專利名稱：光ip交換路由器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于改進(jìn)的光互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)交換路由器結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在過去幾年中網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特別是互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)顯著增加，這種趨勢隨著需要更大帶寬的新業(yè)務(wù)的引入還會(huì)繼續(xù)。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)業(yè)務(wù)的顯著增加導(dǎo)致公司網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備線路和IP路由器容量自身不能跟上更大帶寬的需要。大量的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需要具有能夠安排路由各種長度和突然到達(dá)的數(shù)據(jù)分組的高容量交換路由器的網(wǎng)絡(luò)。
即使如果可能，當(dāng)前的電子IP交換路由器與IP業(yè)務(wù)的增加成比例將變得困難。光數(shù)據(jù)分組交換路由器可以克服電子路由器的困難。特別是，密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)的出現(xiàn)有助于克服當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)所遇到的困難。單一的DWDM光纖可以攜帶超過每秒10兆兆比特的數(shù)據(jù)?？墒牵?yàn)楫?dāng)前的交換技術(shù)只能夠交換每秒1到10吉比特速率的數(shù)據(jù)，當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)只利用了單一光纖中可使用帶寬的一小部分。
現(xiàn)有的不同光數(shù)據(jù)分組交換結(jié)構(gòu)可以提供快速數(shù)據(jù)分組交換的所有光解決方案。一種方案是利用廣播和選擇交換。廣播和選擇交換可以提供具有完全在光域中的本地廣播和聯(lián)播功能的數(shù)據(jù)分組交換方案。廣播和選擇交換可以具有每個(gè)輸入/輸出光纖的單一波長。半導(dǎo)體光放大器(SOA)可以用作選擇路由數(shù)據(jù)分組的門電路。所選擇的數(shù)據(jù)分組可以發(fā)送給不同的光纖延遲線(FDL)。在廣播和選擇交換輸出端的選擇矩陣然后可以選擇和傳遞所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組。
使用基于WDM的輸入/輸出光纖，現(xiàn)有技術(shù)的交換結(jié)構(gòu)可以利用波長路由和快速SOA交換模塊的優(yōu)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)分組交換。進(jìn)入空分交換矩陣之前在光纖上各個(gè)波長的每個(gè)數(shù)據(jù)分組可以被處理并且可以進(jìn)行波長變換。單一SOA門電路可以用于處理這些結(jié)構(gòu)中的每個(gè)各個(gè)波長以防止在有源元件內(nèi)的串話。
可是，當(dāng)前廣播和選擇交換不能直接將每個(gè)端口遷移為WDM輸入/輸出。其它適合于WDM的結(jié)構(gòu)可以使用，但它們不包括在交換層上的廣播和聯(lián)播功能。某些現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)例如基于陣列波導(dǎo)(AWG)的結(jié)構(gòu)也對每個(gè)波長信道使用AWG和光纖延遲線緩沖器，這可能產(chǎn)生體積非常大的交換。
盡管也已經(jīng)提出了廣播和選擇交換之外的方案利用光技術(shù)替代電子交換系統(tǒng)，光元件技術(shù)的限制已經(jīng)極大地限制了光交換在設(shè)施管理上的應(yīng)用。例如，稱為光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)方案試圖充分利用光和電子交換技術(shù)。電子線路通過將各個(gè)用戶數(shù)據(jù)突發(fā)分配給DWDM光纖信道提供對系統(tǒng)資源的動(dòng)態(tài)控制，而光技術(shù)用于完全在光域中交換用戶數(shù)據(jù)信道。
可是，設(shè)計(jì)直接處理端對端數(shù)據(jù)用戶信道的以前的光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)另人失望和表現(xiàn)出當(dāng)前光元件的限制。例如，在控制網(wǎng)絡(luò)中利用ATM交換的現(xiàn)有技術(shù)光完發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)使得控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)更復(fù)雜和低效率。其它現(xiàn)有技術(shù)的光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)利用光路由器中的緩沖器，這樣光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)不是完整的光網(wǎng)絡(luò)。電子緩沖器不能提供用于數(shù)據(jù)分組交換的端對端透明光路徑。

發(fā)明內(nèi)容
因此需要一種光IP交換路由器結(jié)構(gòu)，能夠以全光方式交換IP數(shù)據(jù)分組載荷而不用將整個(gè)數(shù)據(jù)分組從光轉(zhuǎn)換為電子格式。通過消除整個(gè)數(shù)據(jù)分組的光電轉(zhuǎn)換，本發(fā)明的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)能夠提供用于數(shù)據(jù)分組的端對端透明光路徑。
進(jìn)一步需要一種光IP交換路由器結(jié)構(gòu)具有快速數(shù)據(jù)分組交換能力。
進(jìn)一步需要一種IP交換路由器結(jié)構(gòu)能夠直接將每個(gè)交換端口移植到WDM輸入/輸出上。
進(jìn)一步需要一種WDM光IP交換路由器結(jié)構(gòu)有能力包括交換層上的廣播和聯(lián)播功能。這種交換中的聯(lián)播和/或廣播功能可以用交換輸入的波長域或通過交換輸出上的選擇矩陣實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)一步需要一種光IP交換路由器結(jié)構(gòu)組合光空分交換和光波長轉(zhuǎn)換器以改善光網(wǎng)絡(luò)的靈活性和通過能力。這種結(jié)構(gòu)可以提供用于WDM系統(tǒng)中快速全光數(shù)據(jù)分組交換的光IP數(shù)據(jù)分組路由器結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步需要一種IP交換路由器結(jié)構(gòu)利用交換輸入和交換輸出兩者，并且因此提供在核心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)分組交換的全波長域靈活性。
進(jìn)一步需要一種光IP交換路由器結(jié)構(gòu)可以在交換輸入上組合快速SOA門電路和波長轉(zhuǎn)換器以解決波長域中的沖突。這種結(jié)構(gòu)可以提供完全光方式的交換IP數(shù)據(jù)分組。
進(jìn)一步需要一種光IP交換路由器結(jié)構(gòu)具有與以前的這種結(jié)構(gòu)相比減少元件要求和減少的物理尺寸。
本發(fā)明提供一種IP交換系統(tǒng)和方法，其基本上消除或減少了與以前開發(fā)的用于跨網(wǎng)絡(luò)交換光數(shù)據(jù)分組的系統(tǒng)和方法有關(guān)的缺點(diǎn)和問題。
更特別地，本發(fā)明提供了一種IP交換方法和系統(tǒng)用于完全光域內(nèi)的交換數(shù)據(jù)分組。本發(fā)明的方法包括步驟在光交換上接收多個(gè)數(shù)據(jù)分組并且提取每個(gè)數(shù)據(jù)分組的報(bào)頭信息用于控制單元上的處理。該數(shù)據(jù)分組可以在多個(gè)多路分解器上分路并且每個(gè)數(shù)據(jù)分組分配給不同的內(nèi)部波長。本發(fā)明的方法可以基于當(dāng)前輸出狀態(tài)將每個(gè)數(shù)據(jù)分組路由到一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器。數(shù)據(jù)分組從延遲緩沖器組合為一個(gè)單一輸出并且廣播給多個(gè)輸出信道。本發(fā)明的方法可以選擇一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組輸出通過至少輸出信道之一并且可以利用可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器將所選擇數(shù)據(jù)分組的分配內(nèi)部波長轉(zhuǎn)換為它們原有波長。所選擇數(shù)據(jù)分組可以被多路復(fù)用到一起在輸出波分復(fù)用(WDM)光纖上傳輸。
本發(fā)明可以具有快速數(shù)據(jù)分組交換能力的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)提供一種重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是可以直接將每個(gè)端口移植到WDM輸入/輸出上。
本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是其包括交換層上的廣播和聯(lián)播功能的能力。
本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是其可以組合光交換與光波長轉(zhuǎn)換器以改善光網(wǎng)絡(luò)的靈活性和通量。
本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是在交換輸入和交換輸出兩者上利用WDM以提供核心數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)分組交換的全光域靈活性的能力。
本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)提供在交換輸入上組合快速SOA門電路和波長轉(zhuǎn)換器的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以解決波長域中的沖突。
本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是減少了元件要求，與以前的這種結(jié)構(gòu)相比可以減少交換路由器物理尺寸。


為更完整地理解本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中相同的參考號(hào)碼表示相同的特征圖1是結(jié)合了本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)實(shí)施例的一種IP交換路由器方框圖；圖2a和2b是將廣播/聯(lián)播功能分開的本發(fā)明實(shí)施例的方框圖；和圖3是本發(fā)明空分交換機(jī)18的特寫方框圖。
具體實(shí)施例方式
在圖中說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，相同的號(hào)碼用于表示各種圖中相同和對應(yīng)的元件。
圖1表示本發(fā)明IP數(shù)據(jù)分組交換的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。光交換10具有1到N個(gè)輸入WDM光纖12，其中N是數(shù)值僅僅受尺寸和技術(shù)限制所限的任意數(shù)，如同下面更詳細(xì)描述的。輸入WDM光纖12可以攜帶光載荷數(shù)據(jù)位和數(shù)據(jù)分組報(bào)頭信息組成的數(shù)據(jù)分組。報(bào)頭信息可以通過控制單元20提取和電處理。數(shù)據(jù)分組的剩余部分可以完全光形式通過光交換10并且從光交換10輸出到N輸出WDM光纖48之一?？刂茊卧?0可以指引光交換10的各種元件工作以保證IP數(shù)據(jù)分組被路由到正確輸出?？刂茊卧?0可以通過更新輸入波長轉(zhuǎn)換器16、空分交換18、輸入SOA22、輸出SOA42和輸出波長轉(zhuǎn)換器44的控制信息執(zhí)行該功能。
輸入WDM光纖12可以包含多個(gè)數(shù)據(jù)分組，當(dāng)它們到達(dá)輸入多路分解器14時(shí)每個(gè)數(shù)據(jù)分組具有不同波長。光交換10可以具有從1到N個(gè)輸入多路分解器，每個(gè)對應(yīng)1到N個(gè)WDM光纖12的每個(gè)。輸入多路分解器14分離出到達(dá)WDM光纖12上的多個(gè)波長的數(shù)據(jù)分組并且可以沿波長光纖15將每個(gè)各個(gè)波長信號(hào)(數(shù)據(jù)分組)傳遞到輸入波長轉(zhuǎn)換器16。入局?jǐn)?shù)據(jù)分組可以因此在輸入上被多路分路給光交換10并且具有所分配的不同內(nèi)部波長。
每個(gè)入局?jǐn)?shù)據(jù)分組通過輸入波長轉(zhuǎn)換器16可以分配到不同波長。每個(gè)輸入WDM光纖12可以攜帶分配給入局?jǐn)?shù)據(jù)分組的最多n個(gè)波長，其中n是由可使用交換技術(shù)確定的任意數(shù)。因?yàn)樽疃嘤蠳個(gè)WDM光纖12并且每個(gè)WDM光纖12可以具有最多n個(gè)分配的波長，所以可能波長的總數(shù)是N×n。現(xiàn)在，每個(gè)輸入WDM光纖12可以攜帶最多32個(gè)波長?？墒牵景l(fā)明的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)可升級到更大波長數(shù)量。
在圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例中，輸入波長轉(zhuǎn)換器16是可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器?？墒牵斎氩ㄩL轉(zhuǎn)換器16也可以是固定波長轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入波長轉(zhuǎn)換器16是固定時(shí)，特定波長轉(zhuǎn)換器16輸出的每個(gè)數(shù)據(jù)分組的波長可以是固定波長(分配)。這提供了在相同光纖上攜帶所有具有特定波長的數(shù)據(jù)分組的能力(即，相同光纖總是攜帶相同波長數(shù)據(jù)分組)。通過利用固定波長轉(zhuǎn)換器16，有可能避免使用來自控制單元20的控制數(shù)據(jù)控制波長轉(zhuǎn)換器16，因?yàn)榻o定的固定波長轉(zhuǎn)換器16將數(shù)據(jù)分組只轉(zhuǎn)換為單一波長。可是，盡管需要控制信號(hào)，可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器可以提供比固定波長轉(zhuǎn)換器更擴(kuò)展的能力和更大靈活性。
圖1的可調(diào)諧輸入波長轉(zhuǎn)換器16可以將沿波長光纖15的入局?jǐn)?shù)據(jù)分組波長轉(zhuǎn)換為任何內(nèi)部波長(當(dāng)?shù)竭_(dá)可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器16時(shí)，包括與數(shù)據(jù)分組具有的波長相同的波長)。波長轉(zhuǎn)換可以執(zhí)行以避免當(dāng)兩個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組指定為相同輸出時(shí)可能存在的沖突。如果兩個(gè)或幾個(gè)波長光纖15的每個(gè)攜帶輸出目的相同的數(shù)據(jù)分組(即，每個(gè)數(shù)據(jù)分組具有相同的初始波長)，當(dāng)數(shù)據(jù)分組被路由到所希望的輸出WDM光纖48時(shí)有可能出現(xiàn)沖突，有可能丟失數(shù)據(jù)。為避免沖突，根據(jù)控制單元20的指示，一個(gè)或幾個(gè)可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器16將相同波長數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換為不同的未使用的波長。
因?yàn)樗袛?shù)據(jù)分組不論到達(dá)哪個(gè)輸入WDM可以沿相同路徑通過光交換10發(fā)送，所以數(shù)據(jù)分組之間的沖突可能出現(xiàn)。在數(shù)據(jù)分組被最終路由到各自輸出之前，可能與具有相同波長的數(shù)據(jù)分組沖突。如果到達(dá)時(shí)兩個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組具有相同波長，可調(diào)諧輸入波長轉(zhuǎn)換器16至少轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)分組以避免沖突。因此，具有相同初始波長的兩個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組可以被路由到相同交換輸出而不沖突，因?yàn)橹辽僖粋€(gè)數(shù)據(jù)分組的波長可以轉(zhuǎn)換為不同的不沖突的波長。
控制單元20提供通過控制信號(hào)給輸入波長轉(zhuǎn)換器16以控制數(shù)據(jù)分組波長的轉(zhuǎn)換。盡管光交換10是光交換結(jié)構(gòu)，單獨(dú)的電子線路層可以用于控制光交換10?？刂茊卧?0可以根據(jù)從攜帶在N個(gè)WDM輸入光纖12上的每個(gè)數(shù)據(jù)分組中提取的報(bào)頭信息提供控制信息。
在數(shù)據(jù)分組到達(dá)輸入多路分解器14之前，報(bào)頭信息可以從每個(gè)數(shù)據(jù)分組中提取。報(bào)頭信息通過輸入光電轉(zhuǎn)換器50被傳遞到控制單元20，該轉(zhuǎn)換器50將報(bào)頭信息從光轉(zhuǎn)換為電形式?？刂茊卧?0可以根據(jù)所提取的報(bào)頭信息確定在每個(gè)輸入WDM光纖12中使用的什么波長?？刂茊卧?0可以提供控制信號(hào)給光交換10以根據(jù)它們的報(bào)頭信息路由和/或轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分組載荷的波長，以便每個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷到達(dá)其希望的交換輸出而不沖突或丟失/誤傳數(shù)據(jù)。如果在兩個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷存在重疊/沖突的可能性，控制單元20可以跟蹤每個(gè)數(shù)據(jù)分組波長以便不使轉(zhuǎn)換出現(xiàn)避免一個(gè)沖突而引起另一個(gè)沖突。數(shù)據(jù)分組波長可以轉(zhuǎn)換為當(dāng)前空閑的波長。
在輸入波長轉(zhuǎn)換器16的輸出，每個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷可以具有不同的波長，即使一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷將到相同的光交換10。在大量入局?jǐn)?shù)據(jù)分組具有相同波長并且將到相同交換輸出的情況下，簡單的波長轉(zhuǎn)換不足以避免沖突。為避免沖突，光交換10也可以包括在一個(gè)或幾個(gè)將到相同交換輸出的數(shù)據(jù)分組之間插入適當(dāng)延遲的延遲緩沖器32。延遲緩沖器32可以是光纖延遲線(FDL)緩沖器。
不同于現(xiàn)有技術(shù)的電子交換路由器，本發(fā)明可以不用用于每個(gè)進(jìn)入光交換10的數(shù)據(jù)分組輸入光纖的專用延遲緩沖器而工作，并且可以因此避免額外成本和現(xiàn)有技術(shù)這種系統(tǒng)的降低的速度?，F(xiàn)有技術(shù)電子交換系統(tǒng)需要對每個(gè)進(jìn)入交換路由器信道(波長)的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)可以提取和處理報(bào)頭信息以路由數(shù)據(jù)分組。但是這樣做它們必須將整個(gè)數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)換為電形式并且臨時(shí)存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)分組載荷，同時(shí)處理報(bào)頭信息。這成本高和速度慢，因?yàn)樗枰獙γ總€(gè)波長單獨(dú)的存儲(chǔ)緩沖器以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)分組載荷同時(shí)讀取報(bào)頭信息。
因?yàn)樽钚?shù)據(jù)分組尺寸通常固定，隨數(shù)據(jù)傳輸速度增加例如從當(dāng)今最普通的速度(每秒155兆字節(jié))到當(dāng)前可能的每秒2.5吉字節(jié)或10吉字節(jié)，交換路由器必須處理每個(gè)單獨(dú)數(shù)據(jù)分組的時(shí)間減少。執(zhí)行整個(gè)數(shù)據(jù)分組光電轉(zhuǎn)換的現(xiàn)有技術(shù)方法當(dāng)傳輸速度增加時(shí)由于現(xiàn)有技術(shù)交換和路由器數(shù)據(jù)處理速度的極限而變得很成問題。另外，光電轉(zhuǎn)換受限制，其中各個(gè)數(shù)據(jù)分組必須同步以便在對光交換10的輸出上再生。
本發(fā)明的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)通過在每個(gè)輸入WDM光纖12上抽取單一信道(波長)可以避免這些問題。另外，除了報(bào)頭信息提取(控制信息提取)，整個(gè)處理完全是光學(xué)的。此外，當(dāng)與整個(gè)數(shù)據(jù)分組提取比較時(shí)提取報(bào)頭信息需要處理較少數(shù)據(jù)。本發(fā)明允許多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷一起以光形式處理。這可以避免利用當(dāng)前交換技術(shù)可能需要的快得多的速度。本發(fā)明例如可以以超過40吉比特通量處理數(shù)據(jù)。本發(fā)明的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)也是透明的，意味著光交換10可以獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸速率工作。
在光交換10的輸出上所提取的報(bào)頭信息與各自的數(shù)據(jù)分組載荷再次組合。在控制單元20輸出的電光轉(zhuǎn)換器60可以將報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換返回到與有關(guān)數(shù)據(jù)分組載荷再次合并的光形式。本發(fā)明因此可以減少現(xiàn)有技術(shù)(每個(gè)波長一個(gè)轉(zhuǎn)換)的光電轉(zhuǎn)換(和相反轉(zhuǎn)換)為僅僅對每個(gè)輸入WDM光纖12到光交換10的單一轉(zhuǎn)換。
數(shù)據(jù)分組載荷(每個(gè)具有不同波長)可以從輸入波長轉(zhuǎn)換器16傳遞到1到N個(gè)光空分交換機(jī)18之一。光空分交換機(jī)18(每個(gè)輸入WDM光纖12一個(gè))類似電空分交換機(jī)，但是完全在光域上工作。光空分交換機(jī)18在圖1中表示為n×n個(gè)空分交換機(jī)，但是它們可以成按比例適合任何交換機(jī)結(jié)構(gòu)。如圖1所示的n×n個(gè)空分交換機(jī)將每個(gè)入局信號(hào)分路成為n個(gè)與入局信號(hào)相同的信號(hào)。例如，三乘三，四乘四，五乘五(等等)的空分交換機(jī)可以將每個(gè)入局信號(hào)分路成為三個(gè)，四個(gè)和五個(gè)單獨(dú)信號(hào)(等)，如同該示例那樣。
輸入分路器22在光空分交換機(jī)18內(nèi)分路入局信號(hào)。光空分交換機(jī)18每個(gè)具有多達(dá)n個(gè)輸入分路器，對應(yīng)每個(gè)輸入WDM光纖12上攜帶的n個(gè)波長。輸入分路器22可以將一個(gè)入局信號(hào)分路成為由光空分交換機(jī)18所需要的許多分量信號(hào)(例如，對于n×n光空分交換機(jī)18的分路成為兩個(gè)信號(hào))。一旦分路，每個(gè)信號(hào)可以傳遞到一個(gè)輸入半導(dǎo)體光放大器門電路(SOA)24。
每個(gè)輸入SOA24象一個(gè)開關(guān)，當(dāng)“開”時(shí)可以傳遞信號(hào)而“關(guān)”時(shí)可以阻止信號(hào)傳遞。輸入SOA24可以由來自控制單元20的輸入信號(hào)控制。每個(gè)輸入SOA24可以具有驅(qū)動(dòng)器控制其操作。例如，如果通過輸入SOA24的電流是一個(gè)值(例如200毫安)，輸入SOA24可以變成透明并且傳遞入局信號(hào)。另外，如果通過輸入SOA24的電流是比較小值(例如50毫安)，輸入SOA24變成阻止并且吸收光信號(hào)，防止傳輸。輸入SOA24可以提供快速數(shù)據(jù)分組交換的能力。
基于40字節(jié)數(shù)據(jù)分組(IP格式中最小數(shù)據(jù)分組)和每秒10吉比特傳輸速率，在數(shù)據(jù)分組之間門電路在開和關(guān)之間改變狀態(tài)的時(shí)間只有大約五到十納秒。為提供快速數(shù)據(jù)分組交換，例如輸入SOA24，必須在五到十納秒之間改變。輸入SOA24現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)分組交換。
在快速數(shù)據(jù)分組交換中可以使用緩沖器以避免可能具有相同光交換10輸出目的的入局?jǐn)?shù)據(jù)分組沖突。如上所述，甚至在已經(jīng)由輸入波長轉(zhuǎn)換器16已經(jīng)分解的入局?jǐn)?shù)據(jù)分組之間也可能出現(xiàn)沖突。到相同交換輸出的兩個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組，即使它們被分配了不同波長，也可以同時(shí)到達(dá)光交換10并且因此仍然有可能沖突。為避免可能的沖突，光交換10可以指導(dǎo)一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組在一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器32中延遲不同級。具有快速數(shù)據(jù)分組交換能力輸入SOA24可以用于指導(dǎo)入局?jǐn)?shù)據(jù)分組到不同延遲緩沖器32。
被指定了數(shù)據(jù)分組載荷延的遲緩沖器32確定插入數(shù)據(jù)分組中的延遲量。如圖1所示，輸入SOA24的輸出可以傳遞給1到B個(gè)輸入耦合器26的任何一個(gè)。輸入耦合器26可以將所有如局?jǐn)?shù)據(jù)分組一起耦合到需要相同延遲量的光空分交換機(jī)18。輸入耦合器26可以發(fā)送耦合的信號(hào)給適當(dāng)?shù)难舆t緩沖器32。
光交換10可以具有1到B個(gè)延遲緩沖器32。因此,每個(gè)光空分交換機(jī)18可以提取多到n個(gè)輸入數(shù)據(jù)分組載荷作為輸入并且輸出多達(dá)B個(gè)耦合的信號(hào)去延遲。在n和B之間沒有特別關(guān)系。數(shù)值B可以由光交換機(jī)10希望的性能來確定。例如，如果數(shù)據(jù)通量是每秒10000數(shù)據(jù)分組和所希望的最大可接受損失是每秒一個(gè)數(shù)據(jù)分組，則B可以等于例如對應(yīng)十個(gè)可能的延遲級的十。如果每秒10000數(shù)據(jù)分組中可以接受每秒十個(gè)數(shù)據(jù)分組的損失，則B可以等于單一延遲緩沖器(即，B＝1)。
輸入耦合器26傳遞需要相同延遲級的耦合數(shù)據(jù)分組到緩沖器耦合器28。緩沖器耦合器28可以將來自需要相同延遲量的N個(gè)光空分交換機(jī)18每個(gè)的數(shù)據(jù)分組耦合到一起，并且傳遞耦合的數(shù)據(jù)分組給適當(dāng)?shù)难舆t緩沖器32。緩沖器耦合器28可以與作為輸入耦合器26的技術(shù)相同，盡管大小可能不同。這是因?yàn)檩斎腭詈掀?6可以對應(yīng)每個(gè)輸入WDM光纖12的n個(gè)波長的多達(dá)n個(gè)數(shù)據(jù)分組信號(hào)，可是必須能夠耦合等于輸入WDM光纖12數(shù)量N的數(shù)據(jù)分組輸入，因?yàn)槊總€(gè)緩沖器耦合器28接收來自每個(gè)光空分交換機(jī)18的單一信號(hào)。
光交換10可以具有等于B數(shù)量的延遲緩沖器32。延遲緩沖器32可以按比例為任何數(shù)量，但受元件成本限制。這是因?yàn)樵黾友舆t緩沖器32的數(shù)量，也增加所需要的輸入SOA24的數(shù)量。如上所述，可以根據(jù)光交換10所需要的性能級確定延遲緩沖器32的數(shù)量(B值)。延遲緩沖器32可以提供增加的延遲級，具有為零延遲的第一延遲級。每個(gè)隨后的延遲緩沖器32可以插入一個(gè)增加的延遲級單位，其中延遲級單位可以是數(shù)據(jù)分組長度的平均值。
光交換10可以具有與緩沖器耦合器28和輸入耦合器26相同數(shù)量的延遲緩沖器32，因?yàn)榫彌_器耦合器28和輸入耦合器26的功能是指定需要相同延遲級的數(shù)據(jù)分組到適當(dāng)?shù)难舆t緩沖器32。例如，如果64個(gè)波長進(jìn)入光空分交換機(jī)18和B等于五(即由五個(gè)輸入耦合器26，五個(gè)緩沖器耦合器28和五級延遲緩沖器32級)，則每個(gè)光空分交換機(jī)18有五個(gè)輸入。如上所述，每個(gè)不同波長的入局?jǐn)?shù)據(jù)分組可以由輸入分路器22分路成為五個(gè)相同信號(hào)，五個(gè)信號(hào)的每個(gè)需要一個(gè)輸入SOA24。光交換10的結(jié)構(gòu)可以因此很快按比例放大到非常大的元件數(shù)量，因?yàn)樗枰妮斎隨OA24數(shù)量等于(n×B)。
一旦延遲緩沖器32將適當(dāng)延遲級插入來自輸入WDM光纖12的每個(gè)數(shù)據(jù)分組中，所有數(shù)據(jù)分組(可能(nxN)個(gè)不同波長)可以被緩沖器輸出耦合器34一起耦合成為組合信號(hào)39。組合信號(hào)39沿組合光纖69從緩沖器輸出耦合器34耦合到輸出分路器36。輸出分路器36可以將組合信號(hào)39分路成為在各自不同波長上的其成分?jǐn)?shù)據(jù)分組，并且傳遞數(shù)據(jù)分組給N個(gè)輸出光纖38之一。
來自輸出耦合器34的組合信號(hào)39可以攜帶所有數(shù)據(jù)到所有光交換10’的輸出(每個(gè)波長數(shù)據(jù)分組)。緩沖器輸出耦合器34可以組合在給定時(shí)間準(zhǔn)備傳遞給各自輸出的所有數(shù)據(jù)分組。例如，如果輸入數(shù)據(jù)分組1在時(shí)間t＝0到達(dá)光交換10，輸入數(shù)據(jù)分組2在時(shí)間t＝1到達(dá)和輸入數(shù)據(jù)分組3在時(shí)間t＝2到達(dá)，則如果輸入數(shù)據(jù)分組1被延遲兩個(gè)延遲遞增而輸入數(shù)據(jù)分組2延遲一個(gè)延遲遞增和輸入數(shù)據(jù)分組3一點(diǎn)都不延遲，所有三個(gè)數(shù)據(jù)分組將在相同時(shí)間到達(dá)緩沖器輸出耦合器34。緩沖器輸出耦合器34可以將所有三個(gè)數(shù)據(jù)分組耦合成為組合信號(hào)39并且傳遞組合信號(hào)39給輸出分路器36。
將所有數(shù)據(jù)分組組合成為沿組合光纖69的單一組合信號(hào)39的一個(gè)原因是，在不同輸入WDM光纖12上到達(dá)的信息需要在光交換10的輸出上為組合形式，沿一個(gè)或幾個(gè)不同輸入WDM光纖48。緩沖器輸出耦合器34可以通過將所有數(shù)據(jù)分組輸出耦合成為組合信號(hào)39而提供該功能。組合信號(hào)39可以沿可能不同參數(shù)和沿并非數(shù)據(jù)分組原來進(jìn)入光交換10的不同輸出WDM光纖48分路。沿不同輸入WDM光纖12到達(dá)光交換10的信息(數(shù)據(jù)分組)因此可以適當(dāng)延遲并且來自兩個(gè)或幾個(gè)輸入WDM光纖12上被重新組合的信息可以組合成為單一輸出WDM光纖48。
組合所有輸入數(shù)據(jù)分組成為單一組合光纖69的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不論波長如何，可以通過聯(lián)播/廣播功能，IP語音，視頻點(diǎn)播。本發(fā)明的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)可以提供這些功能，因?yàn)閷⑦M(jìn)入光交換10的信息一起耦合成為組合光纖69允許光交換10中的每個(gè)選擇性接收在組合光纖69上攜帶的全部或一部分信息。組合信號(hào)39不需要分別分配給每個(gè)交換輸出，而是可以每個(gè)交換輸出可以抽頭的信源作用。組合信號(hào)39的所有或一部分因此可以路由到任何或所有交換輸出。
組合信號(hào)39可以被緩沖器輸出耦合器34傳遞給輸出分路器36，該分路器可以將組合信號(hào)39分路成為具有與組合信號(hào)39相同信息的N個(gè)單獨(dú)信號(hào)并且每個(gè)在N個(gè)輸出信道38上攜帶。輸出信道38可以饋送到N個(gè)輸出多路分路器40。每個(gè)輸出多路分路器40可以因此接收所有進(jìn)入光交換10的數(shù)據(jù)。
輸出多路分路器40每個(gè)對應(yīng)N個(gè)輸出WDM光纖48的一個(gè)，可以分離出組合信號(hào)39內(nèi)攜帶的不同波長。在多路分路器40的下游有多達(dá)(n×N)個(gè)單獨(dú)光纖43，一個(gè)對應(yīng)(n×N)個(gè)可能的不同數(shù)據(jù)分組波長的每個(gè)。在每個(gè)單獨(dú)光纖43上可以有一個(gè)輸出SOA42后面跟著輸出波長轉(zhuǎn)換器44?？刂茊卧?0可以用所討論的輸入SOA24相同的方式提供控制信號(hào)給輸出SOA42以便特定波長可以被允許通過或可以被吸收。
允許通過輸出SOA42的每個(gè)信號(hào)可以傳遞給一個(gè)輸出波長轉(zhuǎn)換器44。輸出波長轉(zhuǎn)換器44是可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器。輸出波長轉(zhuǎn)換器44執(zhí)行與輸入波長轉(zhuǎn)換器16相同的功能并且可以轉(zhuǎn)換特定數(shù)據(jù)分組的波長。特別是，輸出波長轉(zhuǎn)換器44可以將光交換10輸出上的數(shù)據(jù)分組波長轉(zhuǎn)換回到數(shù)據(jù)分組在光交換10輸入上所具有的原來波長。在輸出耦合器46上，由控制單元20選擇選擇出的所有波長通過輸出SOA42組成特定輸出WDM光纖48的信號(hào)可以組合和從光交換10沿輸出WDM光纖48傳遞。
平均起來，進(jìn)入輸出多路分路器40的輸入數(shù)量等于來自輸出耦合器46的輸出數(shù)量。可是，該數(shù)量在特定時(shí)間點(diǎn)可以改變，取決于輸出SOA42允許通過的哪個(gè)波長和阻止哪個(gè)波長。如上所述，沿不同輸入WDM光纖12到達(dá)光交換10的數(shù)據(jù)分組可以在光交換10上組合到一個(gè)或幾個(gè)輸出WDM光纖48上。例如，一個(gè)數(shù)據(jù)分組可以沿單一光纖(例如光纖1)到達(dá)光交換10和被分路和選擇用于沿每個(gè)輸出WDM光纖48的輸出。這是聯(lián)播功能數(shù)據(jù)分組的一個(gè)例子。
在現(xiàn)有技術(shù)的交換機(jī)結(jié)構(gòu)中，在耦合器輸出處可能出現(xiàn)瓶頸，例如緩沖器輸出耦合器34，因?yàn)閬碜越M合延遲緩沖器32的輸出可以具有多達(dá)(n×N)個(gè)波長。當(dāng)前交換技術(shù)只能夠在單一光纖上總共32個(gè)波長，這限制了根據(jù)每個(gè)光纖的波長數(shù)量使用的輸入WDM光纖12的數(shù)量?？墒窃趫D1所示的本發(fā)明實(shí)施例中，光交換10可以潛在處理每個(gè)內(nèi)部光纖上的256個(gè)波長。因此，如果每個(gè)輸入WDM光纖12可以處理32個(gè)波長(n)，則N可以等于八(即可以有八個(gè)WDM光纖12)。另外，本發(fā)明的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)因?yàn)閷鬏斔俾释该?，可以按比例放大到每秒大約五到六兆兆比特。本發(fā)明的容量因此取決于和受限制于輸入WDM光纖12和輸出WDM光纖48的容量。可是，即使有每個(gè)光纖32個(gè)波長的限制，輸入WDM光纖12的數(shù)量可以利用本發(fā)明而增加。
圖2a和2b表示本發(fā)明光IP交換路由器結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例。圖2a和2b的實(shí)施例執(zhí)行圖1所示本發(fā)明實(shí)施例相同的功能?？墒牵瑘D2a和2b的實(shí)施例具有減少的元件要求。圖2a和2b所示的本發(fā)明實(shí)施例可以在光交換10輸入上分配單獨(dú)波長給聯(lián)播和廣播功能。與圖1的實(shí)施例相比可以使用更少數(shù)量的輸出SOA42。另外，可調(diào)諧輸出波長轉(zhuǎn)換器44的數(shù)量可以同樣減少。
因?yàn)椴豢偸切枰獜V播和聯(lián)播功能，圖2a和2b所示本發(fā)明實(shí)施例的光IP交換路由器結(jié)構(gòu)可以分配特定波長給這些功能。圖2a和2b的實(shí)施例與圖1的實(shí)施例相比限制了廣播和聯(lián)播功能，因?yàn)椴荒苎厮泄饫w路由所有數(shù)據(jù)分組。廣播和聯(lián)播功能反而根據(jù)單播數(shù)據(jù)分組被分離到輸出信道(在輸出耦合器46之前)?？墒牵@可以由元件成本降低來彌補(bǔ)。專用信道可以分配給廣播和聯(lián)播數(shù)據(jù)分組，因?yàn)樵诮o定時(shí)間內(nèi)通過光交換10傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)中只有大約10％到20％是廣播和聯(lián)播數(shù)據(jù)。
圖2a和2b所示的本發(fā)明實(shí)施例到緩沖器輸出耦合器34為止基本上與圖1所示的實(shí)施例相同。一個(gè)例外是圖2a和2b所示實(shí)施例中輸入波長轉(zhuǎn)換器16必須是可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器。另外，圖2a和2b所示實(shí)施例一般需要比圖1實(shí)施例更多的可使用波長。這些額外波長在圖2a和2b中標(biāo)記為λx+1到λx+m，其中m是選擇滿足廣播和聯(lián)播功能數(shù)據(jù)通量要求的任意數(shù)。光交換10上攜帶的波長總數(shù)量所以是(N×n)＋(m)。
在緩沖器輸出耦合器34的下游圖2a和2b所示實(shí)施例與圖1的實(shí)施例有幾個(gè)不同點(diǎn)。沿輸入WDM光纖12到達(dá)輸入多路分路器14的數(shù)據(jù)分組可以用圖1所討論的方式沿波長光纖15發(fā)送到輸入波長轉(zhuǎn)換器16。可是，圖2a和2b的輸入波長轉(zhuǎn)換器16實(shí)現(xiàn)分配一組波長給正常(單播)IP數(shù)據(jù)分組的額外功能，和分配不同組波長給廣播和聯(lián)播功能數(shù)據(jù)分組。
到達(dá)可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器16的數(shù)據(jù)分組可以因此根據(jù)它們希望的光交換10輸出分配到一個(gè)波長。這可以通過只分配某些不同內(nèi)部波長給每個(gè)輸出WDM光纖48實(shí)現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)分組到達(dá)特定輸出WDM光纖48的所希望光交換10時(shí)，該輸出WDM光纖48之外的波長組之一可以分配給該數(shù)據(jù)分組。如果相同輸出WDM光纖的隨后數(shù)據(jù)分組到達(dá)光交換10，該輸出WDM光纖48之外的另一個(gè)空閑波長組可以分配給隨后數(shù)據(jù)分組，等等。其他方面，圖2a和2b所示的本發(fā)明光交換10實(shí)施例的工作與圖1所示光交換10實(shí)施例所描述的相同。
輸出多路分路器40可以指導(dǎo)每個(gè)數(shù)據(jù)分組(波長)到適當(dāng)?shù)妮敵鯳DM光纖48?？刂茊卧?0可以通過控制信號(hào)給這些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)路由功能以此方式，根據(jù)數(shù)據(jù)分組類型(例如，是否是單播或聯(lián)播/廣播數(shù)據(jù)分組)數(shù)據(jù)分組可以轉(zhuǎn)換為不同波長組，例如單播在1到Nxn而聯(lián)播從x到x＋m，而路由到特定輸出WDM光纖48上。一組波長可以留出用于單播教據(jù)分組，根據(jù)單播數(shù)據(jù)分組所希望的輸出WDM光纖48。類似地，另一個(gè)不同波長組可以保留用于聯(lián)播/廣播業(yè)務(wù)?？偛ㄩL數(shù)量是(Nxn)＋(m)，其中(N×n)個(gè)波長用于單播業(yè)務(wù)而(m)個(gè)波長用于聯(lián)播/廣播業(yè)務(wù)。例如，為單播業(yè)務(wù)，第一輸出WDM光纖48可以分配波長1到n，第二輸出WDM光纖48可以分配波長(n＋1)到(2×n)，等等，直到第N個(gè)輸出WDM光纖48。第N個(gè)輸出WDM光纖48可以分配波長[(N－1)×(n＋1)]到(N×n)。
因此光交換10輸出矩陣可以制造得非常簡單和避免使用另外的輸出SOA 42和輸出可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器44用于單播業(yè)務(wù)的處理。對于聯(lián)播/廣播數(shù)據(jù)分組，x和(x＋m)之間的波長可以分配給數(shù)據(jù)分組和數(shù)據(jù)分組以類似圖1實(shí)施例所討論的方式廣播到所有輸出WDM光纖48。
圖2a和2b也可以包括輸出分路器36下游的多達(dá)N個(gè)子分路器90。子分路器90可以將組合信號(hào)39(該信號(hào)可以包括另外波長λx+1到λx+m)分路成為兩個(gè)信號(hào)，一個(gè)到單播多路分路器70，另一個(gè)到廣播多路分路器72。單播多路分路器70可以從組合信號(hào)90中分離出所有單播波長并且將它們傳遞給固定輸出波長轉(zhuǎn)換器80。類似地，廣播多路分路器72可以濾出廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組波長并且傳遞各自數(shù)據(jù)分組到輸出SOA42。
單播數(shù)據(jù)分組因此可以根據(jù)它們的分配波長直接發(fā)送到它們所希望的輸出WDM光纖48。每個(gè)輸出WDM光纖48具有其分配波長，該波長是允許通過各自單播多路分路器70的唯一波長。從固定輸出波長轉(zhuǎn)換器80輸出的數(shù)據(jù)分組可以通過輸出耦合器46耦合到一起并且作為沿它們各自輸出WDM光纖48的光交換10的輸出傳輸?？刂茊卧?0不需要提供輸入給光交換10的輸出部分來控制單播數(shù)據(jù)分組的路由，因?yàn)樗鼈冊诠饨粨Q10的輸入上已經(jīng)預(yù)先選擇到特定輸出WDM光纖48。通過單播多路分路器70的工作單播數(shù)據(jù)分組可以自動(dòng)路由。單播多路分路器70和廣播多路分路器72可以是只允許某個(gè)波長通過的寬帶濾波器。
圖2a和2b的輸出SOA42和輸出可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器44執(zhí)行與圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例相同的功能。控制單元20可以相同地提供控制信號(hào)輸入給輸出SOA42和輸出波長轉(zhuǎn)換器44以便控制哪個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組被允許通過輸出SOA42。允許通過SOA42的廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組可以使它們的波長由輸出可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器44轉(zhuǎn)換，以避免針對圖1所討論的相同方式的沖突。允許通過輸出SOA42的數(shù)據(jù)分組可以被廣播到每個(gè)輸出WDM光纖48。
圖1和圖2a和2b所示的本發(fā)明實(shí)施例兩者都可以提供互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的透明的光數(shù)據(jù)分組交換。它們兩個(gè)也可以提供交換層上的聯(lián)播和廣播功能。每個(gè)實(shí)施例的光交換10的有源器件可以每次處理一個(gè)波長以減少信道中的串話。
圖3是圖1和圖2a和2b所示本發(fā)明光空分交換機(jī)18的特寫方框圖。波長光纖15進(jìn)入光空分交換機(jī)18并且前進(jìn)通過輸入分路器22，輸入SOA42，和輸出耦合器26，如同圖1部分所討論的。光空分交換機(jī)18的工作可以由前面討論的控制單元20控制。
盡管在此參照說明性實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解說明書僅僅是以舉例方式而不是以限制方式構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，本發(fā)明實(shí)施例細(xì)節(jié)的改變和本發(fā)明的另外實(shí)施例對于參考了該說明書的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。注意，所有這種改變和另外的實(shí)施例都在下面要求的本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光IP交換方法，包括步驟；在一個(gè)光交換機(jī)上接收多個(gè)光數(shù)據(jù)分組，其中每個(gè)數(shù)據(jù)分組具有一個(gè)載荷和報(bào)頭信息；從所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的每個(gè)提取報(bào)頭信息；將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息從光形式轉(zhuǎn)換為電形式；在控制單元處理所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的報(bào)頭信息以產(chǎn)生控制信號(hào)控制通過光交換機(jī)的數(shù)據(jù)分組載荷；以全光方式將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的載荷路由到至少一個(gè)所希望交換機(jī)輸出；將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換回到光形式；和重新組合所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的載荷和報(bào)頭信息用于在來自所述至少一個(gè)所希望交換機(jī)輸出的至少一個(gè)輸出光纖上傳輸。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述路由步驟進(jìn)一步包括在各多路分路器上將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷進(jìn)行多路分路；對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分配一個(gè)內(nèi)部波長；根據(jù)當(dāng)前輸出狀態(tài)將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷傳遞給一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器；在所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器輸出上組合所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷并且將所述組合的多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷廣播到多個(gè)輸出；從所述組合的多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷中選擇一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷通過所述多個(gè)輸出的至少一個(gè)進(jìn)行輸出；使用可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的所述內(nèi)部波長；和將所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷一起多路復(fù)用用于在來自所述多個(gè)輸出的所述至少一個(gè)的輸出光纖上傳輸。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述多路分路步驟進(jìn)一步包括根據(jù)波長對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷進(jìn)行多路分路。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述分配步驟包括將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷中的每個(gè)的原有波長利用波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為所述內(nèi)部波長。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述波長轉(zhuǎn)換器是可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器。
6.權(quán)利要求4的方法，其中所述波長轉(zhuǎn)換器是固定波長轉(zhuǎn)換器。
7.權(quán)利要求4的方法，其中所述內(nèi)部波長是與原有波長相同的波長。
8.權(quán)利要求4的方法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷被分配一個(gè)不同的內(nèi)部波長。
9.權(quán)利要求2的方法，其中所述傳遞步驟進(jìn)一步包括將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分路成為第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷，其中所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)與被分路的數(shù)據(jù)分組載荷相同；和選擇和傳遞被分路的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的所述每個(gè)的所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷之一給所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器之一。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述當(dāng)前輸出狀態(tài)是所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷所述每個(gè)所希望的輸出端口。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述選擇步驟進(jìn)一步包括利用半導(dǎo)體光放大器(SOA)門電路選擇所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷之一。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述分路和所述選擇和傳遞步驟出現(xiàn)在一個(gè)光空分交換機(jī)上。
13.權(quán)利要求2的方法，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器是光纖延遲線緩沖器。
14.權(quán)利要求2的方法，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器之一提供零延遲。
15.權(quán)利要求2的方法，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器之一提供一個(gè)或幾個(gè)單位遞增的延遲。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述一個(gè)或幾個(gè)單位遞增等于所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的平均尺寸。
17.權(quán)利要求2的方法，其中所述組合步驟進(jìn)一步包括將所有所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷組合成為單一組合的輸出信號(hào)。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述單一組合的輸出信號(hào)是被廣播到所述多個(gè)輸出，用于提供廣播和聯(lián)播能力、IP話音和視頻點(diǎn)播。
19.權(quán)利要求17的方法，其中所述選擇步驟包括根據(jù)波長多路分路所述組合的輸出信號(hào)。
20.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一轉(zhuǎn)換步驟進(jìn)一步包括利用多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換來自所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息。
21.權(quán)利要求20的方法，其中所述控制單元進(jìn)一步包括控制所述控制單元功能的軟件指令。
22.權(quán)利要求20的方法，其中所述控制單元根據(jù)報(bào)頭信息提供控制信號(hào)以控制通過所述光交換機(jī)的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的路由。
23.權(quán)利要求1的方法，其中所述第二轉(zhuǎn)換步驟進(jìn)一步包括利用多個(gè)電光轉(zhuǎn)換器將提取的報(bào)頭信息從電形式轉(zhuǎn)換為光形式。
24.權(quán)利要求1的方法，其中所述接收步驟進(jìn)一步包括在光交換機(jī)上接收沿一個(gè)或幾個(gè)輸入光纖的多個(gè)數(shù)據(jù)分組。
25.權(quán)利要求24的方法，其中所述光交換機(jī)是波分復(fù)用(WDM)交換路由器和其中所述一個(gè)或幾個(gè)輸入光纖和所述至少一個(gè)輸出光纖是WDM光纖。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的一個(gè)或幾個(gè)沿所述一個(gè)或幾個(gè)輸入光纖在所述光交換機(jī)上接收，并且沿多個(gè)不同輸出光纖從所述光交換機(jī)傳輸。
27.權(quán)利要求1的方法，其中所述光交換機(jī)獨(dú)立于所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳輸速率。
28.一種光IP交換路由器，包括多個(gè)輸入多路分路器，用于接收多個(gè)光數(shù)據(jù)分組并且對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的載荷進(jìn)行多路分路；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，用于將來自所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換為電形式；一個(gè)控制單元，用于處理所述轉(zhuǎn)換后的報(bào)頭信息并且產(chǎn)生控制信號(hào)以控制通過所述光IP交換路由器的數(shù)據(jù)分組載荷路由；多個(gè)輸入波長轉(zhuǎn)換器，用于對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分配一個(gè)內(nèi)部波長；多個(gè)光空分交換機(jī)，用于根據(jù)當(dāng)前輸出狀態(tài)路由所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)到一個(gè)或幾個(gè)耦合器，所述一個(gè)或幾個(gè)耦合器用于將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的所述每個(gè)的至少一個(gè)耦合和路由到一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器；一個(gè)緩沖器耦合器，用于將來自所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷組合成為一個(gè)組合的輸出；一個(gè)輸出分路器，用于廣播所述組合的輸出到多個(gè)輸出信道；所述多個(gè)輸出信道每個(gè)的一個(gè)輸出多路分路器，用于對所述廣播的組合輸出進(jìn)行多路分路；多個(gè)輸出SOA，用于從所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷中選擇一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷用于通過所述多個(gè)輸出信道至少一個(gè)傳輸；多個(gè)可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組的所述內(nèi)部波長；多個(gè)電光轉(zhuǎn)換器，用于所述電形式報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換回到光形式，將所述報(bào)頭信息與各自的數(shù)據(jù)分組載荷再次組合；和多個(gè)多路復(fù)用器，用于將所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組一起多路復(fù)用，在輸出光纖上所述多個(gè)輸出信道所述至少一個(gè)上傳輸。
29.權(quán)利要求28的路由器，其中所述多路分路器根據(jù)波長對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷多路分路。
30.權(quán)利要求28的路由器，其中所述輸入波長轉(zhuǎn)換器分配不同內(nèi)部波長給所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)。
31.權(quán)利要求28的路由器，其中所述多個(gè)輸入波長轉(zhuǎn)換器是可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器。
32.權(quán)利要求28的路由器，其中所述多個(gè)輸入波長轉(zhuǎn)換器是固定波長轉(zhuǎn)換器。
33.權(quán)利要求28的路由器，其中所述多個(gè)光空分交換機(jī)每個(gè)包括多個(gè)輸入分路器，用于將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分路成為第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷，其中所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)與被分路的數(shù)據(jù)分組載荷相同；和多個(gè)輸入SOA，用于選擇和傳遞被分路的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷之一給所述一個(gè)或幾個(gè)耦合器之一。
34.權(quán)利要求28的路由器，其中所述當(dāng)前輸出狀態(tài)是所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的所述每個(gè)所希望的輸出端口。
35.權(quán)利要求28的路由器，其中所述控制單元進(jìn)一步包括控制所述控制單元功能的軟件指令。
36.權(quán)利要求28的路由器，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器是光纖延遲線緩沖器。
37.權(quán)利要求28的路由器，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器提供零延遲。
38.權(quán)利要求28的路由器，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器之一提供一個(gè)或幾個(gè)單位遞增的延遲。
39.權(quán)利要求38的路由器，其中所述一個(gè)或幾個(gè)單位遞增等于所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的平均尺寸。
40.權(quán)利要求28的路由器，其中所述光IP交換路由器獨(dú)立于所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳輸速率。
41.權(quán)利要求28的路由器，其中所述IP交換路由器提供廣播和聯(lián)播能力、IP語音和視頻點(diǎn)播。
42.一種光IP路由器交換方法利用波長域多路復(fù)用提供聯(lián)播和廣播功能，包括步驟在光交換機(jī)上接收多個(gè)光數(shù)據(jù)分組，其中每個(gè)數(shù)據(jù)分組具有一個(gè)載荷和報(bào)頭信息；從所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的每個(gè)提取報(bào)頭信息；將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息從光形式轉(zhuǎn)換為電形式；在控制單元上處理所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息以產(chǎn)生控制信號(hào)控制通過光交換機(jī)的數(shù)據(jù)分組載荷路由；將來自所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的載荷通過光交換機(jī)以全光方式路由到至少一個(gè)所希望交換機(jī)輸出上，根據(jù)該載荷是否是單播數(shù)據(jù)分組載荷或廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷；將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換回到光形式；和再次組合所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的載荷和報(bào)頭信息，用于在至少一個(gè)輸出光纖上從所述至少一個(gè)所希望交換機(jī)輸出傳輸。
43.權(quán)利要求42的方法，其中所述路由步驟進(jìn)一步包括在多個(gè)多路分路器上將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷進(jìn)行多路分路；根據(jù)所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的所述每個(gè)是否是單播數(shù)據(jù)分組載荷或廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分配一個(gè)內(nèi)部波長；根據(jù)當(dāng)前輸出狀態(tài)將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)傳遞給一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器；在所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器輸出上組合所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷并且將所述組合的多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷廣播到多個(gè)輸出信道；從所述組合的多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷中選擇一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷通過所述多個(gè)輸出信道的至少一個(gè)進(jìn)行輸出；從所述組合的多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷中選擇一個(gè)或多個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷通過所述多個(gè)輸出信道中的至少一個(gè)利用多個(gè)輸出SOA輸出；使用可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷的所述內(nèi)部波長；和將所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)單播數(shù)據(jù)分組載荷與所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷一起多路復(fù)用，用于從所述多個(gè)輸出信道的所述至少一個(gè)在輸出光纖上傳輸。
44.權(quán)利要求43的方法，其中所述多路分路步驟進(jìn)一步包括根據(jù)波長對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷進(jìn)行多路分路。
45.權(quán)利要求43的方法，其中所述分配步驟包括利用可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷每個(gè)的原有波長轉(zhuǎn)換為所述內(nèi)部波長，和其中所述內(nèi)部波長對于單播教據(jù)分組載荷和對于廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷是唯一的。
46.權(quán)利要求43的方法，其中所述傳遞步驟進(jìn)一步包括將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分路成為第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷，其中所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)與被分路的數(shù)據(jù)分組載荷相同；和選擇和傳遞被分路的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷所述每個(gè)的所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷之一給所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器之一。
47.權(quán)利要求46的方法，其中所述當(dāng)前輸出狀態(tài)是所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷所述每個(gè)所希望的輸出端口。
48.權(quán)利要求46的方法，其中所述選擇步驟進(jìn)一步包括利用半導(dǎo)體光放大器(SOA)門電路選擇所述第二多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷之一。
49.權(quán)利要求48的方法，其中所述分路和所述選擇和傳遞步驟出現(xiàn)在一個(gè)光空分交換機(jī)上。
50.權(quán)利要求43的方法，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器是光纖延遲線緩沖器。
51.權(quán)利要求42的方法，其中所述第一轉(zhuǎn)換步驟進(jìn)一步包括利用多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換來自所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息；和其中所述第二轉(zhuǎn)換步驟進(jìn)一步包括利用多個(gè)電光轉(zhuǎn)換器將提取的報(bào)頭信息從電形式轉(zhuǎn)換為光形式。
52.權(quán)利要求51的方法，其中所述控制單元進(jìn)一步包括控制所述控制單元功能的軟件指令。
53.權(quán)利要求51的方法，其中所述控制單元根據(jù)報(bào)頭信息提供控制信號(hào)以控制通過所述光交換機(jī)的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的路由。
54.權(quán)利要求42的方法，其中所述接收步驟進(jìn)一步包括在光交換機(jī)上接收沿一個(gè)或幾個(gè)輸入光纖的多個(gè)數(shù)據(jù)分組。
55.權(quán)利要求54的方法，其中所述光交換機(jī)是波分復(fù)用(WDM)交換路由器，并且其中所述一個(gè)或幾個(gè)輸入光纖和所述至少一個(gè)輸出光纖是WDM光纖。
56.權(quán)利要求55的方法，其中所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的一個(gè)或幾個(gè)沿所述一個(gè)或幾個(gè)輸入光纖在所述光交換機(jī)上接收，并且沿多個(gè)不同輸出光纖從所述光交換機(jī)傳輸。
57.一種光IP交換路由器利用波長域多路復(fù)用提供聯(lián)播和廣播功能，包括多個(gè)輸入多路分路器，用于接收多個(gè)光數(shù)據(jù)分組并且對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的載荷進(jìn)行多路分路；多個(gè)光電轉(zhuǎn)換器，用于將來自所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組每個(gè)的報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換為電形式；一個(gè)控制單元，用于處理所述轉(zhuǎn)換后的報(bào)頭信息并且產(chǎn)生控制信號(hào)以控制通過所述光IP交換路由器的數(shù)據(jù)分組載荷路由；多個(gè)輸入可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器，用于根據(jù)所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組的所述每個(gè)是否是單播數(shù)據(jù)分組或廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)分配一個(gè)內(nèi)部波長；多個(gè)光空分交換機(jī)，用于根據(jù)當(dāng)前輸出狀態(tài)將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的每個(gè)路由到一個(gè)或幾個(gè)耦合器，所述一個(gè)或幾個(gè)耦合器用于將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的所述每個(gè)的至少之一耦合和路由到一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器之一；一個(gè)緩沖器耦合器，用于將所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組組合成為來自所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器的組合的輸出；一個(gè)輸出分路器，用于將所述組合的輸出廣播到多個(gè)輸出信道；一個(gè)用于所述多個(gè)輸出信道每個(gè)的單播多路分路器，用于將所述廣播的組合輸出多路分路成為一個(gè)或幾個(gè)單播數(shù)據(jù)分組載荷；多個(gè)固定波長轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換所述一個(gè)或幾個(gè)單播數(shù)據(jù)分組載荷的波長；一個(gè)用于所述多個(gè)輸出信道每個(gè)的廣播多路分路器，用于從所述廣播組合輸出中多路分路出一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷；多個(gè)輸出SOA’，用于從所述一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷中選擇一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷，用于通過所述多個(gè)輸出信道至少一個(gè)傳輸；多個(gè)可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播數(shù)據(jù)分組載荷的所述內(nèi)部波長；多個(gè)電光轉(zhuǎn)換器，用于將所述電形式報(bào)頭信息轉(zhuǎn)換回到光形式，以將所述報(bào)頭信息與其各自數(shù)據(jù)分組載荷重新組合；和一個(gè)用于所述多個(gè)輸出信道每個(gè)的多路復(fù)用器，用于將所述選擇出的一個(gè)或幾個(gè)廣播/聯(lián)播教據(jù)分組載荷與一個(gè)或幾個(gè)單播數(shù)據(jù)分組一起多路復(fù)用，以在一個(gè)輸出WDM光纖上的所述多個(gè)輸出信道的至少一個(gè)上傳輸。
58.權(quán)利要求57的路由器，其中所述多路分路器根據(jù)波長對所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷進(jìn)行多路分路。
59.權(quán)利要求57的路由器，其中所述控制單元進(jìn)一步包括控制所述控制單元功能的軟件指令。
60.權(quán)利要求57的路由器，其中所述控制單元根據(jù)報(bào)頭信息提供控制信號(hào)以控制通過所述IP交換路由器的所述多個(gè)數(shù)據(jù)分組載荷的路由。
61.權(quán)利要求57的路由器，其中所述一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器是光纖延遲線緩沖器。
全文摘要
公開了一種用于在完全在光域交換數(shù)據(jù)分組的光互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議交換方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的方法包括步驟:在光交換機(jī)上接收多個(gè)數(shù)據(jù)分組,和提取每個(gè)數(shù)據(jù)分組的報(bào)頭信息用于在控制單元上處理。該數(shù)據(jù)分組可以在各多路分路器上被多路分路,和每個(gè)數(shù)據(jù)分組被分配了不同的內(nèi)部波長。本發(fā)明方法可以將每個(gè)數(shù)據(jù)分組根據(jù)當(dāng)前輸出狀態(tài)路由到一個(gè)或幾個(gè)延遲緩沖器。該數(shù)據(jù)分組可以組合成為來自延遲緩沖器的單一輸出,并且廣播給多個(gè)輸出信道。本發(fā)明的方法可以選擇一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)分組通過至少一個(gè)輸出信道進(jìn)行輸出并且利用可調(diào)諧波長轉(zhuǎn)換器將選擇出的數(shù)據(jù)分組的所分配內(nèi)部波長轉(zhuǎn)換為它們原有的波長。所選擇出的數(shù)據(jù)分組可以被一起多路復(fù)用以在輸出波分多路復(fù)用(WDM)光纖上傳輸。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1332546SQ0112592
公開日2002年1月23日 申請日期2001年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月8日
發(fā)明者葛安(音譯), 拉克施曼·S.·塔米爾 申請人:阿爾卡塔爾公司