的端口都相同，所有反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口亦相同，正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信 號的目的端口等于反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口，反向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的目的端口亦等于 正向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的源端口。
全文摘要
用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡核心節(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換池連接；所述的轉(zhuǎn)換池包括正向轉(zhuǎn)換單元和反向轉(zhuǎn)換單元。本發(fā)明具有擁塞消解能力強、支持雙向傳輸、性能較優(yōu)異的優(yōu)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(yōu)先權日2010年7月19日
發(fā)明者樂孜純, 付明磊, 朱智俊, 陳君 申請人:浙江工業(yè)大學