基于光纖延時(shí)線的fifo共享緩存路由器及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光纖延時(shí)線的先進(jìn)先出（FirstInFirstOut，F(xiàn)IFO）光共享緩存路由器及其工作方法。該共享緩存路由器允許N個(gè)流的數(shù)據(jù)分組共享。該結(jié)構(gòu)包含一個(gè)（N+M）×（N+M）無阻塞光交換矩陣，M條光纖延時(shí)線以及一個(gè)邏輯控制單元。通過設(shè)置光纖延時(shí)線長(zhǎng)度<img file="23068dest_path_image002.TIF" wi="216" he="24" />以及采用基于排序的分組調(diào)度算法，本發(fā)明可以模擬在任意分組到達(dá)情況下的FIFO共享光緩存功能。
【專利說明】基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光FIFO共享緩存隊(duì)列，具體利用光纖延時(shí)線實(shí)現(xiàn)光分組動(dòng)態(tài)緩存，通過feedback結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光緩存共享，進(jìn)而通過基于排序的調(diào)度策略保障分組FIFO調(diào)度并充分利用光纖延時(shí)線存儲(chǔ)資源，實(shí)現(xiàn)了一種基于光纖延時(shí)線的全光FIFO共享緩存隊(duì)列。
【背景技術(shù)】
[0002]在光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，由于沒有物理上的光存儲(chǔ)器，在以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(store-and-forward)方式傳送信息的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，人們通常先將到達(dá)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而通過電存儲(chǔ)器(如RAM)存儲(chǔ)，然后在端口空閑時(shí)再轉(zhuǎn)換為光信號(hào)發(fā)送到光通路。但是，這種“光-電-光”轉(zhuǎn)換的方法嚴(yán)重地限制了光數(shù)據(jù)包處理的速度，同時(shí)帶來了大量的能量消耗。另一方面，光纖延時(shí)線(fiber delay line,FDL)被認(rèn)為是目前唯一可行的不需要其它介質(zhì)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)光信號(hào)“存儲(chǔ)”的方法。FDL主要利用光信號(hào)在光纖中傳播時(shí)存在延時(shí)的特性，用不同長(zhǎng)度光纖作為介質(zhì)來延遲輸入光信號(hào)，從而模擬光緩存功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在光交換網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)全光FIFO共享緩存的路由器及其工作方法。
[0004]所述的FIFO共享緩存路由器包括N個(gè)輸入鏈路，N個(gè)輸出鏈路和N個(gè)丟棄鏈路，一個(gè)(N+M) X (N+M)的 無阻塞光交換矩陣，N個(gè)1X2的交換模塊，M條光纖延時(shí)線以及一個(gè)邏輯控制單元；
[0005]無阻塞光交換矩陣的N個(gè)輸入端口連接N個(gè)輸入鏈路，N個(gè)輸出端口通過N個(gè)I X 2的交換模塊連接N個(gè)輸出鏈路和N個(gè)丟棄鏈路，剩余的M個(gè)輸出端口通過M條光纖延時(shí)線連接回M個(gè)輸入端口 ；邏輯控制單元連接無阻塞光交換矩陣的控制端。
[0006]進(jìn)一步改進(jìn)，光纖延時(shí)線長(zhǎng)度A設(shè)置為
【權(quán)利要求】
1.一種基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器，其特征在于包括:N個(gè)輸入鏈路，N個(gè)輸出鏈路和N個(gè)丟棄鏈路，一個(gè)(N+M) X (N+M)的無阻塞光交換矩陣，N個(gè)I X 2的交換模塊，M條光纖延時(shí)線以及一個(gè)邏輯控制單元； 無阻塞光交換矩陣的N個(gè)輸入端口連接N個(gè)輸入鏈路，N個(gè)輸出端口通過N個(gè)1X2的交換模塊連接N個(gè)輸出鏈路和N個(gè)丟棄鏈路，剩余的M個(gè)輸出端口通過M條光纖延時(shí)線連接回M個(gè)輸入端口 ；邏輯控制單元連接無阻塞光交換矩陣的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器，其特征在于:光纖延時(shí)線長(zhǎng)度A設(shè)置為G 二 min( $ +1, ^ +1)- = 12M，組成大小為B的共享緩存隊(duì)列，并允許所有輸入輸出端口訪問，其中€=Σ二、
3.一種基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，包括光分組緩存及光分組交換；其特征在于具體包括以下步驟:當(dāng)光分組需要被緩存時(shí)，由外部輸入端口按FIFO隊(duì)列送入光纖延時(shí)線，經(jīng)由光纖延時(shí)線產(chǎn)生傳輸時(shí)延，再由交換矩陣送入光纖延時(shí)線，實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)光信號(hào)；之后各光分組按FIFO隊(duì)列離開或當(dāng)緩存溢出時(shí)，將由交換矩陣直接轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口，經(jīng)由1X2的交換模塊分別轉(zhuǎn)發(fā)到輸出鏈路或丟棄鏈路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，其特征在于所述的FIFO隊(duì)列設(shè)置過程為:1)所有到達(dá)分組根據(jù)其輸出端口分為N個(gè)流，控制器為屬于同一個(gè)流的分組分配唯一的值K來表示該分組的離開順序，當(dāng)有分組離開，屬于同一個(gè)流的所有分組的離開值減I ; 2)將M條延時(shí)線均分為N組 ，每組延時(shí)線屬于一個(gè)流，長(zhǎng)度按照線性規(guī)則增長(zhǎng)，1,2,3,,, ο
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，其特征在于對(duì)于FIFO隊(duì)列共享緩存的過程為:離開值為k的分組總是被發(fā)送到長(zhǎng)度不大于k的光纖延時(shí)線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于光纖延時(shí)線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，其特征在于FIFO緩存隊(duì)列分組調(diào)度的流程為: 控制邏輯Cj (t)，j I [O, N|l]表示輸出鏈路狀態(tài)，如果Cj (t) = I表示輸出鏈路j允許分組離開，否則輸出鏈路關(guān)閉，在每個(gè)時(shí)隙，對(duì)于所有出現(xiàn)在交換矩陣M+N個(gè)輸入端口的分組: 1)將所有已存儲(chǔ)分組的離開值K減1，將離開值為O的分組發(fā)送到相應(yīng)輸出鏈路； 2)將在交換矩陣M+N個(gè)輸出端口的分組根據(jù)其離開端口分為N個(gè)流； 3)對(duì)出現(xiàn)在交換矩陣輸入端的屬于第i個(gè)流的分組，1= 1,..., N，根據(jù)分組離開順序值排序，排序過的分組將根據(jù)其離開順序被依次發(fā)送到屬于第i個(gè)流組的最短延時(shí)線到最長(zhǎng)延時(shí)線，重復(fù)執(zhí)行該過程，直到第N個(gè)流； 4)對(duì)于每個(gè)流沒有被分配到延時(shí)線的分組，依次按照其離開值K的逆序依次發(fā)送到空閑的最長(zhǎng)延時(shí)線到最短延時(shí)線； 5)如果沒有空閑延時(shí)線，將剩余分組經(jīng)由空閑輸出端口丟棄。
【文檔編號(hào)】H04L12/863GK103731359SQ201310674951
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】王曉亮, 謝安, 姜曉鴻, 陸桑璐 申請(qǐng)人:南京大學(xué)