專利名稱：高低雙速率等級嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高低雙速率等級嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，適用于光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
用N×N表示電交叉芯片的交換端口規(guī)模，表示N個輸入端口和N個輸出端口，以及任意輸入和輸出端口之間的無阻塞交叉連接。每端口的接口速率用G表示。電交叉連接芯片的總?cè)萘坑肗G表示(單位Gbps)。例如一個規(guī)模為64×64的電交叉芯片，每端口速率G＝2.5Gbps，總?cè)萘繛?60Gbps。
節(jié)點設(shè)備的更大規(guī)模和更大容量的需求已經(jīng)大大超出了單個電交叉芯片的處理能力，需要使用多個芯片，通過一定的方式組成無阻塞的擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)。三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式是一種常用的擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)，CLOS是人名，三級CLOS網(wǎng)絡(luò)是由CLOS發(fā)明的一種網(wǎng)絡(luò)(C.Clos，A study of no blocking switching networks，Bell System Tech.J.，Vol.32，No.2，Mar.1953，pp.406-424)。常規(guī)三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式是第一級使用R個N×(2N-1)矩陣開關(guān)，第二級用2N-1個R×R矩陣開關(guān)，第三級用R個(2N-1)×N矩陣開關(guān)。擴(kuò)展后的總?cè)萘渴荖R×NR(擴(kuò)展R倍)，可以實現(xiàn)嚴(yán)格的無阻塞交換結(jié)構(gòu)。
另一方面，電交叉芯片還能處理低于端口速率的通道(用g表示)的交換，顯然，G＞＞g，例如g＝51Mbps，相當(dāng)于STS-1速率等級。但是，上述常規(guī)的三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式擴(kuò)展的交換結(jié)構(gòu)，是針對單速率等級的矩陣開關(guān)的擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)，只能保證高速率等級G的嚴(yán)格無阻塞，并不能保證低速率等級g的嚴(yán)格無阻塞。
為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明提出了一種高低雙速率等級的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，在常規(guī)三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式的基礎(chǔ)上，通過增加少量的電交叉芯片，按照給定的方式連接，可以實現(xiàn)高低兩種速率等級的交換結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格無阻塞性擴(kuò)展。
本發(fā)明提出的高低雙速率等級的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，由光纖和高低雙等級速率的矩陣開關(guān)(電交叉芯片)組成，高低雙等級速率的矩陣開關(guān)為同時處理基于高速率通道(常指端口)G和低速率通道g的矩陣開關(guān)，其規(guī)模用端口數(shù)描述，如N×N表示N個輸入端口和N個輸出端口，以及任意端口之間的無阻塞交叉連接；N×M表示N個輸入端口和M個輸出端口，以及任意端口之間的無阻塞交叉連接。
在高低雙等級速率的矩陣開關(guān)中，每個高速率等級G的通道(端口)中，最多包含有K個低速率等級g的通道?？梢蕴摂M地基于低速率等級，構(gòu)造一個虛擬的三級CLOS網(wǎng)絡(luò)。其中，第一級用R個NK×(2NK-1)低速率等級g的矩陣開關(guān)，第三級用R個(2NK-1)×NK低速率等級g的矩陣開關(guān)，第二級用(2NK-1)個R×R低速率等級g的矩陣開關(guān)。此時能夠保證低速率等級的嚴(yán)格無阻塞。
但是，實際上，沒有諸如NK×(2NK-1)等規(guī)格的低速率等級g的矩陣開關(guān)。在上述嚴(yán)格無阻塞的低速率等級的交換結(jié)構(gòu)中，將低速率等級的開關(guān)進(jìn)行適當(dāng)合并，例如，每K個R×R低速率等級g的矩陣開關(guān)為一組，合并為一個RK×RK低速率等級g的矩陣開關(guān)，實際上是一個R×R高速率等級G的矩陣開關(guān)。合并后的結(jié)果是，第一級可以用R個N×2N高速率等級G的矩陣開關(guān)最小代替，第三級可以用R個2N×N高速率等級G的矩陣開關(guān)最小代替，第二級可以用2N個R×R高速率等級G的矩陣開關(guān)最小代替。由此而得到的三級交換結(jié)構(gòu)能夠同時滿足高低雙速率的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展。
本發(fā)明在三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式的基礎(chǔ)上，通過增加少量的矩陣開關(guān)，即第一級由R個N×(2N-1)矩陣開關(guān)增加為R個N×2N高速率等級G的矩陣開關(guān)，第二級由2N-1個R×R矩陣開關(guān)增加為2N個R×R高速率等級G的矩陣開關(guān)，第三級由R個(2N-1)×N矩陣開關(guān)增加為R個2N×N高速率等級G的矩陣開關(guān)，三級矩陣開關(guān)按照CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式互連，即實現(xiàn)了高低雙速率等級的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中第一級和第三級的輸入和輸出端口數(shù)目為互補(bǔ)，因此，可以將第一級的一個矩陣開關(guān)和第三級的一個矩陣開關(guān)合并為一個第一級和第三級共用的矩陣開關(guān)，成為一種折疊的擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)，按此連接方式，可以同時保證高低雙速率等級的交換結(jié)構(gòu)擴(kuò)展后的嚴(yán)格無阻塞性。
本發(fā)明以常規(guī)三級CLOS網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以較小的代價、較低的成本克服了常規(guī)三級CLOS網(wǎng)絡(luò)的缺點，不僅保證高速率等級的嚴(yán)格無阻塞，還能保證低速率等級的嚴(yán)格無阻塞，實現(xiàn)了高低雙速率等級的超大規(guī)模、超大容量的無阻塞交換。
如附

圖1所示，第一級使用R個N×2N矩陣開關(guān)，第二級用2N個R×R矩陣開關(guān)，第三級用R個2N×N矩陣開關(guān)。
附圖2為高低雙等級速率的矩陣開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
如附圖2所示，高低雙等級速率的R×R矩陣開關(guān)同時處理基于高速率通道(指端口)G和低速率通道g；對外端口為高速率等級，每個高速率等級大通道中最多含K個低速率等級小通道。
附圖3為虛擬的基于低速率等級g的三級網(wǎng)絡(luò)互連方式。
如附圖3所示，第一級用R個NK×(2NK-1)低速率等級g的矩陣開關(guān)，第三級用R個(2NK-1)×NK低速率等級g的矩陣開關(guān)，第二級用(2NK-1)個R×R低速率等級g的矩陣開關(guān)。此時能夠保證低速率等級的嚴(yán)格無阻塞。
附圖4為本發(fā)明的第二個實施例。
如附圖4所示，第一級和第三級共用R個24×24矩陣開關(guān)，第二級是16個R×R矩陣開關(guān)，是一種折疊型的高低雙速率無阻塞擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)。高速率等級大通道中最多含K個低速率等級小通道。
在高低雙等級速率的矩陣開關(guān)中，每高速率等級G的通道(端口)中，最多包含有K個低速率等級g的通道，在如附圖3所示的嚴(yán)格無阻塞的低速率等級的交換結(jié)構(gòu)中，將低速率等級的開關(guān)進(jìn)行適當(dāng)合并，例如，每K個R×R低速率等級g的矩陣開關(guān)為一組，合并為一個RK×RK低速率等級g的矩陣開關(guān)，實際上是一個R×R高速率等級G的矩陣開關(guān)。合并后的結(jié)果是，第一級可以用R個N×2N高速率等級G的矩陣開關(guān)最小代替，第三級可以用R個2N×N高速率等級G的矩陣開關(guān)最小代替，第二級可以用2N個R×R高速率等級G的矩陣開關(guān)最小代替。由此而得到的三級交換結(jié)構(gòu)能夠滿足低速率的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展，并且由于此時的三級結(jié)構(gòu)每一級都大于基于高速率的等級的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，所以也能夠滿足高速率的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展。
權(quán)利要求
1.一種高低雙速率等級嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，其特征在于由光纖和高低雙等級速率的矩陣開關(guān)組成，在三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式的基礎(chǔ)上，第一級由R個N×(2N-1)矩陣開關(guān)增加為R個N×2N高速率等級G的矩陣開關(guān)，第二級由2N-1個R×R矩陣開關(guān)增加為2N個R×R高速率等級G的矩陣開關(guān)，第三級由R個(2N-1)×N矩陣開關(guān)增加為R個2N×N高速率等級G的矩陣開關(guān)，三級矩陣開關(guān)按照CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式互連。
2.如權(quán)利要求1所說的高低雙速率等級嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，其特征在于第一級的一個矩陣開關(guān)和第三級的一個矩陣開關(guān)合并為一個第一級和第三級共用的矩陣開關(guān)，成為一種折疊的擴(kuò)展交換結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高低雙速率等級嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展的三級交換結(jié)構(gòu)，適用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備中的交換結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格無阻塞擴(kuò)展和實現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)無阻塞互連。主要特征是由光纖和高低雙等級速率的矩陣開關(guān)組成，在常規(guī)三級CLOS網(wǎng)絡(luò)互連方式和常規(guī)CLOS嚴(yán)格無阻塞條件的基礎(chǔ)上，通過增加少量的矩陣開關(guān)，按照給定的方式連接并滿足給定的定量條件，可以實現(xiàn)高低兩種速率等級的交換結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格無阻塞性擴(kuò)展，構(gòu)造超大規(guī)模、超大容量的無阻塞的交換結(jié)構(gòu)。
文檔編號H04Q3/52GK1431832SQ03114929
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者胡衛(wèi)生, 金耀輝, 姜淳, 王悅 申請人:上海交通大學(xué)