專利名稱：利用電緩沖器的大容量光路由器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大容量光路由器，所述光路由器以光幀(opticalframe)為單位高速交換諸如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)分組、因特網(wǎng)幀等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，以及更具體地涉及一種利用電緩沖器的大容量光路由器。
背景技術(shù)：
一般地，隨著對(duì)諸如因特網(wǎng)、活動(dòng)圖像、視頻點(diǎn)播(VOD)等數(shù)據(jù)服務(wù)的需求的增長(zhǎng)，在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生了從幾百吉比特/秒(Gb/s)到幾太比特/秒(Tb/s)范圍內(nèi)的大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。為了對(duì)這種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行交換或路由，需要具有幾百Gb/s到幾Tb/s容量的大容量路由器/交換機(jī)。
傳統(tǒng)的大容量IP路由器通過(guò)將眾多的小容量IP路由器連接在一起來(lái)構(gòu)成。在這類IP路由器中，整個(gè)容量的50～60％被用于小容量IP路由器的相互連接。這引起了帶寬的浪費(fèi)，以及按照所需的容量，IP路由器數(shù)目的急劇增加。兩種傳統(tǒng)的方法已經(jīng)被用于構(gòu)建這種大容量路由器。
圖1是描述了傳統(tǒng)全光路由器的結(jié)構(gòu)的示意圖，將用于討論構(gòu)建大容量路由器的第一種方法。
如圖1所示，通過(guò)由開關(guān)門開關(guān)14-3組成的空間開關(guān)14對(duì)光數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。利用可變波長(zhǎng)變換器和光纖延遲線緩沖器16防止了光數(shù)據(jù)中發(fā)生的任何沖突。此外，利用可變波長(zhǎng)變換器和如N×N陣列波導(dǎo)光柵(AWG)等波長(zhǎng)路由器對(duì)光數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。通過(guò)利用光纖延遲線防止數(shù)據(jù)沖突。
第二種方法通過(guò)采用速度超過(guò)10Gb/s的接口的大容量IP路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照這種方法，通過(guò)分組識(shí)別輸入分組的報(bào)頭，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電開關(guān)進(jìn)行分組路由/交換。通過(guò)電緩沖器防止分組之間的沖突。利用這種方法，大容量IP路由器已經(jīng)發(fā)展稱為一類太比特路由器。
在圖1所示的全光路由器中，由于沒有光存儲(chǔ)器，使用光纖延遲線來(lái)防止光數(shù)據(jù)之間的沖突。但是，隨著光路由器交換容量的增加，光數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，光纖延遲線的長(zhǎng)度可能達(dá)到幾十到幾百千米，這使得系統(tǒng)的尺寸增大，而且極大地增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
同樣應(yīng)當(dāng)注意的是，由于光纖延遲線利用在光纖中對(duì)光信號(hào)的時(shí)間延遲的效果，系統(tǒng)控制變得非常困難。由于光纖中的損耗或衰減，對(duì)光數(shù)據(jù)的信號(hào)電平的適當(dāng)檢測(cè)也變得不同。此外，大多數(shù)全光路由器利用許多可變波長(zhǎng)變換器來(lái)交換或緩沖。可變波長(zhǎng)變換器通常由可變波長(zhǎng)激光器和多個(gè)半導(dǎo)體光放大器(SOA)組成。這些附加的部件增加了制造成本。
同樣，可變波長(zhǎng)激光器的穩(wěn)定速度非常慢，即，在幾毫秒到幾十毫秒(ms)的范圍內(nèi)，因而其并不適用于光路由器。此外，在全光路由器中，信號(hào)性能監(jiān)測(cè)和信號(hào)再生也很困難。
圖1的全光路由器使用了很多光耦合器。這引起了較大的路徑損耗。在電IP路由器的情況下，由于通過(guò)識(shí)別分組的報(bào)頭來(lái)進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，處理10Gb/s的高速分組存在較大困難。這限制了接口達(dá)到低于40Gb/s的速度。
按照傳統(tǒng)的技術(shù)，處理速度為10Gb/s和40Gb/s的64比特分組分別需要15Mp/s和60Mp/s的轉(zhuǎn)發(fā)速度。同樣，由于不僅要處理上路/下路分組，還要處理直通分組，路由器的處理負(fù)擔(dān)極大地增加。這引起了處理容量的無(wú)效使用。
盡管在大容量IP路由器中可以使用高速電開關(guān)，但這種電開關(guān)在速度和可擴(kuò)縮性上仍然存在限制。同樣，需要Tb/s或更高容量的大容量節(jié)點(diǎn)需要眾多(例如，幾十個(gè))大容量路由器。這增加了節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的復(fù)雜性及其操作成本。
因此，本領(lǐng)域中需要改進(jìn)的大容量路由器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種大容量光路由器，克服了全光路由器接入方法和高速IP路由器接入方法的限制。
本發(fā)明的另一目的是提供一種大容量光路由器，解決全光路由器中可變波長(zhǎng)變換器和光纖延遲線緩沖器的問(wèn)題，并利用電緩沖器對(duì)光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)性能監(jiān)測(cè)和信號(hào)再生。
本發(fā)明的另一目的是提供一種大容量光路由器，通過(guò)采用與高速IP路由器接入方法不同、具有幾個(gè)納秒的開關(guān)速度的光開關(guān)，解決電開關(guān)的開關(guān)速度和可擴(kuò)縮性的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種大容量光路由器，通過(guò)利用邊緣業(yè)務(wù)匯集器(aggregator)和執(zhí)行開關(guān)操作，將分組轉(zhuǎn)換為具有預(yù)定長(zhǎng)度的光幀，解決高速IP路由器的轉(zhuǎn)發(fā)和交換速度的限制。
本發(fā)明的另一目的是提供一種大容量光路由器，通過(guò)利用具有Tb/s或更高容量的單一平臺(tái)，減少了構(gòu)成節(jié)點(diǎn)的設(shè)備的數(shù)目，所述光路由器能夠極大地減少設(shè)備的占地面積以及構(gòu)建和操作成本。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種大容量光路由器，所述光路由器包括多個(gè)輸入端口；多個(gè)輸出端口；從因特網(wǎng)協(xié)議(IP)路由器接收到的輸入數(shù)據(jù)的上路端口；向IP路由器的輸出數(shù)據(jù)的下路端口；波分解復(fù)用部分，對(duì)通過(guò)輸入端口和上路端口輸入的信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用；輸入接口部分，將來(lái)自波分解復(fù)用部分的光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；光開關(guān)，對(duì)從輸入接口部分輸出的光幀進(jìn)行高速交換；輸出接口部分，對(duì)光開關(guān)交換并輸出的光幀進(jìn)行處理；波分復(fù)用部分，對(duì)輸入接口部分的輸出信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用，并向另外的大容量光路由器傳輸復(fù)用后的輸出；下路接口部分，處理從波分復(fù)用器向IP路由器輸出的光幀；報(bào)頭處理部分，識(shí)別用于控制光路由器的報(bào)頭信息；光開關(guān)控制部分，控制用于交換光幀的光開關(guān)的連接狀態(tài)；報(bào)頭重新插入部分，將報(bào)頭重新插入光路由器的輸出中；以及邊緣業(yè)務(wù)匯集器，由入口部分和出口部分組成，入口部分將從IP路由器輸入的IP分組轉(zhuǎn)換為光幀，而出口部分將光幀轉(zhuǎn)換為IP分組，并向IP路由器傳輸轉(zhuǎn)換后的分組。


通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1是描述傳統(tǒng)全光路由器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是按照本發(fā)明的實(shí)施例描述大容量光路由器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是圖2的輸入接口部分的方框圖。
圖4是包含在圖3的輸入接口部分中的隊(duì)列的方框圖。
圖5是圖2的輸出接口部分的方框圖。
圖6是描述了由圖3所示的開關(guān)分為報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀的光幀的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖7是圖2的邊緣業(yè)務(wù)匯集器的入口部分的方框圖。
圖8是圖2的邊緣業(yè)務(wù)匯集器的出口部分的方框圖。
圖9是圖3的輸入接口部分的另一實(shí)施例的方框圖。
圖10是圖5的輸出接口部分的另一實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
此后，將參照附圖，對(duì)按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的大容量光路由器進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)注意的是，在全部附圖中以相同的參考數(shù)字表示相同的元件。盡管在下面給出了如電路的特定部件等許多特定的特征，只是為了能夠更好地理解本發(fā)明。同樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的是，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，而不具有這些特定的特征。在本發(fā)明下面的描述中，當(dāng)使本發(fā)明的主題不清楚時(shí)，將省略對(duì)這里所采用的已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。
圖2是按照本發(fā)明的實(shí)施例描述了大容量光路由器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
按照本發(fā)明的大容量光路由器具有N個(gè)輸入端口INPUT 1到INPUTN、N個(gè)輸出端口OUTPUT 1到OUTPUT N、從IP路由器接收到的輸入數(shù)據(jù)的上路端口Add、向IP路由器輸出的輸出數(shù)據(jù)的下路端口Drop。
波分解復(fù)用部分20對(duì)通過(guò)輸入端口INPUT 1到INPUT N和上路端口Add輸入的波長(zhǎng)信號(hào)λ1到λN進(jìn)行波分解復(fù)用。波分解復(fù)用部分20包括N+1個(gè)波分解復(fù)用器(WDM)。輸入接口部分30將從波分解復(fù)用器輸入的光幀轉(zhuǎn)換為用于處理的電信號(hào)，然后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換回光信號(hào)。與波長(zhǎng)信號(hào)λ1到λN相對(duì)應(yīng)的N個(gè)輸入接口與一個(gè)波分解復(fù)用器的輸出端相連。光開關(guān)，即開關(guān)門開關(guān)40對(duì)從輸入接口部分30輸出的光幀進(jìn)行高速交換。輸出接口部分50處理由光開關(guān)40交換并從光開關(guān)40輸出的光幀。波分復(fù)用部分70對(duì)輸出接口部分50的輸出進(jìn)行波分復(fù)用，并向另一大容量光路由器傳輸復(fù)用后的輸出。下路接口60處理從波分復(fù)用部分70向下級(jí)IP路由器輸出的光幀。報(bào)頭處理部分75識(shí)別用于控制光路由器的報(bào)頭信息。光開關(guān)控制部分80控制用于交換光幀的光開關(guān)的連接狀態(tài)。報(bào)頭重新插入部分90將報(bào)頭重新插入到光路由器的輸出中。邊緣業(yè)務(wù)匯集器100包括入口部分100-1和出口部分100-2。入口部分100-1將從IP路由器輸入的IP分組轉(zhuǎn)換為光幀，而出口部分100-2將光幀轉(zhuǎn)換為IP分組，并向IP路由器傳輸轉(zhuǎn)換后的分組。
通過(guò)與波分復(fù)用部分20和70相連的輸入端和輸出端，進(jìn)行大容量光路由器之間的數(shù)據(jù)傳輸/接收。邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的輸入部分100-1處理從IP路由器輸入的數(shù)據(jù)，而邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的出口部分100-2處理輸出給IP路由器的數(shù)據(jù)。
圖3是圖2的輸入接口部分30的方框圖。
光接收器120將從波分解復(fù)用部分輸入的光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。緩沖器122同步存儲(chǔ)由光接收器120轉(zhuǎn)換的幀。報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器123提取報(bào)頭長(zhǎng)度，以便從轉(zhuǎn)換后的幀分離報(bào)頭。開關(guān)124從幀分離出報(bào)頭和數(shù)據(jù)。隊(duì)列125在交換數(shù)據(jù)之前，存儲(chǔ)由開關(guān)分離的數(shù)據(jù)，以解決沖突。光發(fā)射器126輸入來(lái)自隊(duì)列125數(shù)據(jù)，并將已經(jīng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的幀恢復(fù)成光幀，以便向光開關(guān)傳輸數(shù)據(jù)。報(bào)頭處理部分75參考輸入幀的報(bào)頭，讀取地址。同樣，報(bào)頭處理部分75確定何時(shí)輸出，并由報(bào)頭重新插入部分90插入新的報(bào)頭。
圖4是圖3的輸入接口部分30的隊(duì)列125的方框圖。
隊(duì)列125包括1×N電開關(guān)128、N個(gè)緩沖器129和組合器130。開關(guān)128按照目的地交換輸入數(shù)據(jù)，并向N個(gè)緩沖器129傳輸數(shù)據(jù)。緩沖器129的數(shù)目至少應(yīng)該等于目的地的數(shù)目，并按照目的地接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。如果存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)積累了預(yù)定的時(shí)間，通過(guò)組合器125，將積累的數(shù)據(jù)傳輸給光發(fā)射器126。輸入接口部分30與用于處理分開的報(bào)頭的報(bào)頭處理部分75相連。報(bào)頭處理部分75從報(bào)頭檢測(cè)數(shù)據(jù)的目的地，并控制以確定數(shù)據(jù)的輸出時(shí)間。
圖5是圖2的輸出接口部分50的方框圖。
輸出接口部分50包括光接收器140，將由光開關(guān)40交換后的光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；緩沖器141，暫時(shí)存儲(chǔ)報(bào)頭重新插入的數(shù)據(jù)；報(bào)頭重新插入器142，重新插入報(bào)頭；以及光發(fā)射器143，向下一節(jié)點(diǎn)傳輸與報(bào)頭組合后的光數(shù)據(jù)。輸出接口部分50的報(bào)頭重新插入器142從產(chǎn)生要重新插入的報(bào)頭的報(bào)頭重新插入部分90接收?qǐng)?bào)頭。報(bào)頭重新插入部分90從輸入接口部分30接收到的報(bào)頭信息中檢測(cè)目的地，并在輸出數(shù)據(jù)時(shí)，提供新的報(bào)頭。
下路接口部分60具有與圖5的輸出接口部分50相同的結(jié)構(gòu)，除了報(bào)頭重新插入器142之外。在邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的出口部分100-2中再次處理下路接口部分60的輸出，因而不再需要報(bào)頭重新插入器142。
圖6是描述了由圖3所示的開關(guān)124分為報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀的光幀的結(jié)構(gòu)的示意圖。
參考數(shù)字THEADER表示報(bào)頭，TDATA表示數(shù)據(jù)幀。TG表示保護(hù)時(shí)間，代表開關(guān)124從光幀中分出報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀的時(shí)間。如圖6所示，TG用于防止在開關(guān)分離報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀時(shí)的數(shù)據(jù)丟失。
圖7是圖2的邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的入口部分100-1的方框圖。
入口部分100-1通過(guò)上路端口Add，向光路由器傳輸從IP路由器接收到的數(shù)據(jù)。入口部分100-1包括M個(gè)光接收器150，用于接收從IP路由器輸入的分組數(shù)據(jù)；分組處理部分151，分別與光接收器150相連，用于執(zhí)行分組轉(zhuǎn)發(fā)等功能；地址表152，為分組轉(zhuǎn)發(fā)提供地址信息；電開關(guān)153，將來(lái)自分組處理部分151的輸入交換到K個(gè)緩沖器，以產(chǎn)生光幀，后面將進(jìn)行解釋；數(shù)據(jù)幀裝配器154，與K個(gè)緩沖器一起提供，用于將交換后的分組轉(zhuǎn)換為光幀；控制器和調(diào)度器155，用于確定由數(shù)據(jù)幀裝配器154產(chǎn)生的光幀的輸出順序和波長(zhǎng)；電開關(guān)156，用于向光發(fā)射部分158，傳輸已經(jīng)確定了輸出順序和波長(zhǎng)的光數(shù)據(jù)，后面將進(jìn)行解釋；n個(gè)報(bào)頭插入部分157，在光調(diào)制之前插入報(bào)頭；光發(fā)射部分158，由n個(gè)發(fā)射器組成，對(duì)與報(bào)頭組合了的光幀進(jìn)行光調(diào)制；以及波分復(fù)用器159，對(duì)光調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用。
數(shù)據(jù)幀裝配器154按照目的地對(duì)交換后的分組進(jìn)行分配并將其存儲(chǔ)在n個(gè)緩沖器中。如果數(shù)據(jù)積累了預(yù)定的時(shí)間，按照緩沖器處理數(shù)據(jù)?？刂破骱驼{(diào)度器155按照數(shù)據(jù)幀裝配器154的緩沖器，檢測(cè)數(shù)據(jù)量，并確定光幀的輸出順序和波長(zhǎng)。
圖8是圖2的邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的出口部分100-2的方框圖。
出口部分100-2接收下路接口部分60的輸出，并處理輸出給下級(jí)IP路由器的數(shù)據(jù)。出口部分100-2包括波分解復(fù)用器160，對(duì)光路由器下路的波分復(fù)用光信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用；n個(gè)光接收器161，將光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；數(shù)據(jù)幀分解器162，以IP分組為單位并按照目的地對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行分解；調(diào)度器163，控制已經(jīng)按照目的地分解了的IP分組的輸出順序；分組處理部分164，通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)等處理，對(duì)IP分組進(jìn)行處理；地址表165，用于提供分組的地址；電開關(guān)166，將處理過(guò)的分組交換到正確的目的地IP路由器；以及M個(gè)光發(fā)射器167，用于對(duì)交換后的分組進(jìn)行光調(diào)制。
圖9是圖3的輸入接口部分30的另一實(shí)施例的方框圖。此實(shí)施例為光路由器提供了額外的交換效率。
與圖3的實(shí)施例相比較，隊(duì)列185不是提供單一的輸出，而是提供多個(gè)(例如，K個(gè))輸出。因此，光發(fā)射器186的數(shù)目至少等于輸出的數(shù)目。在本實(shí)施例中，按照其地址分別傳輸數(shù)據(jù)，因而提高了處理速度。由多個(gè)光發(fā)射器186對(duì)從隊(duì)列185的多個(gè)緩沖器(未示出)輸出的多個(gè)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行光調(diào)制，然后輸入光開關(guān)。
更具體地，圖3的輸入接口部分30利用圖4的多個(gè)緩沖器129防止了線端(HOL)阻塞問(wèn)題，但由于隊(duì)列125只提供一個(gè)輸出，隊(duì)列中的緩沖器容量變大。為了解決此問(wèn)題，如圖9所示，從具有多個(gè)緩沖器的隊(duì)列185提供多個(gè)輸出，從而可以用較高的交換效率降低緩沖器容量。在這點(diǎn)上，通過(guò)調(diào)整隊(duì)列185的多個(gè)輸出的數(shù)目，可以調(diào)整緩沖器容量和交換效率。由于隊(duì)列185具有多個(gè)輸出，輸入接口部分30需要多個(gè)光發(fā)射器186。同樣，光開關(guān)40的數(shù)目也要增加K倍。
圖10是圖5的輸出接口部分50的另一實(shí)施例的方框圖。
與圖5的實(shí)施例相比較，提供了多個(gè)光接收器和緩沖器(例如，K個(gè)光接收器和K個(gè)緩沖器)。還提供了組合器193。在此實(shí)施例中，通過(guò)采用多個(gè)光接收器和緩沖器，按照目的地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而可以提高處理速度。
現(xiàn)在，將詳細(xì)解釋如上按照本發(fā)明實(shí)施例所構(gòu)造的光路由器的操作。
首先，將解釋圖7的邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的入口部分100-1的操作。從IP路由器傳輸過(guò)來(lái)的IP分組通常具有1.3mm的波長(zhǎng)，并由入口部分100-1的光接收器150轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。將每個(gè)轉(zhuǎn)換后的分組輸入分組處理部分151，分組處理部分151參照地址表152確定目的地端口和輸出順序。在數(shù)據(jù)幀裝配器154中，存在與目的地地址的數(shù)目(例如，K個(gè))一樣多的緩沖器。因而，由M×K電開關(guān)153將目的地端口和輸出順序已經(jīng)由分組處理部分151確定了的分組交換到與目的地地址匹配的數(shù)據(jù)幀裝配器154的緩沖器。如果在數(shù)據(jù)幀裝配器154的緩沖器中形成了一定時(shí)問(wèn)周期的數(shù)據(jù)幀，向控制器和調(diào)度器155發(fā)送輸出請(qǐng)求信號(hào)。接收到輸出請(qǐng)求信號(hào)的控制器和調(diào)度器155通過(guò)檢查輸出波長(zhǎng)信道的狀態(tài)確定是否存在可用的信道。如果不存在可用的波長(zhǎng)信道，數(shù)據(jù)幀在緩沖器中等待，直到產(chǎn)生了可用的波長(zhǎng)信道。如果存在可用的信道，將填充在緩沖器中的數(shù)據(jù)幀交換到具有由K×n電開關(guān)156選定的波長(zhǎng)信道的光發(fā)射部分158。然后，由報(bào)頭重新插入部分157將報(bào)頭重新插入數(shù)據(jù)幀。
在重新插入報(bào)頭中，控制器和調(diào)度器155產(chǎn)生代表數(shù)據(jù)幀的目的地地址等的報(bào)頭信號(hào)。由報(bào)頭重新插入部分157組合此報(bào)頭信號(hào)和交換后的數(shù)據(jù)幀，然后交換到光發(fā)射器158。在圖6中描述了組合后的幀結(jié)構(gòu)。報(bào)頭領(lǐng)先數(shù)據(jù)幀保護(hù)時(shí)間那么多。報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀分別具有TH和TDF的固定長(zhǎng)度。同樣，報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀分別具有RH[b/s]和RDF[b/s]的不同數(shù)據(jù)速度，而且數(shù)據(jù)幀的速度是報(bào)頭幀速度的整數(shù)倍(即，RDF＝n·RH)。
例如，如果數(shù)據(jù)幀是10Gb/s的，則可以使用1.25Gb/s的報(bào)頭幀。同樣，為了識(shí)別每個(gè)開始點(diǎn)，報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀分別具有前同步碼。如上所述，由光發(fā)射部分158對(duì)光幀進(jìn)行光調(diào)制，由波分復(fù)用器159進(jìn)行波分復(fù)用，然后傳輸?shù)焦饴酚善鞯纳下范丝贏dd。以相同的波長(zhǎng)對(duì)報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀進(jìn)行調(diào)制，然后進(jìn)行傳輸。將由光路由器交換的光幀中要傳輸?shù)絀P路由器的幀通過(guò)下路接口部分60輸入邊緣業(yè)務(wù)匯集器100的出口部分100-2。
參照?qǐng)D8，將對(duì)邊緣業(yè)務(wù)匯集器的輸出部分100-2的操作進(jìn)行解釋。
由波分解復(fù)用器160對(duì)輸入光信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用，然后由光接收部分161轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由數(shù)據(jù)幀分解器162將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)幀分為原始IP分組單元。通過(guò)調(diào)度器163，按照輸出順序提供分離后的IP分組，由分組處理部分164參照地址表165進(jìn)行處理，以傳輸?shù)侥康牡豂P路由器，然后由n×M電開關(guān)166進(jìn)行交換。由光發(fā)射部分167向目的地IP路由器傳輸交換后的分組。
再次參照?qǐng)D2，從邊緣業(yè)務(wù)匯集器的入口部分100-1輸出波分復(fù)用光幀信號(hào)并由波分解復(fù)用部分20對(duì)波分復(fù)用光幀進(jìn)行波分解復(fù)用，然后輸出到接口部分30。
圖3的光接收器120將輸入到輸入接口部分30的光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)被輸入緩沖器122和報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器123。報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器123通過(guò)檢測(cè)報(bào)頭的前同步碼，識(shí)別報(bào)頭的開始點(diǎn)和長(zhǎng)度。當(dāng)檢測(cè)到報(bào)頭長(zhǎng)度時(shí)，幀被暫時(shí)存儲(chǔ)在緩沖器中。如果完成了對(duì)報(bào)頭的開始點(diǎn)和長(zhǎng)度的檢測(cè)，將存儲(chǔ)在緩沖器122中的幀輸入開關(guān)124，并利用報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器123所檢測(cè)到的關(guān)于報(bào)頭的開始點(diǎn)和長(zhǎng)度的信息，由開關(guān)24分為報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀。將分離的報(bào)頭輸入報(bào)頭處理部分75，而數(shù)據(jù)幀輸入隊(duì)列125。報(bào)頭處理部分75讀取通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)處理分離的報(bào)頭中的關(guān)于目的地地址等的信息，并通過(guò)調(diào)度處理，確定數(shù)據(jù)幀的輸出順序。數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在具有圖4所示的結(jié)構(gòu)的隊(duì)列125中，直到報(bào)頭處理部分完成調(diào)度。為了解決HOL阻塞問(wèn)題，隊(duì)列125具有n個(gè)緩沖器129。通過(guò)調(diào)度從隊(duì)列125輸出的數(shù)據(jù)幀由光發(fā)射器126進(jìn)行光調(diào)制，然后輸入光開關(guān)。光發(fā)射器126可以包括便宜的的短范圍型(short reachtype)元件。
按照傳統(tǒng)方法，如果數(shù)據(jù)分組具有10Gb/s的傳輸速率，則分組處理部分必須以10Gb/s進(jìn)行高速處理。相反，由于本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例使用了其速度為數(shù)據(jù)幀速度的1/n的報(bào)頭，報(bào)頭處理部分75可以具有“數(shù)據(jù)速度/n”Hz的處理速度。
此外，按照傳統(tǒng)方法，報(bào)頭處理部分為了處理大約64字節(jié)的短長(zhǎng)度分組，要執(zhí)行幾十Mp/s的高速處理。但是，按照本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，由于邊緣業(yè)務(wù)匯集器100產(chǎn)生較長(zhǎng)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)幀，與傳統(tǒng)方法相比極大地降低了報(bào)頭處理速度。同樣，報(bào)頭處理部分75按照轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)度的結(jié)果，產(chǎn)生針對(duì)光開關(guān)控制部分80的控制信號(hào)，以及按照高速交換到目的地的控制信號(hào)，產(chǎn)生傳輸?shù)焦忾_關(guān)40的數(shù)據(jù)幀。同樣，報(bào)頭處理部分75針對(duì)報(bào)頭的重新插入，向報(bào)頭重新插入部分90傳輸報(bào)頭改變信息。
將光開關(guān)40交換的光數(shù)據(jù)幀輸入輸出接口部分50。然后，圖5中的光接收器140將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后存儲(chǔ)在緩沖器141中。報(bào)頭重新插入部分90利用從報(bào)頭處理部分75傳輸過(guò)來(lái)的報(bào)頭改變信息，產(chǎn)生新的報(bào)頭，并向報(bào)頭插入器142傳輸新的報(bào)頭信號(hào)。輸出存儲(chǔ)在緩沖器141中的數(shù)據(jù)幀，并由報(bào)頭重新插入部分90將其與報(bào)頭組合，并由光發(fā)射器143對(duì)其進(jìn)行光調(diào)制。然后由波分復(fù)用部分70對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行波分復(fù)用，并傳輸給另一光路由器。
由光開關(guān)40交換的數(shù)據(jù)幀并不輸出給另一大容量光路由器，而是輸出給IP路由器。數(shù)據(jù)幀通過(guò)下路接口部分60和波分復(fù)用部分70，傳輸?shù)竭吘墭I(yè)務(wù)匯集器的出口部分100-2。由于不需要在下路的數(shù)據(jù)幀中插入報(bào)頭，下路接口部分60與圖5中的輸出接口部分50相同，除了報(bào)頭插入器142之外。如圖5所示，對(duì)輸入到邊緣業(yè)務(wù)匯集器的出口部分100-2的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理，然后傳輸給IP路由器。
如上所述，通過(guò)利用光/電/光轉(zhuǎn)換，本發(fā)明的多種實(shí)施例可以解決傳統(tǒng)全光路由器中所產(chǎn)生的可變波長(zhǎng)變換器和光纖延遲線緩沖器的問(wèn)題，并能夠容易地實(shí)現(xiàn)信號(hào)性能監(jiān)測(cè)和信號(hào)再生。
此外，由于本發(fā)明的多種實(shí)施例使用了與傳統(tǒng)的電路由器方法不同的高速光開關(guān)，同樣解決了電開關(guān)中擴(kuò)散速度和程度的問(wèn)題。
同樣，本發(fā)明的多種實(shí)施例通過(guò)以具有預(yù)定長(zhǎng)度的光幀為單位進(jìn)行交換，解決了傳統(tǒng)IP路由器的轉(zhuǎn)發(fā)和交換速度的限制。在這點(diǎn)上，傳統(tǒng)的IP路由器需要幾十Mp/s的轉(zhuǎn)發(fā)速度，而按照本發(fā)明一個(gè)方面的光路由器通過(guò)以預(yù)定長(zhǎng)度的光幀為單位，可以使轉(zhuǎn)發(fā)速度減少幾百Kp/s到幾Mp/s，從而可以極大地降低路由器處理的負(fù)擔(dān)。
此外，本發(fā)明的多種實(shí)施例通過(guò)利用具有Tb/s或更大容量的單一結(jié)構(gòu)極大地減少了構(gòu)建節(jié)點(diǎn)的元件數(shù)目，減少了節(jié)點(diǎn)上層區(qū)域、構(gòu)建和操作成本，從而可以預(yù)期本發(fā)明將有效地用在大容量通信網(wǎng)絡(luò)中。
盡管已經(jīng)示出了本發(fā)明，并參照其特定的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚的是在不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的多種改變。
權(quán)利要求
1.一種光路由器，該光路由器包括多個(gè)輸入端口；多個(gè)輸出端口；上路端口，輸入從下級(jí)因特網(wǎng)協(xié)議(IP)路由器接收到的數(shù)據(jù)；下路端口，向IP路由器輸出數(shù)據(jù)；波分解復(fù)用器，對(duì)通過(guò)輸入端口和上路端口輸入的信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用；輸入接口，將來(lái)自波分解復(fù)用部分的光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，也將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光幀；光開關(guān)，對(duì)從輸入接口輸出的光幀進(jìn)行高速交換；輸出接口，對(duì)光開關(guān)交換并輸出的光幀進(jìn)行處理；波分復(fù)用器，對(duì)輸出接口部分的輸出進(jìn)行波分復(fù)用，并向另外的光路由器傳輸復(fù)用后的輸出；下路接口，處理從波分復(fù)用器向IP路由器輸出的光幀；報(bào)頭處理器，識(shí)別報(bào)頭信息并控制光路由器；光開關(guān)控制器，控制用于交換光幀的光開關(guān)的連接狀態(tài)；報(bào)頭重新插入器，將報(bào)頭重新插入光路由器的輸出中；以及邊緣業(yè)務(wù)匯集器，包括入口部分和出口部分，入口部分將從IP路由器輸入的IP分組轉(zhuǎn)換為光幀，而出口部分將光幀轉(zhuǎn)換為IP分組，并向IP路由器傳輸轉(zhuǎn)換后的分組。
2.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于所述波分解復(fù)用器包括多個(gè)波分解復(fù)用器。
3.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于輸入接口包括光接收器，將從波分解復(fù)用器輸入的光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；緩沖器，與光接收器相連，同步存儲(chǔ)電信號(hào)；報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器，與光接收器和緩沖器相連，提取報(bào)頭長(zhǎng)度，以便從電信號(hào)中分離出報(bào)頭；開關(guān)，與緩沖器相連，從電信號(hào)中分離出報(bào)頭和數(shù)據(jù)；隊(duì)列，與開關(guān)相連，存儲(chǔ)由開關(guān)分離出的數(shù)據(jù)；光發(fā)射器，與隊(duì)列相連，將電信號(hào)恢復(fù)成光信號(hào)，以便向光開關(guān)傳輸數(shù)據(jù)；報(bào)頭處理器，參照電信號(hào)的報(bào)頭讀取地址，并確定報(bào)頭輸出時(shí)間；以及報(bào)頭重新插入部分，插入從報(bào)頭處理器輸出的新報(bào)頭。
4.按照權(quán)利要求3所述的光路由器，其特征在于在從開關(guān)分離出的報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀之間設(shè)置預(yù)定的保護(hù)時(shí)間，以便防止分離報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀時(shí)的數(shù)據(jù)丟失。
5.按照權(quán)利要求3所述的光路由器，其特征在于輸入接口的隊(duì)列包括多個(gè)電開關(guān)，按照目的地交換輸入數(shù)據(jù)；多個(gè)緩沖器，按照目的地接收并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以積累預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)；以及組合器，與多個(gè)緩沖器相連。
6.按照權(quán)利要求5所述的光路由器，其特征在于多個(gè)緩沖器針對(duì)每個(gè)可能的目的地至少包括一個(gè)緩沖器。
7.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于輸入接口包括光接收器，將從波分解復(fù)用器輸入的光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；緩沖器，與光接收器相連，存儲(chǔ)電信號(hào)；報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器，與光接收器相連，提取報(bào)頭長(zhǎng)度，以便從電信號(hào)中分離出報(bào)頭；開關(guān)，與緩沖器相連，從電信號(hào)中分離出報(bào)頭和數(shù)據(jù)；隊(duì)列，與開關(guān)相連，存儲(chǔ)由開關(guān)分離出的數(shù)據(jù)；多個(gè)光發(fā)射器，從隊(duì)列輸入數(shù)據(jù)，并將電信號(hào)恢復(fù)成光信號(hào)，以便向光開關(guān)傳輸數(shù)據(jù)；報(bào)頭處理器，參照電信號(hào)的報(bào)頭讀取地址，并確定報(bào)頭輸出時(shí)間；以及報(bào)頭重新插入部分，插入從報(bào)頭處理器輸出的新報(bào)頭。
8.按照權(quán)利要求7所述的光路由器，其特征在于緩沖器包括多個(gè)輸出。
9.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于輸出接口包括光接收器，將光開關(guān)交換后的光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；緩沖器，為了報(bào)頭的重新插入，暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；報(bào)頭重新插入器，重新插入報(bào)頭；以及光發(fā)射器，向下一節(jié)點(diǎn)傳輸與報(bào)頭組合后的光數(shù)據(jù)。
10.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于輸出接口包括多個(gè)光接收器，將光開關(guān)交換后的光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；多個(gè)緩沖器，分別與多個(gè)光接收器相連，為了報(bào)頭的重新插入，暫時(shí)存儲(chǔ)從多個(gè)光接收器輸出的數(shù)據(jù)；報(bào)頭重新插入器，重新插入報(bào)頭；以及光發(fā)射器，向下一節(jié)點(diǎn)傳輸與報(bào)頭組合后的光數(shù)據(jù)。
11.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于邊緣業(yè)務(wù)匯集器的入口部分包括多個(gè)光接收器，接收從下級(jí)IP路由器輸入的分組數(shù)據(jù)；多個(gè)分組處理器，分別與多個(gè)光接收器相連，至少執(zhí)行分組轉(zhuǎn)發(fā)功能；地址表，與多個(gè)分組處理器相連；電開關(guān)，與多個(gè)分組處理器相連；數(shù)據(jù)幀裝配器，具有預(yù)定數(shù)目的緩沖器，將交換后的分組轉(zhuǎn)換為光幀；控制器和調(diào)度器，確定由數(shù)據(jù)幀裝配器產(chǎn)生的光幀的輸出順序和波長(zhǎng)；電開關(guān)，傳輸已經(jīng)確定了輸出順序和波長(zhǎng)的光數(shù)據(jù)；預(yù)定數(shù)目“n”個(gè)報(bào)頭插入部分，在光調(diào)制之前插入報(bào)頭；光發(fā)射部分，包括n個(gè)光發(fā)射器，對(duì)與報(bào)頭組合后的光幀進(jìn)行光調(diào)制；以及波分復(fù)用器，對(duì)光調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行波分復(fù)用。
12.按照權(quán)利要求10所述的光路由器，其特征在于數(shù)據(jù)幀裝配器按照目的地分離交換后的數(shù)據(jù)幀并將其存儲(chǔ)在n個(gè)緩沖器中，如果積累了預(yù)定的數(shù)據(jù)量，按照緩沖器處理數(shù)據(jù)；以及其中，控制器和調(diào)度器按照數(shù)據(jù)幀裝配器的緩沖器檢測(cè)數(shù)據(jù)量，并確定光幀的輸出順序和波長(zhǎng)。
13.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于邊緣業(yè)務(wù)匯集器的出口部分包括波分解復(fù)用器，對(duì)光路由器下路的波分復(fù)用的光信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用；多個(gè)光接收器，將光幀轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；數(shù)據(jù)幀分解器，以IP分組為單位分離幀，然后按照目的地分離幀；調(diào)度器，控制按照目的地分離開的IP分組的輸出順序；多個(gè)分組處理器，至少通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)處理，對(duì)IP分組進(jìn)行處理；地址表，與多個(gè)分組處理器相連；電開關(guān)，與多個(gè)分組處理器相連；以及多個(gè)光發(fā)射器，對(duì)交換后的分組進(jìn)行光調(diào)制。
14.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于邊緣業(yè)務(wù)匯集器按照目的地地址，將從IP路由器輸入的分組轉(zhuǎn)換為預(yù)定長(zhǎng)度的光幀，輸入接口通過(guò)光/電/光轉(zhuǎn)換對(duì)光幀進(jìn)行處理，光開關(guān)執(zhí)行對(duì)光幀的交換，而輸出接口再次通過(guò)光/電/光轉(zhuǎn)換對(duì)光幀進(jìn)行處理，然后向下一光路由器節(jié)點(diǎn)或邊緣業(yè)務(wù)匯集器傳輸。
15.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于邊緣業(yè)務(wù)匯集器具有出口部分，出口部分按照目的地地址，將從IP路由器輸入的分組轉(zhuǎn)換為預(yù)定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)幀，產(chǎn)生具有通過(guò)以整數(shù)去除數(shù)據(jù)幀而得到的速度的報(bào)頭，并組合報(bào)頭與數(shù)據(jù)幀，以傳輸組合后的光幀。
16.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于邊緣業(yè)務(wù)匯集器具有出口部分，出口部分接收由光路由器交換的光數(shù)據(jù)幀，按照IP分組分離接收到的光數(shù)據(jù)幀，并向IP路由器傳輸分離后的光數(shù)據(jù)幀。
17.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于輸入接口包括報(bào)頭長(zhǎng)度檢測(cè)器，檢測(cè)報(bào)頭開始點(diǎn)和報(bào)頭長(zhǎng)度；以及報(bào)頭處理器，分離報(bào)頭和數(shù)據(jù)幀，以處理數(shù)據(jù)幀。
18.按照權(quán)利要求1所述的光路由器，其特征在于輸出接口部分包括報(bào)頭重新插入部分，將新的報(bào)頭插入到由光開關(guān)交換后的數(shù)據(jù)幀中。
全文摘要
公開了一種大容量光路由器，以光幀為單位高速交換如IP分組、以太網(wǎng)幀等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。所述大容量光路由器利用電緩沖器，包括輸入端口；輸出端口；上路端口；下路端口；波分解復(fù)用部分，對(duì)通過(guò)輸入端口和上路端口輸入的信號(hào)進(jìn)行波分解復(fù)用；輸入接口部分；以及光開關(guān)，對(duì)來(lái)自輸入接口部分的光幀進(jìn)行高速交換。所述大容量光路由器也包括輸出接口部分；波分復(fù)用部分，對(duì)輸出接口部分的輸出進(jìn)行波分復(fù)用，并向另外的大容量光路由器傳輸復(fù)用后的輸出；下路接口部分；報(bào)頭處理器，識(shí)別報(bào)頭信息；光開關(guān)控制部分，控制光開關(guān)的連接狀態(tài)；報(bào)頭重新插入部分，將報(bào)頭重新插入光路由器的輸出中；以及邊緣業(yè)務(wù)匯集器，包括入口部分和出口部分。
文檔編號(hào)H04J14/02GK1520196SQ03155739
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月4日
發(fā)明者李基喆, 吳潤(rùn)濟(jì), 都尚鉉, 金鐘權(quán), 李基 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社