專利名稱：基于信息流分類模型的分級交換光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于信息流分類模型的分級交換光交叉節(jié)點的結(jié)構(gòu)，可用于大容量主干網(wǎng)絡(luò)，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。
光交叉連接節(jié)點是波長路由WDM光傳送網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備。為了以盡可能低的成本和盡可能靈活的方式構(gòu)建光通信主干網(wǎng)絡(luò)，光節(jié)點的建立必須緊密結(jié)合在網(wǎng)上傳送的信息流的特點，使得信息流能以較靈活的方式和較低的成本在主干網(wǎng)上傳送。
目前，已有多種光交叉連接節(jié)點結(jié)構(gòu)的報道。在文獻“Advanced photonicswitching technology for communications”(M.Fujiwara.IEICE Trans.Commun.1995，E78-B(5)644-653)中，提出了混合光交叉連接結(jié)構(gòu)，但未對節(jié)點的各個部分的功能作任何說明。在文獻“Hierarchical optical path cross-connectsystems for large scale WDM networks”(K.Harada，K.Shimizu，and T.Kudouet a1.1999，OFC’99，WM55-1356-358)中，提出了兩級交叉連接節(jié)點結(jié)構(gòu)，處理單位分別為波分復用帶和波長信道。這些交叉節(jié)點處理業(yè)務(wù)的粒度范圍不夠?qū)挘话愣即嬖诮粨Q粒度不夠細這一不足，不能很好的適應(yīng)多種信息流的傳輸和上下路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于信息流分類模型的分級交換光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu)，增大交換業(yè)務(wù)范圍，處理業(yè)務(wù)的粒度更細，適應(yīng)未來骨干網(wǎng)上信息流的傳輸和上下路要求。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明基于在主干網(wǎng)上傳送的信息流的特點，以及其流經(jīng)交換節(jié)點時的特點，包括傳輸速率、波長的變換和匹配、信包的分拆和組裝、上下路關(guān)系等，提出一種信息流的分類模型。基于這種分類模型，并綜合了空分交換(SDS)、波長交換(WDS)和時分復用交換(OTDM)的特點，設(shè)計了一種分級光交叉連接節(jié)點結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的這種基于信息流分類模型的分級交換光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu)分為三級交換，空分交換級SDS、波長交換級WDS和光時分交換級OTDM。對不同級的信息流給出相應(yīng)的光交換方式。具體的說來，對光纖級的業(yè)務(wù)Tb-f在第一級空分交換級得到交換，波長級業(yè)務(wù)Tb-s1，Tb-r1，Tadd1，Tdrop1在第二級波長交換級得到交換，低于波長信道速率的業(yè)務(wù)Tb-s2，Tb-r2，Tadd2，Tdrop2在第三級光時分交換級得到交換。其中Tb-f為經(jīng)空分交換直接傳向下一個節(jié)點的業(yè)務(wù)量，Tb-s為在該節(jié)點需要進行拆包和重新組包的業(yè)務(wù)量，Tb-s1為Tb-s中波長級的業(yè)務(wù)量，Tb-s2為Tb-s中邏輯信道(時隙)級的業(yè)務(wù)量，Tb-r為在該節(jié)點需要再生的業(yè)務(wù)量，Tb-r1為Tb-r中波長級的業(yè)務(wù)量，Tb-r2為Tb-r中邏輯信道級的業(yè)務(wù)量，Tadd1為波長級的上路業(yè)務(wù)量，Tadd2為邏輯信道級的上路業(yè)務(wù)量，Tdrop1為波長級的下路業(yè)務(wù)量，Tdrop2為邏輯信道級的下路業(yè)務(wù)量。
每根輸入光纖通過1×2光開關(guān)分為兩路，一路通向空分交換級，經(jīng)過空分交換輸出，另一路經(jīng)過波分解復用器，經(jīng)解復用后，在某個或某些特定波長信道上下路，某個特定波長信道通向時分交換級，而剩下其它波長信道通向波長交換級交換后輸出，時分交換級中部分邏輯信道上下路(低于波長級速率)，時分交換級的輸出同波長交換級的輸出一起通向波分復用器，復用后的輸出同空分交換級輸出一起通向光開光，最后連接到輸出光纖。
本發(fā)明提出的光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu)可交換光纖級、波長級以及邏輯信道級多種類型的業(yè)務(wù)流。不同類型的信息流流經(jīng)不同的交換級得到交換，從而使得信息流能以更低的成本和更靈活的方式在超大容量主干網(wǎng)上傳送。同其它交叉節(jié)點相比，可交換業(yè)務(wù)的范圍明顯增大，可很好的適應(yīng)未來骨干網(wǎng)上信息流的傳輸和上下路。
其中Ttotal為光交叉節(jié)點的吞吐量，Tadd為節(jié)點上路業(yè)務(wù)量，Tadd1為波長級的上路業(yè)務(wù)量，Tadd2為邏輯信道級的上路業(yè)務(wù)量，Tin為流進該節(jié)點的業(yè)務(wù)量，Tbypass為在該節(jié)點旁路的業(yè)務(wù)量，Tdrop為在該節(jié)點下路的業(yè)務(wù)量，Tdrop1為波長級的下路業(yè)務(wù)量，Tdrop2為邏輯信道級的下路業(yè)務(wù)量，Tb-f為經(jīng)空分交換直接傳向下一個節(jié)點的業(yè)務(wù)量，Tb-s為在該節(jié)點需要進行拆包和重新組包的業(yè)務(wù)量，Tb-s1為Tb-s中波長級的業(yè)務(wù)量，Tb-s2為Tb-s中邏輯信道級的業(yè)務(wù)量，Tb-r為在該節(jié)點需要再生的業(yè)務(wù)量，Tb-r1為Tb-r中波長級的業(yè)務(wù)量，Tb-r2為Tb-r中邏輯信道級的業(yè)務(wù)量。
圖2為本發(fā)明分級交叉光節(jié)點的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
如圖2所示，本發(fā)明分級交叉光節(jié)點的結(jié)構(gòu)包括空分交換級SDS，波長交換級WDS和光時分交換級OTDM，不同的信息流在不同的交換級完成交換，Tb-f在第一級進行空分交換，Tb-s1，Tb-r1，Tadd1，Tdrop1在第二級完成波分交換，低于一個波長信道速率的Tb-s2，Tb-r2，Tadd2，Tdrop2在第三級完成光時分交換。
圖3為本發(fā)明2×2分級交叉光節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3中，輸入光纖通過1×2光開關(guān)SW1分為兩路，一路連接空分交換級SDS，經(jīng)過空分交換輸出，另一路經(jīng)波分解復用器連接時分交換級OTDM和波長交換級WDS，時分交換級的輸出同波長交換級的輸出一起連接波分復用器，波分復用器的輸出同空分交換級輸出一起經(jīng)光開光SW2連接到輸出光纖。
設(shè)節(jié)點可處理的吞吐量為Ttotal，包括進入節(jié)點的信息流Tin和本節(jié)點上路的信息流Tadd，單個波長信道數(shù)據(jù)率為R(時分復用后，單個波長信道的速率可達到2.5Gb/s，10Gb/s，甚至達到40Gb/s～100Gb/s)，進出節(jié)點的工作光纖數(shù)為N(這里沒有考慮用作網(wǎng)絡(luò)自愈保護的光纖)，M為單根光纖的復用波長數(shù)目。于是有Ttotal＝Tin+Tadd＝R·N·M+Tadd(1)而且進入節(jié)點的信息流僅有部分需要在本地節(jié)點下路，令其為Tdrop，其余的原則上都只是流經(jīng)該節(jié)點而不用本地下路的信息流Tbypass。據(jù)估計，在任意一個節(jié)點下路并需要節(jié)點進行處理的信息量約占進入該節(jié)點總信息量的25％～50％，于是有Tin＝Tdrop+Tbypass(2)為了更有效地利用光纖的帶寬資源，大部分的Tbypass信息將經(jīng)過空分交換模塊后直接傳向下一個節(jié)點，可令其為Tb-f，而其余流經(jīng)節(jié)點的信息將分成兩部分1)重組包信息。它們在節(jié)點下路至相應(yīng)處理模塊，分拆成速率較低的信包，并與該節(jié)點本地上路信號Tadd重新組包，再傳送到下一個節(jié)點，令這些信息流為Tb-s；2)再生信息。在經(jīng)過長距離的傳輸后，由于光纖的非線性效應(yīng)、色散、EDFA的ASE噪聲的積累、光纖放大器的增益非平坦效應(yīng)和OXC中的串擾等因素的影響，一些光信號需要進行再生和整形，因此，也需要從本地節(jié)點的空分交換模塊下路，進入相應(yīng)的光信號再生模塊進行再生。令這些信息流為Tb-r。于是可以得到Tbypass＝Tb-s+Tb-r+Tb-f(3)在實際的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中，某一個節(jié)點在任一個通過它的光連接鏈路中處于什么位置是不確定的，因此，每一個節(jié)點都必須具有可選擇的光信號再生功能。即利用光信號性能監(jiān)測模塊對進入節(jié)點的光信號進行性能監(jiān)測，判斷該信號是否需要進行再生。如果需要再生和整形，則進入相應(yīng)的光再生模塊，否則，將直通而討。
另外，上下路信息流(Tadd、Tdrop)既有波長級的，也有邏輯信道級的。需要在光域重新拆包、組包的信息流Tb-s和需要再生處理的信息流Tb-r也可以分為波長級和邏輯信道級兩部分信息流。即有下面的等式Tadd＝Tadd1+Tadd2(4)Tdrop＝Tdrop1+Tdrop2(5)Tb-s＝Tb-s1+Tb-s2(6)其中，Tb-s1，Tb-r1，Tadd1，Tdrop1為波長級信息流，Tb-s2，Tb-r2，Tadd2，Tdrop2為邏輯信道級信息流。
綜上所述，根據(jù)需要進行的處理方式，進入節(jié)點的總信息流Tin可以分為以下兩個部分1)目的地為本地節(jié)點的信息Tdrop，約占總信息流的25～50％；2)流經(jīng)節(jié)點的信息Tbypass，約占總信息流的50～75％。在這些信息流Tbypass中，包括不用經(jīng)過任何處理的信息流Tb-f，需要拆包和重新組包的信息流Tb-s，以及需要在該節(jié)點進行光信號再生的信息流Tb-r，信息流分類模型如

圖1所示。
針對以上信息流的特點，就可以利用光交換技術(shù)的特點，設(shè)計出相應(yīng)的分級光交叉連接設(shè)備，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，2×2實例結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。
在圖2中，輸入中一部分直接通向空分交換級SDS，另一部分通向波長交換級WDS，一部分波長信道直接上下路，一部分波長信道通向時分交換級OTDM，剩下波長信道通向波分交換矩陣，時分交換級的輸出同波分交換級的輸出合路，最后同空分交換級輸出合路到輸出。
在圖3中，每根輸入光纖通過1×2光開關(guān)SW1分為兩路，一路通向空分交換級SDS，經(jīng)過空分交換輸出，另一路經(jīng)過波分解復用器，經(jīng)解復用后，在某個或某些特定波長信道上下路，某個特定波長信道通向時分交換級OTDM，而剩下其它波長信道通向波長交換級WDS交換后輸出，時分交換級OTDM中部分邏輯信道上下路(低于波長級速率)，時分交換級的輸出同波長交換級的輸出一起通向波分復用器，復用后的輸出同空分交換級輸出一起通向光開光SW2，最后連接到輸出光纖。
在第一級-空分交換級SDS，流進、流出和上下路的信息流將以光纖信道(數(shù)據(jù)率為R×M)為單位進行交換和路由，這些信息流包括Tin、Tout、Tadd和Tdrop。
在第二級-波長交換級WDS，所有流入和流出的信息流將以波長信道(數(shù)據(jù)率為R)為單位進行路由、交換和處理，這些信息流包括Tdrop1、Tadd1、Tb-s和Tb-r1。所要進行的處理包括對Tdrop1和Tb-s1的波分復用和分組拆包，對Tb-s1和Tadd1、的組包和波分解復用，以及對Tb-r1的信號再生。
在第三級-光時分復用級OTDM，所要處理的信息流的數(shù)據(jù)率將小于波長信道數(shù)據(jù)率。這些信息流包括本地上下路的信息流Tadd2和Tdrop2，需要以邏輯信道為單位進行交換的過往信息流包括需要拆包和重新組包的信息流 Tb-s2，以及需要在該節(jié)點進行光信號再生的信息流Tb-r2。
流入交叉節(jié)點的信息流Tin通過如圖3所示的開關(guān)SW1時開始分流，Tb-f直接在第一級空分交換級SDS交換，交換后在部分端口輸出，而Tdrop，Tb-r，Tb-s通過開關(guān)SW1進入波長解復用器，分解為各個波長信道，Tdrop1直接下路，Tb-r1和Tb-s1通過相應(yīng)的處理后再在第二級波長交換級WDS交換，最后通過復用器進入輸出光纖，而邏輯信道級的信息流Tdrop2，Tb-r2，Tb-s2在第三級光時分交換級OTDM得到交換處理，Tdrop2流向電設(shè)備終端，Tb-r2，Tb-s2經(jīng)過處理交換后重新組合為波長級的信息流，再通過波分復用器進入輸出光纖，對于Tadd2先通過光時分交換級組合為波長級信息流，同Tadd1一起再通過波分復用器進入輸出光纖，至此，各種類型信息流得到了相應(yīng)的交換和處理。
到目前為止，商用化WDM的波長信道數(shù)已經(jīng)可以達到80，再假設(shè)工作光纖數(shù)目為50，單信道數(shù)據(jù)率為40Gb/s，則以上設(shè)計的分級光交叉連接設(shè)備可以處理的信息容量將達到160Tb/s，特別適用于未來寬帶光傳送通信網(wǎng)絡(luò)的需要。相應(yīng)的技術(shù)還在急劇發(fā)展之中，因此，可以預(yù)言，分級交叉連接設(shè)備可以處理的信息容量還可以隨著單元技術(shù)的發(fā)展而增加。
權(quán)利要求
1.一種基于信息流分類模型的分級交換光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于包括空分交換級SDS，波長交換級WDS和光時分交換級OTDM，輸入光纖通過光開關(guān)SW1分為兩路，一路連接空分交換級SDS，經(jīng)過空分交換輸出，另一路經(jīng)波分解復用器連接時分交換級OTDM和波長交換級WDS，時分交換級的輸出同波長交換級的輸出一起連接波分復用器，波分復用器的輸出同空分交換級輸出一起經(jīng)光開光SW2連接到輸出光纖，不同的信息流在不同的交換級完成交換，Tb-f在第一級進行空分交換，Tb-s1，Tb-r1，Tadd1，Tdrop1在第二級完成波分交換，低于一個波長信道速率的Tb-s2，Tb-r2，Tadd2，Tdrop2在第三級完成光時分交換，其中Tb-f為經(jīng)空分交換直接傳向下一個節(jié)點的業(yè)務(wù)量，Tb-s為在該節(jié)點需要進行拆包和重新組包的業(yè)務(wù)量，Tb-s1為Tb-s中波長級的業(yè)務(wù)量，Tb-s2為Tb-s中邏輯信道級的業(yè)務(wù)量，Tb-r為在該節(jié)點需要再生的業(yè)務(wù)量，Tb-r1為Tb-r中波長級的業(yè)務(wù)量，Tb-r2為Tb-r中邏輯信道級的業(yè)務(wù)量，Tadd1為波長級的上路業(yè)務(wù)量，Tadd2為邏輯信道級的上路業(yè)務(wù)量，Tdrop1為波長級的下路業(yè)務(wù)量，Tdrop2為邏輯信道級的下路業(yè)務(wù)量。
全文摘要
一種基于信息流分類模型的分級交換光交叉節(jié)點結(jié)構(gòu),基于在主干網(wǎng)上傳送的信息流的特點,以及其流經(jīng)交換節(jié)點時的特點,包括傳輸速率、波長的變換和匹配、信包的分拆和組裝、上下路關(guān)系等,提出了一種信息流的分類模型。基于這種分類模型設(shè)計的分級光交叉連接節(jié)點結(jié)構(gòu)分為三級交換,分別為空分、波長及光時分交換,不同類型的信息流流經(jīng)不同的交換級得到交換,從而使得信息流能以更低的成本和更靈活的方式在超大容量主干網(wǎng)上傳送。本發(fā)明這種分級光交叉連接設(shè)備十分適用于未來大容量主干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
文檔編號H04Q3/52GK1423447SQ0215501
公開日2003年6月11日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者劉華, 陳春風, 宣學雷, 趙煥東, 曾慶濟 申請人:上海交通大學