專利名稱：一種共享波長轉(zhuǎn)換器裝置及解決光分組沖突方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于光交換分組沖突解決的方法。
背景技術(shù)：
光纖通信中波分復(fù)用(WDM)和密集波分復(fù)用(DWDM)傳輸技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為通 信網(wǎng)絡(luò)提供了巨大帶寬，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展使網(wǎng)絡(luò)的信息瓶頸從信息傳輸環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移 到了交換節(jié)點(diǎn)上，光分組交換(OPS)是直接在光域上交換太比特(Tb/s)級(jí)的細(xì)粒度的光 信號(hào)，具有高速率和寬帶寬特性，被業(yè)界認(rèn)為是最匹配光傳輸方式和解決網(wǎng)絡(luò)電子信息瓶 頸最有效的方法。但是，在通信網(wǎng)絡(luò)的光分組交換節(jié)點(diǎn)處，當(dāng)同一時(shí)間到達(dá)的多個(gè)光分組 同時(shí)需要從交換節(jié)點(diǎn)的同一輸出端口輸出時(shí)，就會(huì)發(fā)生光分組競(jìng)爭，而以IP業(yè)務(wù)為主的 Internet網(wǎng)絡(luò)中分組突發(fā)性很大，則光分組在光交換核心節(jié)點(diǎn)處發(fā)生競(jìng)爭的概率也更大。 由于目前還沒有光的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，常用的光分組競(jìng)爭解決方案主要是光纖延遲線 (FDL)緩存、波長轉(zhuǎn)換和偏射路由方案，它們分別在時(shí)間域上、波長域上和空間域上解決光 分組的競(jìng)爭問題。雖然光纖延遲線解決光分組存在光分組延遲、信號(hào)能量損耗和調(diào)度算法 復(fù)雜、光交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體積大的缺點(diǎn)，而偏射路由僅適合特定的格形網(wǎng)絡(luò)。沖突結(jié)構(gòu)簡單， 但光纖延遲線長度決定其解決光分組沖突的能力非常有限，波長轉(zhuǎn)換器將沖突的光分組波 長轉(zhuǎn)移換空閑的波長，從而解決光分組沖突，波長變換的沖突解決方案不會(huì)產(chǎn)生額外時(shí)間 抖動(dòng)、分組順序改變等問題，縮減交換節(jié)點(diǎn)的規(guī)模和復(fù)雜度，控制、管理較為簡單，有利于減 小光分組在交換節(jié)點(diǎn)處的延遲和提高交換節(jié)點(diǎn)吞吐量。因此，隨著光波長轉(zhuǎn)換器成本的下 降和技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)際的光分組交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用波長轉(zhuǎn)換技術(shù)解決光分組沖 突必是一種行之有效的光分組沖突解決方法。在光交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中配置波長轉(zhuǎn)換器可以用來解決光分組的競(jìng)爭，波長轉(zhuǎn)換器的 配置方式有獨(dú)占式和共享式兩種。獨(dú)占式配置方法就是為交換節(jié)點(diǎn)的每個(gè)波長信道配置 一個(gè)獨(dú)用的波長變換器，但其波長轉(zhuǎn)換能力一般無法充分利用；反饋共享式波長變換器的 所有輸入輸出端口在共享池中共享所有可用波長，波長轉(zhuǎn)換器的沖突解決能力能被充分利 用。根據(jù)波長轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換能力，可以將其分為固定波長轉(zhuǎn)換器(FWC)、有限波長轉(zhuǎn)換器 (LRWC)、全波長轉(zhuǎn)換器(FRWC)和參量波長轉(zhuǎn)換器。FWC是把某個(gè)固定的輸入波長變換為某 個(gè)固定的輸出波長，其波長轉(zhuǎn)換能力非常有限，但成本卻是最低的。FRWC是由多個(gè)有限波長 轉(zhuǎn)換器級(jí)聯(lián)而成，具有很理想的波長變換性能，目前要實(shí)現(xiàn)覆蓋所有波長在技術(shù)和成本上 都很困難，成本在所有波長轉(zhuǎn)換器中是最高的。而LRWC能將輸入波長轉(zhuǎn)換為波長集中的部 分波長，LRWC相對(duì)于FRWC來說，波長轉(zhuǎn)換范圍受限，有利于降低系統(tǒng)的開銷?，F(xiàn)有的相關(guān) 研究表明一種實(shí)現(xiàn)較小轉(zhuǎn)換范圍的波長變換器解決低負(fù)載分組沖突的性能近似達(dá)到使用 FRffC時(shí)的性能。參量波長轉(zhuǎn)換器是一種基于差頻效應(yīng)的固定波長轉(zhuǎn)換器，能將一組輸入波 長以可調(diào)的泵浦波長為中心轉(zhuǎn)換到對(duì)應(yīng)輸出波長組上?，F(xiàn)有研究表明共享參量波長轉(zhuǎn)換 器比相同結(jié)構(gòu)下的固定波長轉(zhuǎn)換器解決光分組沖突更有效，且有利于降低光交換節(jié)點(diǎn)需求 的波長轉(zhuǎn)換器數(shù)目，但是光分組沖突解決性能受到參量波長轉(zhuǎn)換器保護(hù)波帶的限制，處在
4保護(hù)波帶內(nèi)的光波長不能進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換。為了減少保護(hù)波帶的影響，進(jìn)一步降低光分組交 換節(jié)點(diǎn)的丟包率，本發(fā)明結(jié)合有限波長轉(zhuǎn)換器和參量波長轉(zhuǎn)換器特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了將有限波長 轉(zhuǎn)換器和參量波長轉(zhuǎn)換器組成反饋共享連接方式的全光分組交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了光分 組交換節(jié)點(diǎn)的波長轉(zhuǎn)換分配方法，以提高波長轉(zhuǎn)換器的性價(jià)比和光分組沖突解決性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的光分組交換節(jié)點(diǎn)配置參量波長轉(zhuǎn)換器或有限波長轉(zhuǎn)換器解決光分組 沖突的能力有限和需求波長轉(zhuǎn)換器數(shù)目多、波長轉(zhuǎn)換器利用率低，而配置全波長轉(zhuǎn)換器實(shí) 現(xiàn)技術(shù)不成熟的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于反饋共享的參量波長轉(zhuǎn)換器和有限波長轉(zhuǎn)換 器波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及波長轉(zhuǎn)換分配方法解決光分組交換節(jié)點(diǎn)分組沖突問題。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于反饋共享的參量波長轉(zhuǎn)換器結(jié)合有限波長轉(zhuǎn)換器的波長轉(zhuǎn) 換裝置，該波長轉(zhuǎn)換裝置包括P個(gè)反饋共享連接的參量波長轉(zhuǎn)換器、L個(gè)反饋共享連接的 有限波長轉(zhuǎn)換器、光合波器、光分波器和沖突調(diào)度與波長轉(zhuǎn)換控制模塊，裝置中的每個(gè)參量 波長轉(zhuǎn)換器輸入端連接一個(gè)光合波器的輸出端，經(jīng)過參量波長轉(zhuǎn)換器后，信號(hào)輸出到一個(gè) 光分波器輸入端；光合波器輸入端連接到光分組交換節(jié)點(diǎn)M個(gè)擴(kuò)展的輸出端，使受沖突的 光分組反饋進(jìn)入?yún)⒘坎ㄩL轉(zhuǎn)換器，光分波器是將經(jīng)過參量波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的M路光信號(hào) 解復(fù)用，并反饋連接到光分組交換節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸入端口 ；每個(gè)有限波長轉(zhuǎn)換器將發(fā)生沖突的 光分組波長轉(zhuǎn)換到波長集的空閑可用波長上，并反饋連接到光分組交換節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸入端 口 ；沖突光分組波長轉(zhuǎn)換控制模塊實(shí)現(xiàn)波長沖突的光分組調(diào)度分配到可用的參量波長轉(zhuǎn)換 器或有限波長轉(zhuǎn)換器，并控制該波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到空閑可用波長上，以解決光分組的波長 沖突問題。本發(fā)明提出的沖突光分組波長轉(zhuǎn)換分配方法為若從輸入波長端口到達(dá)光分組交 換機(jī)入口的光分組調(diào)度到輸出波長端口時(shí)沒有遇到?jīng)_突，則光分組交換機(jī)直接調(diào)度該分組 到達(dá)目的端口 ；若到達(dá)輸出端口的光分組遇到?jīng)_突，先查詢可用參量波長轉(zhuǎn)換域的波長范 圍，并分配可用參量波長轉(zhuǎn)換器同時(shí)為多個(gè)光分組進(jìn)行批量波長轉(zhuǎn)換；若沖突光分組找不 到可用參量波長轉(zhuǎn)換域的波長，則按首選即中的方法選擇可用的有限波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換沖突 光分組波長。為了使參量波長轉(zhuǎn)換器和有限波長轉(zhuǎn)換器的波長轉(zhuǎn)換和分配有效，波長轉(zhuǎn)換 控制模塊需要監(jiān)視交分組換機(jī)各輸入端口波長請(qǐng)求、輸出端口波長信道忙閑和可用波長分 配使用情況，將輸入端口波長請(qǐng)求的光分組調(diào)度到空閑的輸出端口波長信道上；如果輸出 端口該波長信道被占用，則該分組遇到了波長沖突，將沖突的光分組通過上面所述的波長 轉(zhuǎn)換分配方法變換到空閑的波長上，反饋傳輸?shù)焦夥纸M交換機(jī)的輸入端并等待交換機(jī)調(diào)度 到輸出端口。若上述遇到輸出波長沖突的光分組選擇參量波長轉(zhuǎn)換器和有限波長轉(zhuǎn)換器都 失敗，則丟棄該光分組。基于反饋共享P個(gè)參量波長轉(zhuǎn)換器和L個(gè)有限波長轉(zhuǎn)換器的波長轉(zhuǎn)換沖突解決光 分組交換節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)具有體積較小，使用波長轉(zhuǎn)換器數(shù)目少的特點(diǎn)。結(jié)合參量波長轉(zhuǎn)換器優(yōu) 先分配使用的控制方法，有利于提高波長轉(zhuǎn)換器的利用率，降低光分組交換機(jī)的丟包率和 光分組交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)。


圖1光分組交換節(jié)點(diǎn)配置的共享波長轉(zhuǎn)換器沖突解決結(jié)構(gòu)2參量波長和有限波長轉(zhuǎn)換與分配的流程3參量波長轉(zhuǎn)換器波長轉(zhuǎn)換示意4波長轉(zhuǎn)換偶圖分配波長示意圖(W = 5，波長轉(zhuǎn)換距離d = 1)圖5參量波長轉(zhuǎn)換器優(yōu)先方法的波長分配結(jié)果圖6有限波長轉(zhuǎn)換器波長轉(zhuǎn)換示意圖(波長轉(zhuǎn)換距離d = 1)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)為參量波長轉(zhuǎn)換器結(jié)合有限波長轉(zhuǎn)換器的波長轉(zhuǎn)換沖突解決結(jié) 構(gòu)及波長轉(zhuǎn)換分配方法，共享波長轉(zhuǎn)換器沖突解決裝置部分包括參量波長轉(zhuǎn)換器、有限波 長轉(zhuǎn)換器、合波器、分波器，實(shí)現(xiàn)到達(dá)光分組交換節(jié)點(diǎn)入口的光分組因競(jìng)爭輸出而受阻塞的 光分組，在波長上解決分組的沖突問題。波長轉(zhuǎn)換分配方法對(duì)到達(dá)光分組交換機(jī)輸入端口 的沖突光分組，首選參量波長轉(zhuǎn)換批量轉(zhuǎn)換受沖突的光分組波長；如果沖突光分組沒有找 到可用的參量波長轉(zhuǎn)換器，則次選有限波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行單一波長轉(zhuǎn)換。本申請(qǐng)的共光波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和波長轉(zhuǎn)換分配方法，參量波長轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)批量的 輸入光波長轉(zhuǎn)換為批量輸出光波長，而有限波長轉(zhuǎn)換器又可以彌補(bǔ)參量波長轉(zhuǎn)換器保護(hù)頻 帶內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換，兩者結(jié)合使用可減少需求的波長轉(zhuǎn)換器數(shù)目。當(dāng)負(fù)載P =0.4時(shí)，384波 長端口的光分組交換機(jī)在達(dá)到丟包率0. 001時(shí)，如果只使用有限波長轉(zhuǎn)換器需要40個(gè)，而 使用共享波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)則僅需1個(gè)參量波長轉(zhuǎn)換器和16個(gè)有限波長轉(zhuǎn)換器。因此，共享波 長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可提高波長轉(zhuǎn)換器的利用率，減小光分組交換點(diǎn)需求的波長轉(zhuǎn)換器數(shù)目。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。附圖1為光分組交換機(jī)配置的共享波長轉(zhuǎn)換器沖突解決裝置圖，共享波長轉(zhuǎn)換結(jié) 構(gòu)包括P個(gè)反饋共享連接的參量波長轉(zhuǎn)換器和L個(gè)反饋共享連接有限波長轉(zhuǎn)換器，P個(gè)光 合波器和P個(gè)光分波器。波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接的光分組交換節(jié)點(diǎn)具有N個(gè)光纖輸入/輸出端 口，每根光纖端口有W個(gè)波長信道，參量波長轉(zhuǎn)換器的輸入端用M: 1的合波器來保證多個(gè)波 長的光分組能夠同時(shí)進(jìn)入同一參量波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，參量波長轉(zhuǎn)換器的輸出端用 1:M的分波器實(shí)現(xiàn)光信號(hào)波長解復(fù)用，根據(jù)公式(NW+MP+L) X (NW+MP+L)確定光分組交換矩 陣的大小。在仿真實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)交換機(jī)端口數(shù)N = 4, W = 20,M = 4，P+L = 12，且參 數(shù)波長轉(zhuǎn)換器個(gè)數(shù)P與有限波長轉(zhuǎn)換器個(gè)數(shù)L比值為1 3時(shí)，能得到圖1所示結(jié)構(gòu)最小 丟包率性能和最少的波長轉(zhuǎn)換器總數(shù)。對(duì)于到達(dá)光分組交換機(jī)輸入端口的各分組，結(jié)合圖1所示結(jié)構(gòu)，我們首先用參量 波長轉(zhuǎn)換器優(yōu)先(PFA)分配波長的方法給輸入光分組尋找輸出端口的空閑波長信道。PFA 是一種求轉(zhuǎn)換偶圖最大匹配的算法，其基本思想是對(duì)輸出波長空閑信道依次開始分配，先 選擇原波長上分組直接匹配，相當(dāng)于直接調(diào)度無沖突分組輸出；對(duì)需要波長轉(zhuǎn)換的沖突光 分組(個(gè)數(shù)為M)選擇使用參量波長轉(zhuǎn)換器批量波長轉(zhuǎn)換。在參量波長轉(zhuǎn)換中，沖突受阻的 光分組輸入波長通過合波器實(shí)現(xiàn)M個(gè)光波長復(fù)用后，經(jīng)參量波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)M個(gè)波長 的批量轉(zhuǎn)換，由光分波器實(shí)現(xiàn)M個(gè)光波長的解復(fù)用，通過反饋共享方式連接在光交換節(jié)點(diǎn) 擴(kuò)展M輸出/輸入端口。如果參量波長轉(zhuǎn)換器不能解決沖突，我們次選有限波長轉(zhuǎn)換器實(shí)
6現(xiàn)單波長轉(zhuǎn)換。在有限波長轉(zhuǎn)換中，有限波長轉(zhuǎn)換器只能實(shí)現(xiàn)單輸入波長轉(zhuǎn)換為單輸出波 長的轉(zhuǎn)換，并通過反饋共享方式連接在光交換節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸出/輸入端口，它擴(kuò)展了波長轉(zhuǎn) 換范圍和能力，為參量波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換失敗的受阻光分組提供有限波長轉(zhuǎn)換解決沖突的機(jī) 會(huì)。如果通過參量波長轉(zhuǎn)換器和有限波長轉(zhuǎn)換器都未找到轉(zhuǎn)換分配的輸出空閑波長，則丟 棄該光分組數(shù)據(jù)包。波長轉(zhuǎn)換解決光分組沖突的控制流程如圖2所示。在圖1所示的結(jié)構(gòu)圖中，參量波長轉(zhuǎn)換器是基于差頻效應(yīng)的固定波長轉(zhuǎn)換器，它 利用物質(zhì)的二次非線性來進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換的，信號(hào)光λ 3和泵浦光λρΛ射到二次非線性介質(zhì) 后，產(chǎn)生被轉(zhuǎn)換光λ = λρ-λ3。如圖3所示，系統(tǒng)波長為Xi，i e {1,2,……，8}，參量波 長轉(zhuǎn)換器泵浦波長λρ= λ5，且入4和λ6處于保護(hù)波帶內(nèi)。當(dāng)泵浦波長處于波帶正中間 時(shí)，波長轉(zhuǎn)換器就能夠轉(zhuǎn)換最大數(shù)目的波長。值得注意的是處于保護(hù)波帶中的波長不能通 過參量波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在圖1結(jié)構(gòu)中，如果光分組交換機(jī)的輸入光分組請(qǐng)求調(diào)度到輸出端口的波長信道 時(shí)受阻塞，則需要波長轉(zhuǎn)換分配算法控制共享波長轉(zhuǎn)換器工作，以解決光分組的沖突。其中 參量波長轉(zhuǎn)換器是優(yōu)先選擇可波長分配方法，參量波長轉(zhuǎn)換優(yōu)先的PFA算法使用偶圖最大 匹配的方法批量尋找空閑輸出波長。對(duì)于交換機(jī)的每個(gè)輸入/輸出光纖端口，包括W個(gè)波長信道，我們連接輸入光分組 和分配的空閑輸出端口的W個(gè)波長信道，所形成的偶圖就稱為波長轉(zhuǎn)換偶圖。參量波長轉(zhuǎn) 換器的波長轉(zhuǎn)換能力用波長轉(zhuǎn)換距離d來表示，1 ^ d ^ W,設(shè)任一到達(dá)光分組的輸入波長 Xi，i = 1，…，W，i越大，λ 長值越大，則Xi波長可轉(zhuǎn)換為波長λ^或λ + ο圖4所示 的每個(gè)光纖端口波長信道數(shù)W = 8，左邊端點(diǎn)表示各輸入光分組請(qǐng)求輸出的波長信道λ 小黑點(diǎn)數(shù)目表示該波長上光分組數(shù)目，右邊端點(diǎn)表示的是輸出空閑波長信道，由左邊端點(diǎn) 到右邊端點(diǎn)的連線，表示到達(dá)分組可以分配使用的波長信道，只要找出轉(zhuǎn)換偶圖的最大匹 配，就可得到最佳分配方案，即得到最小丟包率，達(dá)到光分組交換機(jī)最大吞吐量。PFA波長偶 圖最大匹配法分配光分組的空閑輸出波長過程如下(1)查詢各輸出端口空閑波長，為每個(gè)輸出端口建立波長轉(zhuǎn)換偶圖(如圖4)，左邊 小黑點(diǎn)表示輸出光分組，右邊小黑點(diǎn)表示輸出空閑波長；(2)分別對(duì)各輸出端品的波長轉(zhuǎn)換偶圖左邊、右邊端點(diǎn)從上到下編號(hào)；(3)若波長轉(zhuǎn)換偶圖存在右邊端點(diǎn)，找到編號(hào)最小的，轉(zhuǎn)步驟⑷；若不存在，則波 長分配完畢，仍未分配波長信道的分組將進(jìn)入有限波長轉(zhuǎn)換過程；(4)為編號(hào)最小的右邊端點(diǎn)分配沖突光分組。查看是否存在與之相連的左邊端點(diǎn)， 若不存在，則去掉該右邊端點(diǎn)，回到步驟(3)；若存在，轉(zhuǎn)步驟(5)；(5)查看是否存在與之相連且編號(hào)相等的左邊端點(diǎn)，若存在(即輸出端存在與輸 入端相同的空閑波長)，則分配該左邊端點(diǎn)給右邊端點(diǎn)(即直接輸出該無沖突的波長分 組)，然后在轉(zhuǎn)換偶圖中去掉已分配的左右端點(diǎn)和與之相關(guān)的轉(zhuǎn)換，回到步驟(3)；若不存 在，轉(zhuǎn)步驟(6)；(6)查找出與右邊端點(diǎn)編號(hào)差值最大的左邊端點(diǎn)，若存在差值相等的，則隨機(jī)選取一 個(gè)等待參量波長轉(zhuǎn)換；然后在轉(zhuǎn)換偶圖中去掉已分配的左邊、右邊端點(diǎn)和與之相連接的線。如圖4所示，假設(shè)只有入3處于參量波長轉(zhuǎn)換器組的保護(hù)波帶中(而^馬， A2 ^/14)，在轉(zhuǎn)換范圍d = ι的情況下，有6個(gè)分組到達(dá)(用小黑點(diǎn)表示)。連接轉(zhuǎn)換偶圖后發(fā)現(xiàn)輸出波長信道入2和λ 3對(duì)應(yīng)的輸入波長均有一個(gè)分組，直接分配波長λ 2和入3輸 出；輸出波長信道入工和λ 4對(duì)應(yīng)的輸入波長都有2個(gè)分組，此時(shí)要隨機(jī)分配一個(gè)分組給分 別對(duì)應(yīng)的輸出波長信道入工和λ 4;而輸出端空閑的λ 5就需要從輸入波長入工和λ4中選 擇一個(gè)分組，優(yōu)先使用參量波長轉(zhuǎn)換器，選擇與輸出波長信道編號(hào)與輸入波長信道編號(hào)差 值最大的輸入光分組，即輸出波長λ5分配給X1輸入光分組，而輸入波長λ 4分組沒有可 用的輸出波長信道將被丟棄。這樣，就得到了如圖5所示的分配結(jié)果，分配中僅用了 1次參 量波長轉(zhuǎn)換器，就達(dá)到最優(yōu)分配。參量波長轉(zhuǎn)換器優(yōu)先選擇分配算法分配完一個(gè)波長信道后，又會(huì)查找剩下輸出空 閑波長信道中編號(hào)最小者，直到所有的波長通道分配完畢。在為發(fā)生沖突的光分組分配波 長時(shí)，選擇編號(hào)差值最大的左邊端點(diǎn)實(shí)現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換，實(shí)質(zhì)上就是優(yōu)先選擇參量波長轉(zhuǎn)換器。 如果參量波長轉(zhuǎn)換器不能解決沖突，再考慮使用有限波長轉(zhuǎn)換器，這樣可以節(jié)省使用有限 波長轉(zhuǎn)換器的數(shù)目。有限波長轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換輸入分組的波長為一組波長集中的一個(gè)可用波長，有限 波長轉(zhuǎn)換器的波長轉(zhuǎn)換能力用波長轉(zhuǎn)換距離d來表示，1 ^ d ^ W,設(shè)任一到達(dá)光分組的輸 入波長Xi,其中，i = 1，…，W，且i越大，Xi波長值越大，該波長可轉(zhuǎn)換為波長域集合[U， ν]中的任一波長，其中u = max U1, AiJ, ν = min{Aff, λ i+d}。如圖6所示，在W = 8有 限波長器轉(zhuǎn)換中，當(dāng)輸入波長Xi=X4經(jīng)過波長轉(zhuǎn)換距離d = 1的有限波長轉(zhuǎn)換器后輸出 波長域集合[u，v]，u= λ 3,ν= λ 5，即轉(zhuǎn)換后的輸出波長可以是人3，入4和λ5其中之一。
權(quán)利要求
1.一種光分組交換節(jié)點(diǎn)解決光分組沖突的共享波長轉(zhuǎn)換器裝置，其特征在于，包括，一 系列反饋共享連接的參量波長轉(zhuǎn)換器、一系列反饋共享連接的有限波長轉(zhuǎn)換器、一系列光 合波器、一系列光分波器和沖突調(diào)度與波長轉(zhuǎn)換控制模塊，每個(gè)參量波長轉(zhuǎn)換器輸入端連 接一個(gè)光合波器的輸出端，經(jīng)過參量波長轉(zhuǎn)換器后，信號(hào)輸出到一個(gè)光分波器輸入端；光合 波器輸入端連接到光分組交換節(jié)點(diǎn)M個(gè)擴(kuò)展的輸出端，使受沖突的光分組反饋進(jìn)入?yún)⒘坎?長轉(zhuǎn)換器，光分波器將經(jīng)過參量波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的M路光信號(hào)解復(fù)用，并反饋連接到光 分組交換節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸入端口 ；每個(gè)有限波長轉(zhuǎn)換器將發(fā)生沖突的光分組波長轉(zhuǎn)換到波長集 的空閑可用波長上，并反饋連接到光分組交換節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸入端口 ；沖突光分組波長轉(zhuǎn)換控 制模塊實(shí)現(xiàn)波長沖突的光分組調(diào)度分配到可用的參量波長轉(zhuǎn)換器或有限波長轉(zhuǎn)換器，并控 制該波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換到空閑可用波長上，以解決光分組的波長沖突問題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享波長轉(zhuǎn)換器裝置，其特征在于，如共享波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包 括P個(gè)反饋共享連接的參量波長轉(zhuǎn)換器和L個(gè)反饋共享連接有限波長轉(zhuǎn)換器，P個(gè)光合波器 和P個(gè)光分波器，波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)連接的光分組交換節(jié)點(diǎn)具有N個(gè)光纖輸入/輸出端口，每根 光纖端口有W個(gè)波長信道，參量波長轉(zhuǎn)換器的輸入端用M:1的合波器來保證多個(gè)波長的光 分組能夠同時(shí)進(jìn)入同一參量波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，參量波長轉(zhuǎn)換器的輸出端用1:M的 分波器實(shí)現(xiàn)光信號(hào)波長解復(fù)用，根據(jù)公式(NW+MP+L) X (NW+MP+L)確定光分組交換矩陣的 大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享波長轉(zhuǎn)換器裝置，其特征在于，參量波長轉(zhuǎn)換器是基于 差頻效應(yīng)的固定波長轉(zhuǎn)換器，它利用物質(zhì)的二次非線性來進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，信號(hào)光Xs和泵浦 光λp入射到二次非線性介質(zhì)后，產(chǎn)生被轉(zhuǎn)換光λ =
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享波長轉(zhuǎn)換器裝置，其特征在于，當(dāng)泵浦波長處于波帶正 中間時(shí)，波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換最大數(shù)目的波長，處于保護(hù)波帶中的波長不能通過參量波長轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
5.一種沖突光分組波長轉(zhuǎn)換分配方法，其特征在于，若從輸入波長端口到達(dá)光分組交 換機(jī)入口的光分組調(diào)度到輸出波長端口時(shí)遇到?jīng)_突，沖突光分組首先尋找可用的參量波長 轉(zhuǎn)換器；若所有參量波長轉(zhuǎn)換器都不可用，選擇可用的有限波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行分配；波長轉(zhuǎn) 換控制模塊監(jiān)視交分組換機(jī)各輸入端口波長請(qǐng)求和輸出端口波長信道忙閑情況，將輸入端 口波長請(qǐng)求的光分組調(diào)度到空閑的輸出端口波長信道上；如果輸出端口該波長信道被占 用，則該分組遇到了波長沖突，將沖突的光分組變換到空閑的波長上，反饋傳輸?shù)捷斎攵苏{(diào) 度到輸出端口，若沖突的光分組選擇參量波長轉(zhuǎn)換器和有限波長轉(zhuǎn)換器都失敗，則丟棄該 光分組。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖突光分組波長轉(zhuǎn)換分配方法，其特征在于，所述采用有限 波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行分配具體包括以下步驟(1)根據(jù)波長W取值連接有限波長轉(zhuǎn)換器的波長轉(zhuǎn)換偶圖，即輸入波長Xi可連接(轉(zhuǎn) 換為)輸出波長域[U，V]中的任一波長，其中u = HiaxU1, AiJ, V = min{ Aff, λ i+d}, d 表示波長轉(zhuǎn)換距離，W表示一根光纖中波長數(shù)；(2)分別對(duì)波長轉(zhuǎn)換偶圖中左邊、右邊端點(diǎn)從上到下遞增編號(hào)；(3)若存在右邊端點(diǎn)，找到編號(hào)最小的波長，轉(zhuǎn)步驟⑷；若不存在連接的右端點(diǎn)，則波 長分配完畢，丟棄未分配波長信道的光分組；(4)將編號(hào)最小的右邊端點(diǎn)波長分配給沖突光分組，并查看是否存在與之相連的左邊 端點(diǎn)，若不存在，則去掉該編號(hào)最小的右邊端點(diǎn)，返回步驟(3)，若存在，轉(zhuǎn)步驟(5)；(5)查看是否存在與右邊端點(diǎn)相連接且編號(hào)相等的左邊端點(diǎn)，若存在，則分配該左邊端 點(diǎn)給右邊端點(diǎn)，然后在波長轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換偶圖中去掉已分配的左、右邊端點(diǎn)及與之相連接的線， 返回步驟⑶；若不存在，轉(zhuǎn)步驟(6)；(6)查找與右邊端點(diǎn)編號(hào)差值最大的左邊端點(diǎn)；然后在轉(zhuǎn)換偶圖中去掉已分配的左邊 端點(diǎn)、右邊端點(diǎn)及他們之間的連線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沖突光分組波長轉(zhuǎn)換分配方法，其特征在于，沖突受阻的光 波長通過合波器實(shí)現(xiàn)M個(gè)光波長復(fù)用后，經(jīng)參量波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)M個(gè)波長的批量轉(zhuǎn)換， 由光分波器實(shí)現(xiàn)M個(gè)光波長的解復(fù)用；有限波長轉(zhuǎn)換器也通過反饋共享方式連接在光交換 節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展輸出/輸入端口。
全文摘要
本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)光分組交換的一種共享波長轉(zhuǎn)換裝置和光波長轉(zhuǎn)換分配方法。提出以所饋共享參量波長轉(zhuǎn)換器和有限波長轉(zhuǎn)換器的光波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，使光分組交換節(jié)點(diǎn)N個(gè)輸出端口共享波長轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換，并提出了參量波長轉(zhuǎn)換優(yōu)先分配的波長轉(zhuǎn)換方法以控制沖突分組的波長轉(zhuǎn)換。當(dāng)?shù)竭_(dá)光分組交換機(jī)輸入端口的光分組請(qǐng)求調(diào)度到交換機(jī)輸出端口失敗時(shí)，先選擇合適可用的參量波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行批量波長轉(zhuǎn)換，如果參量波長轉(zhuǎn)換器選擇失敗，則光分組次選可用的有限波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換成功的光分組按波長信道請(qǐng)求調(diào)度到輸出端口。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)沖突光分組的波長轉(zhuǎn)換解決沖突問題，很好地降低了光分組的丟包率，提高了波長轉(zhuǎn)換器利用率。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK102075821SQ20101061106
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者劉煥淋, 張斌, 李禎, 石嵩磊, 謝蕓徽 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)