專利名稱：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及緩存裝置及調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光分組交換網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及緩存 裝置及調(diào)度方法。
技術(shù)背景隨著分組業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)，未來的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)以優(yōu)化支持分組為主要 目標(biāo)，光網(wǎng)絡(luò)分組交換技術(shù)能拓寬現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬，且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有很高的信息 吞吐量，適合支持突發(fā)性強(qiáng)，業(yè)務(wù)變化頻繁的分組業(yè)務(wù)，尤其是IP業(yè)務(wù)?，F(xiàn)在，光分組交換網(wǎng)絡(luò)一般由邊緣節(jié)點(diǎn)和核心節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，它們通過密集波分復(fù)用DWDM光纖鏈路相連，數(shù)據(jù)包從邊緣節(jié)點(diǎn)通過DWDM光纖鏈路的傳 送到達(dá)核心節(jié)點(diǎn)，然后通過核心節(jié)點(diǎn)的交換模塊完成交換，最終被發(fā)送至目的 邊緣節(jié)點(diǎn)。圖l為核心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)前饋連接的一種方案，該結(jié)構(gòu)有P個(gè)入端口對(duì)應(yīng)到P個(gè) 出端口，每個(gè)端口有M個(gè)波長(zhǎng)，采用了l個(gè)PMxPM規(guī)模的交換陣，即該交換 陣包含PM個(gè)入端口和PM個(gè)出端口 ，所述連接方案對(duì)解波分復(fù)用器輸出的光波 采用波長(zhǎng)變換器TWC進(jìn)行波長(zhǎng)變換后進(jìn)入光緩存，光緩存輸出的光波經(jīng)所述 PMxPM規(guī)模的交換陣后進(jìn)入相應(yīng)輸出端口的合波器，其中，光緩存的結(jié)構(gòu)如 圖2所示，每個(gè)多級(jí)緩存單元FDL由4個(gè)單級(jí)FDL構(gòu)成。此前饋連接方案的缺點(diǎn) 為為每個(gè)波長(zhǎng)配置專用的多級(jí)FDL, FDL需求數(shù)量較多，使核心節(jié)點(diǎn)規(guī)模較 大，且采用單平面的交換矩陣結(jié)構(gòu)，即PMxPM規(guī)模的交換矩陣結(jié)構(gòu)，所述交 換矩陣是由開關(guān)構(gòu)成，如果利用l x2基本光開關(guān)表示，需要基本光開關(guān)的數(shù)量 為2xPM(PM-l)個(gè)，因此使核心節(jié)點(diǎn)規(guī)模更大，難以集成實(shí)現(xiàn)；光緩存因采用 線形連接結(jié)構(gòu)，F(xiàn)DL個(gè)數(shù)有限，存在一個(gè)緩存時(shí)間的上限值，當(dāng)數(shù)據(jù)包需要的 緩存時(shí)間超過該上限值時(shí)，數(shù)據(jù)包就只能被丟棄；采用的光緩存在交換平面的 前面，存在隊(duì)頭阻塞的問題，即對(duì)從同一個(gè)入端口依次來的兩個(gè)相同波長(zhǎng)的突 發(fā)數(shù)據(jù)，要到達(dá)不同的出端口，如杲前面的突發(fā)數(shù)據(jù)在光緩存中做了延遲從而 與后來的突發(fā)數(shù)據(jù)出光緩存的時(shí)間交疊，必然引起后來的突發(fā)數(shù)據(jù)在本來交換
平面空閑的情況下被丟棄，不能發(fā)送到相應(yīng)的出端口 。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及緩存裝置及調(diào)度方法，減少核心節(jié)點(diǎn)的規(guī);漠，設(shè)計(jì)實(shí)用化的核心節(jié)點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種緩存裝置，包括至少一個(gè)內(nèi)部交換單元，至少一個(gè)基本緩存單元， 所述內(nèi)部交換單元包括至少兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，所述內(nèi)部交換單元通過 所述兩個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端、所述兩個(gè)輸出端中的一個(gè)輸出端與基本緩存 單元相間隔構(gòu)成封閉連接，所述內(nèi)部交換單元的另 一輸入端接收光波，所述內(nèi) 部交換單元根據(jù)第一控制信號(hào)輸出所迷光波，所述基本緩存單元用于對(duì)來自所 述內(nèi)部交換單元的所述光波緩存。優(yōu)選的，所述內(nèi)部交換單元根據(jù)所述第一控制信號(hào)使所述光波輸出到所述 基本緩存單元或從另 一輸出端輸出。優(yōu)選的，所述緩存裝置包括至少兩個(gè)內(nèi)部交換單元，所述內(nèi)部交換單元級(jí) 連構(gòu)成封閉連接。一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括解波分復(fù)用器，至少一個(gè)緩存裝置，與緩存裝置一 一對(duì)應(yīng)的合波器，其中，解波分復(fù)用器，用于將接收的波長(zhǎng)信號(hào)分解，將分解得到的光波輸出到緩 存裝置；緩存裝置包括至少一個(gè)內(nèi)部交換單元，至少一個(gè)基本緩存單元，所述內(nèi)部交換單元包括至少兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，所述內(nèi)部交換單元通過所述兩 個(gè)輸入端中的 一個(gè)輸入端、所述兩個(gè)輸出端中的 一個(gè)輸出端與基本緩存單元相 間隔構(gòu)成封閉連接，所述內(nèi)部交換單元的另一輸入端接收光波，所述內(nèi)部交換 單元根據(jù)第一控制信號(hào)輸出所述光波，所述基本緩存單元用于對(duì)來自所述內(nèi)部交換單元的所述光波緩存；合波器，用于將來自所述緩存裝置的所述內(nèi)部交換單元的所述光波復(fù)用輸出。優(yōu)選的，所述內(nèi)部交換單元根據(jù)所述第一控制信號(hào)使所述光波輸出到所述 基本緩存單元或從另一輸出端輸出到所述合波器。優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在所述解波分復(fù)用器和所述緩存裝置之間還包括波 長(zhǎng)變換器，波長(zhǎng)變換器，用于對(duì)所述解波分復(fù)用器輸出的光波進(jìn)行波長(zhǎng)變換，將變換 后的光波輸出到所述緩存裝置。優(yōu)選的，所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在所述波長(zhǎng)變換器和所述緩存裝置之間還包括光開關(guān)，光開關(guān)，用于根據(jù)第二控制信號(hào)將所述波長(zhǎng)變換器輸出的光波傳送到所述 緩存裝置。優(yōu)選的，所述緩存裝置包括至少兩個(gè)內(nèi)部交換單元，所述內(nèi)部交換單元級(jí) 連構(gòu)成封閉連接。一種調(diào)度方法，用于在光網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包，包括A、 根據(jù)使用級(jí)數(shù)確定路徑；B、 根據(jù)所述路徑上每個(gè)基本緩存單元上游的內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài) 信息判斷所述每個(gè)基本緩存單元是否都能預(yù)約，如果是，再根據(jù)所述路徑上接 最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)信息判斷所述接 最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的第一端口是否能預(yù)約，如果是，數(shù)據(jù)包從所述路徑通過，更新所述路徑上每個(gè)內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài) 掉自、優(yōu)選的，步驟B包括Bl、判斷當(dāng)前預(yù)約成功的基本緩存單元級(jí)數(shù)m是否小于所述使用級(jí)數(shù)， 如果是，執(zhí)行B2，如果否，執(zhí)行B3;B2、根據(jù)所述路徑上接第m級(jí)基本緩存單元輸出端的第n+l級(jí)內(nèi)部交換 單元的出端口狀態(tài)信息，判斷所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的接下游基本緩存單 元的第二端口是否能預(yù)約，如果是，m增l,已使用的內(nèi)部交換單元級(jí)數(shù)n增 1,返回執(zhí)行B1;B3、根據(jù)所迷路徑上接第m級(jí)基本緩存單元輸出端的第n+l級(jí)內(nèi)部交換 單元的出端口狀態(tài)信息，判斷所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第一端口是否能預(yù)
約，如果是，數(shù)據(jù)包從所述路徑通過并從所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第一端 口輸出，更新所述路徑上每個(gè)內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)信息。優(yōu)選的，所述內(nèi)部交換單元為3x3光開關(guān)，步驟B2還包括 當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口不能預(yù)約時(shí)，執(zhí)行步驟 B21、根據(jù)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)信息判斷所述第n+l級(jí)內(nèi) 部交換單元的接下游內(nèi)部交換單元的第三端口是否能預(yù)約，如果是，n增l, 返回執(zhí)行b2。優(yōu)選的，步驟b2還包括當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口能預(yù)約時(shí)，記錄所述第n+l 級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口被申請(qǐng)；當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述 第三端口能預(yù)約時(shí)，記錄所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第三端口被申請(qǐng)； 當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口和所述第三端口都不能預(yù)約時(shí)， 執(zhí)行步驟b22、判斷第n級(jí)內(nèi)部交換單元的第三端口是否被申請(qǐng)，如果否， m減l, n減l,返回執(zhí)行b21，如果是，n減l,返回執(zhí)行b22。優(yōu)選的，步驟B1中所述判斷當(dāng)前預(yù)約成功的基本緩存單元級(jí)數(shù)m是否小 于所述使用級(jí)數(shù)之前還包括判斷n是否大于預(yù)設(shè)的最大循環(huán)深度，如果否， 繼續(xù)執(zhí)行，如果是，數(shù)據(jù)包丟失。優(yōu)選的，步驟A之前還包括根據(jù)所述數(shù)據(jù)包獲取波長(zhǎng)狀態(tài)信息，根據(jù) 所述波長(zhǎng)狀態(tài)信息計(jì)算基本緩存單元使用級(jí)數(shù)；當(dāng)確定所述接最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的第 一端口 能預(yù)約時(shí)，步驟B3還包括更新所述波長(zhǎng)狀態(tài)信息。以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明采用內(nèi)部交換單元與基本緩存單元相間隔構(gòu)成封閉連接的緩存 裝置，可以循環(huán)利用內(nèi)部交換單元和基本緩存單元，使緩存裝置規(guī)模較小，進(jìn) 而使核心節(jié)點(diǎn)的規(guī)模減??；本發(fā)明提供lxN的光開關(guān)完成交換功能，相比現(xiàn) 有技術(shù)的單平面的交換矩陣結(jié)構(gòu)，規(guī)模小，進(jìn)一步減小核心節(jié)點(diǎn)的規(guī)模；本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的規(guī)模與現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)點(diǎn)規(guī)模的比較如表1所 示，假設(shè)4個(gè)入端口 ，每個(gè)入端口有8個(gè)波長(zhǎng)，1 x pm x pm的交換結(jié)構(gòu)則為 1 x 32 x 32的規(guī)模；本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的基本緩存單元也采用當(dāng) 前常用的單級(jí)FDL做為基本緩存單元。在現(xiàn)有技術(shù)中單級(jí)FDL延遲粒度的最 優(yōu)值為40ps，而本發(fā)明所提供的最優(yōu)延遲粒度為20ps，因此采用2個(gè)單級(jí)FDL 應(yīng)等效于現(xiàn)有技術(shù)的1個(gè)單級(jí)FDL的延遲粒度；基本光開關(guān)表示一個(gè)1 x 2或 2xl的光開關(guān)。從表1可以看出，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案使用元件的個(gè)數(shù) 比現(xiàn)有技術(shù)少，因而核心節(jié)點(diǎn)的規(guī)模比現(xiàn)有技術(shù)小。元件現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明基本光開關(guān)數(shù)2112608解波分復(fù)用器44合波器1324FDL128128表l 核心節(jié)點(diǎn)規(guī)模比較表2、 本發(fā)明所^是供的封閉的緩存裝置提供了一種無限延遲的緩存方式，給 需要較大延遲時(shí)間的數(shù)據(jù)包提供了足夠的延遲時(shí)間，降低數(shù)據(jù)包的丟失率。3、 本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過配置光開關(guān)，去往不同出端口的數(shù)據(jù)包 被送到相應(yīng)的緩存裝置上，經(jīng)過緩存裝置內(nèi)部調(diào)度后再送到出端口的合波器， 避免了隊(duì)頭阻塞的問題。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的核心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)的光緩存結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明所提供的環(huán)形緩存裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖5為本發(fā)明所提供的環(huán)形緩存裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖6為本發(fā)明所提供的調(diào)度流程圖； 圖7為本發(fā)明所提供的單環(huán)緩存裝置調(diào)度流程圖； 圖8為本發(fā)明所4是供的雙環(huán)緩存裝置調(diào)度流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種緩存裝置，包括，至少一個(gè)內(nèi)部交換單元，至少一個(gè)基本
緩存單元，所述內(nèi)部交換單元包括至少兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，所述內(nèi)部交 換單元通過所述兩個(gè)輸入端中的 一個(gè)輸入端、所述兩個(gè)輸出端中的 一個(gè)輸出端 與基本緩存單元相間隔構(gòu)成封閉連接，所述內(nèi)部交換單元的另 一輸入端接收光 波，所述內(nèi)部交換單元根據(jù)第一控制信號(hào)輸出所述光波，所述基本緩存單元用 于對(duì)來自所述內(nèi)部交換單元的所述光波緩存。同時(shí)，本發(fā)明也提供一種網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)和一種調(diào)度方法，為使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。參閱圖3，本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括解波分復(fù)用器301， lxP開關(guān) 302， TWC303，緩存裝置304,合波器305,控制模塊306,其中，每個(gè)輸入 端口的光纖鏈路上復(fù)用的M個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)經(jīng)解波分復(fù)用器301后，通過M路 光纖分別與TWC 302相連。每個(gè)TWC 302輸出的光波信號(hào)與一個(gè)lxP光開 關(guān)303相連。光開關(guān)303的P個(gè)出口與P個(gè)緩存裝置304——對(duì)應(yīng)。 一個(gè)緩 存裝置304對(duì)應(yīng)于一個(gè)出端口，緩存裝置304的輸出全部連接到相應(yīng)的出端 口的合波器305上。通過配置光開關(guān)303,去往不同出端口的數(shù)據(jù)包被送到 相應(yīng)的緩存裝置304，經(jīng)過緩存裝置304內(nèi)部調(diào)度后再送到出端口的合波器 305上；當(dāng)只有一個(gè)出端口，相應(yīng)的僅一個(gè)緩存裝置和合波器時(shí)，可以不需要 光關(guān)開303;承載數(shù)據(jù)包控制信息的光波信號(hào)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后傳送到控制模塊 306，控制模塊306根據(jù)波長(zhǎng)狀態(tài)表確定出端口，即確定相應(yīng)的緩存裝置，生 成第二控制信號(hào)控制光開關(guān)303,使光波信號(hào)傳送到相應(yīng)的緩存裝置，控制模 塊306根據(jù)波長(zhǎng)狀態(tài)表和內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)表確定光波信號(hào)在緩存 裝置304的路徑，生成第一控制信號(hào)控制緩存裝置304;其中，緩存裝置304為環(huán)形緩存裝置，參閱圖4，緩存裝置304內(nèi)部?jī)H由 簡(jiǎn)單的2x2的光開關(guān)401作為內(nèi)部交換單元，并將其和基本緩存單元BMU402 相間隔連接成一個(gè)環(huán)，即單級(jí)BMU環(huán)，此緩存裝置為單環(huán)緩存裝置。所述單 環(huán)緩存裝置包括PxM個(gè)2x2的光開關(guān)401, PxM個(gè)BMU402,其中，每個(gè)2" 的光開關(guān)401中的另 一個(gè)入端口連接一個(gè)輸入光波，對(duì)應(yīng)的出端口則連接到合 波器上，BMU402用于對(duì)來自所述內(nèi)部交換單元的光波緩存。參閱圖5,緩存 裝置內(nèi)部交換單元采用的是3x3光開關(guān)501 ，其中兩對(duì)端口的連接方式與圖4 相同，構(gòu)成單級(jí)BMU環(huán)，第三對(duì)端口則通過光纖直4妻相互級(jí)連構(gòu)成一個(gè)環(huán)， 即無BMU環(huán)，所述緩存裝置內(nèi)部就有兩個(gè)環(huán)， 一個(gè)單級(jí)BMU環(huán)和一個(gè)無BMU 環(huán)，此緩存裝置為雙環(huán)緩存裝置。緩存裝置304也可以選用4x4的光開關(guān)作 為內(nèi)部交換單元，其中兩個(gè)入端口連接到達(dá)緩存裝置的入波長(zhǎng)，相對(duì)應(yīng)的兩個(gè) 出端口連接到合波器，另外兩對(duì)端口的連接方式與圖5相同，構(gòu)成單級(jí)BMU 環(huán)和無BMU環(huán)。其中，緩存裝置中的內(nèi)部交換單元在來自控制模塊306的第 一控制信號(hào)的作用下使光波信號(hào)輸出到合波器或者輸出到基本緩存單元；其中，所述TWC用于對(duì)光波進(jìn)行波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，使用TWC有利于解決數(shù)據(jù) 包沖突，當(dāng)存在多個(gè)相同波長(zhǎng)的信號(hào)要同時(shí)交換到同 一輸出端口的同 一波長(zhǎng) 時(shí)，可以分別將沖突信號(hào)變換到這個(gè)輸出端口中其它的空閑波長(zhǎng)上，從而避免 了沖突；不使用TWC也不影響本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，在沒有TWC的情況下，當(dāng)存 在多個(gè)相同波長(zhǎng)的信號(hào)要交換到同一輸出端口的同一波長(zhǎng)時(shí)，只能使用BMU 將相同波長(zhǎng)的信號(hào)通過緩存再先后送到同 一輸出端口的同 一波長(zhǎng)上，而不能利 用空閑波長(zhǎng)。數(shù)據(jù)包以光波為載體傳送，從入端口到出端口之間有可能相互沖突，使用 本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中主要有以下兩種沖突可能 一是出波長(zhǎng)沖突，當(dāng)兩 個(gè)凝:據(jù)包來自不同的入端口 ，并要求去往相同出端口的某個(gè)特定波長(zhǎng)通道時(shí)， 就會(huì)產(chǎn)生沖突，這種因竟?fàn)幊龆丝诓ㄩL(zhǎng)通道而導(dǎo)致的沖突稱為"出波長(zhǎng)沖突"； 二是緩存裝置內(nèi)部的沖突，當(dāng)進(jìn)入緩存裝置內(nèi)的兩個(gè)數(shù)據(jù)包同時(shí)要占用同 一個(gè) BMU資源時(shí)，就會(huì)在該BMU的入口處，也就是連接所述BMU的內(nèi)部交換單 元的出口處形成沖突。本發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存在這兩種沖突，所以需要維 護(hù)兩類狀態(tài)表來記錄這兩種資源的占用情況，分別稱為波長(zhǎng)狀態(tài)表和內(nèi)部交換 單元出端口狀態(tài)表。本發(fā)明所提供的調(diào)度方法如圖6所示，該方法包括步驟601、獲得數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述信息包括到達(dá)時(shí)刻arrT、數(shù)據(jù)包 持續(xù)時(shí)間durT、輸入端口和入波長(zhǎng)、輸出端口 ；步驟602、根據(jù)輸出端口查詢其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)狀態(tài)表，并根據(jù)波長(zhǎng)狀態(tài)表計(jì) 算BMU使用級(jí)數(shù)d,所述波長(zhǎng)狀態(tài)表為所述輸出端口光纖鏈路上每個(gè)波長(zhǎng)的使用情況；
步驟603、根據(jù)d確定路徑P，所述P包括內(nèi)部交換單元與基本緩存單元；步驟604、根據(jù)路徑P上每個(gè)基本緩存單元上游的內(nèi)部交換單元的出端口 狀態(tài)表，判斷每個(gè)基本緩存單元是否都能預(yù)約資源，如果是，執(zhí)行步驟605， 如果否，執(zhí)行步驟607;步驟605、 一艮據(jù)路徑P上接最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元 的出端口狀態(tài)表判斷所述接最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的 第一端口是否能預(yù)約，如果是，執(zhí)行步驟606，如果否，執(zhí)行步驟607;步驟606、數(shù)據(jù)包從所述路徑通過，并從所述接最后一個(gè)基本緩存單元輸 出端的內(nèi)部交換單元的的第 一端口輸出，更新波長(zhǎng)狀態(tài)表和P上每個(gè)內(nèi)部交換 單元出端口狀態(tài)表，結(jié)束調(diào)度；步驟607、預(yù)約失敗，登記數(shù)據(jù)包丟失。參閱圖4所示的環(huán)形緩存裝置結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明所提供的調(diào)度方法流程如圖 7所示，該方法包括步驟701、獲得數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述信息包括到達(dá)時(shí)刻arrT、數(shù)據(jù)包 持續(xù)時(shí)間durT、輸入端口和入波長(zhǎng)、輸出端口 ；步驟702、才艮據(jù)所述輸出端口查詢其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)狀態(tài)表，計(jì)算BMU使用 級(jí)數(shù)d;根據(jù)d確定從入波長(zhǎng)進(jìn)入的內(nèi)部交換單元開始的內(nèi)部交換單元與基本 緩存單元相間隔的路徑P;步驟703、設(shè)2x2內(nèi)部交換單元的連接合波器的端口為第一端口，連接"有 BMU環(huán)，，的端口為第二端口，設(shè)m為當(dāng)前預(yù)約成功的BMU級(jí)數(shù)，初值為0, 因單環(huán)緩存裝置中內(nèi)部交換單元與BMU相間隔成一個(gè)環(huán)，所以m同時(shí)為內(nèi)部 交換單元已使用級(jí)數(shù)，MAXD印th為預(yù)設(shè)的最大循環(huán)深度，即允許的最大緩存 級(jí)數(shù)；步驟704、判斷m是否大于MAXDepth，如果是，執(zhí)行步驟708,如果否， 執(zhí)行步驟705;將m與MAXDepth進(jìn)行比較是為避免數(shù)據(jù)包延遲時(shí)間太長(zhǎng)， 浪費(fèi)資源；步驟705、判斷m是否小于d，如果是，執(zhí)行步驟706，如果否，執(zhí)行步 驟709; 步驟706、判斷第m+l級(jí)基本緩存單元是否能預(yù)約，即判斷第m+l級(jí)內(nèi) 部交換單元的第二端口的資源在(arrT+n^g， arrT+n^g+durT)時(shí)間段是否空閑， 如果是，執(zhí)行步驟707,如果否，執(zhí)行步驟708，其中g(shù)為延遲粒度，最優(yōu)值 為20us(步驟707、 m增l,返回執(zhí)行步驟704;步驟708、預(yù)約失敗，登記數(shù)據(jù)包丟失，調(diào)度結(jié)束；步驟709、判斷第m+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第一端口的資源在(arrT+n^g， arrT+n^g+durT)時(shí)間段是否空閑，如果是，執(zhí)行步驟710,如果否，返回執(zhí)行 步驟708;步驟710、預(yù)約成功，更新波長(zhǎng)狀態(tài)表和P上所有內(nèi)部交換單元的出端口狀 態(tài)表，數(shù)據(jù)包傳送到出端口，結(jié)束調(diào)度。參閱圖5所示的環(huán)形緩存裝置結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明所提供的調(diào)度方法流程如圖 8所示，該方法包4舌步驟801、獲得數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)信息，所述信息包括到達(dá)時(shí)刻arrT、數(shù)據(jù)包 持續(xù)時(shí)間durT、輸入端口和入波長(zhǎng)、輸出端口 ；步驟802、根據(jù)所述輸出端口查詢對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)狀態(tài)表，計(jì)算BMU延遲級(jí) 數(shù)d，根據(jù)d確定包括內(nèi)部交換單元和d個(gè)基本緩存單元的路徑P;步驟803 、設(shè)3 x 3內(nèi)部交換單元的連接合波器的端口為第 一端口 ，連接"有 BMU環(huán)，，的端口為第二端口，連接"無BMU環(huán)，，的端口為第三端口，設(shè)變 量m為當(dāng)前預(yù)約成功的BMU級(jí)數(shù)，賦初始值為O,變量n為已使用的交換單 元個(gè)數(shù)，賦初始值為O，設(shè)MAXDepth為最大循環(huán)深度；步驟804、判斷n是否大于MAXDepth，如果是，執(zhí)行步驟817，如果否， 執(zhí)行步驟805;將n與MAXDepth進(jìn)行比較，為了避免光波在無BMU環(huán)中形 成死循環(huán)；步驟805、判斷m是否小于d,如果否，執(zhí)行步驟815，如果是，執(zhí)行步 驟806;步驟806、判斷第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第二端口的資源在(arrT+m、， arrT+n^g+durT)時(shí)間段是否空閑，如杲是，執(zhí)行步驟807，如杲否，執(zhí)行步驟 808;步驟807、內(nèi)部交換單元的使用級(jí)數(shù)n增加1, BMU的資源預(yù)約級(jí)數(shù)m 增加1,記錄所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第二端口被申請(qǐng)，返回執(zhí)行步驟804;步驟808、判斷第n+l級(jí)的內(nèi)部交換單元的第三端口的資源在(arrT+iT^g, arrT+n^g+durT)時(shí)間段是否空閑，如果是，則執(zhí)行步驟809,如果否，則執(zhí)行 步驟810;步驟809、內(nèi)部交換單元的使用級(jí)數(shù)n增加1,記錄所迷第n+l級(jí)內(nèi)部交 換單元的第三端口被申請(qǐng)，返回執(zhí)行步驟804;步驟810、判斷m是否小于d,如果是，執(zhí)行步驟811，如果否，執(zhí)行步 驟817;步驟811、判斷n是否大于O，如果是，執(zhí)行步驟812,如果否，執(zhí)行步 驟817;步驟812、判斷第n級(jí)內(nèi)部交換單元的第三端口的資源是否已經(jīng)被申請(qǐng)， 如果是，執(zhí)行步驟813，如果否，執(zhí)行步驟814;步驟813、 n減l,清除第n級(jí)內(nèi)部交換單元的第三端口被申請(qǐng)的記錄，返 回執(zhí)行步驟811;步驟814、將BMU的資源預(yù)約級(jí)數(shù)m減1 ， n減1 ，清除第n級(jí)內(nèi)部交換 單元的第二端口被申請(qǐng)的記錄，返回執(zhí)行步驟808;步驟815、判斷第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第一端口在(arrT+n^g， arrT+m*g+durT)時(shí)間段是否空閑，如果是，執(zhí)行步驟816，如果否，返回執(zhí) 行步驟808;步驟816、資源全部預(yù)約成功，更新波長(zhǎng)狀態(tài)表和P上所有內(nèi)部交換單元 的出端口狀態(tài)表，數(shù)據(jù)包傳送到出端口，結(jié)束調(diào)度；步驟817、資源預(yù)約失敗，登記數(shù)據(jù)包丟失，結(jié)束調(diào)度。在以上所述的實(shí)施例中，在調(diào)度過程中，記錄下已使用的內(nèi)部交換單元n 的端口申請(qǐng)情況，所述步驟812中判斷第n級(jí)內(nèi)部交換單元的第三端口的資源 是否已經(jīng);波申請(qǐng)，就是根據(jù)記錄的申請(qǐng)情況進(jìn)行判斷的。以上分析可以看出，本發(fā)明采用內(nèi)部交換單元與基本緩存單元相間隔構(gòu)成
封閉連接的緩存裝置，可以循環(huán)利用內(nèi)部交換單元和基本緩存單元，使緩存裝 置規(guī)模較小，進(jìn)而使核心節(jié)點(diǎn)的規(guī)模減?。槐景l(fā)明提供lxN的光開關(guān)完成交 換功能，相比現(xiàn)有技術(shù)的單平面的交換矩陣結(jié)構(gòu)，規(guī)模小，進(jìn)一步較小核心節(jié) 點(diǎn)的規(guī)模；本發(fā)明所提供的環(huán)形緩存裝置提供了一種無限延遲的緩存方式，給 需要較大延遲時(shí)間的數(shù)據(jù)包提供了足夠的延遲時(shí)間，降低數(shù)據(jù)包的丟失率。本 發(fā)明所提供的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過配置光開關(guān)，去往不同出端口的數(shù)據(jù)包被送到相應(yīng) 的緩存裝置上，經(jīng)過緩存裝置內(nèi)部調(diào)度后再送到出端口的合波器，避免了隊(duì)頭 阻塞的問題。以上對(duì)本發(fā)明所提供的 一 種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及緩存裝置及調(diào)度方法 進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡 述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)， 對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍 上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1. 一種緩存裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)內(nèi)部交換單元，至少一個(gè)基本緩存單元，所述內(nèi)部交換單元包括至少兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，所述內(nèi)部交換單元通過所述兩個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端、所述兩個(gè)輸出端中的一個(gè)輸出端與基本緩存單元相間隔構(gòu)成封閉連接，所述內(nèi)部交換單元的另一輸入端接收光波，所述內(nèi)部交換單元根據(jù)第一控制信號(hào)輸出所述光波，所述基本緩存單元用于對(duì)來自所述內(nèi)部交換單元的所述光波緩存。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩存裝置，其特征在于所述內(nèi)部交換單元根據(jù)所述第 一控制信號(hào)使所述光波輸出到所述基本緩 存單元或從另 一輸出端輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩存裝置，其特征在于所述緩存裝置包括至 少兩個(gè)內(nèi)部交換單元，所述內(nèi)部交換單元級(jí)連構(gòu)成封閉連接。
4、 一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括解波分復(fù)用器，至少一個(gè)緩存裝 置，與緩存裝置一一對(duì)應(yīng)的合波器，其中， 解波分復(fù)用器，用于將接收的波長(zhǎng)信號(hào)分解，將分解得到的光波輸出到緩 存裝置；緩存裝置包括至少一個(gè)內(nèi)部交換單元，至少一個(gè)基本緩存單元，所述內(nèi) 部交換單元包括至少兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，所述內(nèi)部交換單元通過所述兩 個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端、所述兩個(gè)輸出端中的一個(gè)輸出端與基本緩存單元相 間隔構(gòu)成封閉連接，所述內(nèi)部交換單元的另一輸入端接收光波，所述內(nèi)部交換 單元根據(jù)第一控制信號(hào)輸出所述光波，所述基本緩存單元用于對(duì)來自所述內(nèi)部 交換單元的所述光波緩存；合波器，用于將來自所述緩存裝置的所述內(nèi)部交換單元的所述光波復(fù)用輸出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述內(nèi)部交換單元根據(jù)所述第一控制信號(hào)使所述光波輸出到所述基本緩 存單元或從另一輸出端輸出到所述合波器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在所述 解波分復(fù)用器和所述緩存裝置之間還包括波長(zhǎng)變換器， 波長(zhǎng)變換器，用于對(duì)所述解波分復(fù)用器輸出的光波進(jìn)行波長(zhǎng)變換，將變換 后的光波輸出到所述緩存裝置。
7、 沖艮據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在所述 波長(zhǎng)變換器和所述緩存裝置之間還包括光開關(guān)，光開關(guān)，用于才艮據(jù)第二控制信號(hào)將所述波長(zhǎng)變換器輸出的光波傳送到所述 緩存裝置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述緩存裝置包 括至少兩個(gè)內(nèi)部交換單元，所述內(nèi)部交換單元級(jí)連構(gòu)成封閉連接。
9、 一種調(diào)度方法，用于在光網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)包，其特征在于，包括 A、根據(jù)使用級(jí)數(shù)確定路徑；信息判斷所述每個(gè)基本緩存單元是否都能預(yù)約，如果是，再根據(jù)所述路徑上接 最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)信息判斷所述接 最后一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的第 一端口是否能預(yù)約，如果 是，數(shù)據(jù)包從所述路徑通過，更新所述路徑上每個(gè)內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài) 信息。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)度方法，其特征在于，步驟B包括Bl、判斷當(dāng)前預(yù)約成功的基本緩存單元級(jí)數(shù)m是否小于所述使用級(jí)數(shù)， 如果是，4丸行B2，如果否，執(zhí)行B3;B2、根據(jù)所述路徑上接第m級(jí)基本緩存單元輸出端的第n+l級(jí)內(nèi)部交換 單元的出端口狀態(tài)信息，判斷所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的接下游基本緩存單 元的第二端口是否能預(yù)約，如果是，m增l,已使用的內(nèi)部交換單元級(jí)數(shù)n增 1,返回執(zhí)行B1;B3、根據(jù)所述路徑上接第m級(jí)基本緩存單元輸出端的第n+l級(jí)內(nèi)部交換 單元的出端口狀態(tài)信息，判斷所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第一端口是否能預(yù) 約，如果是，數(shù)據(jù)包從所述路徑通過并從所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的第一端 口輸出，更新所述路徑上每個(gè)內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)信息。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)度方法，所述內(nèi)部交換單元為3x3光開關(guān),其特征在于，步驟B2還包括當(dāng)所迷第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口不能預(yù)約時(shí)，執(zhí)行步驟 B21、根據(jù)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的出端口狀態(tài)信息判斷所述第n+l級(jí)內(nèi) 部交換單元的接下游內(nèi)部交換單元的第三端口是否能預(yù)約，如果是，n增l， 返回執(zhí)行B2。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的調(diào)度方法，其特征在于，步驟B2還包括 當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口能預(yù)約時(shí)，記錄所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口被申請(qǐng)；當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述 第三端口能預(yù)約時(shí)，記錄所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第三端口被申請(qǐng)； 當(dāng)所述第n+l級(jí)內(nèi)部交換單元的所述第二端口和所述第三端口都不能預(yù)約時(shí)， 執(zhí)行步驟B22、判斷第n級(jí)內(nèi)部交換單元的第三端口是否被申請(qǐng)，如果否， m減1, n減1,返回執(zhí)行B21,如果是，n減1,返回執(zhí)行B22。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的調(diào)度方法，其特征在于步驟Bl中所述判斷當(dāng)前預(yù)約成功的基本緩存單元級(jí)數(shù)m是否小于所述使 用級(jí)數(shù)之前還包括判斷n是否大于預(yù)設(shè)的最大循環(huán)深度，如果否，繼續(xù)執(zhí)行， 如果是，數(shù)據(jù)包丟失。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9、 10、 11、 12或13所述的調(diào)度方法，其特征在于 步驟A之前還包括根據(jù)所述數(shù)據(jù)包獲取波長(zhǎng)狀態(tài)信息，根據(jù)所述波長(zhǎng)狀態(tài)信息計(jì)算基本緩存單元使用級(jí)數(shù)；當(dāng)確定所述接最后 一個(gè)基本緩存單元輸出端的內(nèi)部交換單元的第 一端口 能預(yù)約時(shí)，步驟B3還包括更新所述波長(zhǎng)狀態(tài)信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緩存裝置，包括至少一個(gè)內(nèi)部交換單元，至少一個(gè)基本緩存單元，所述內(nèi)部交換單元包括至少兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端，所述內(nèi)部交換單元通過所述兩個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端、所述兩個(gè)輸出端中的一個(gè)輸出端與基本緩存單元相間隔構(gòu)成封閉連接，所述內(nèi)部交換單元的另一輸入端接收光波，所述內(nèi)部交換單元根據(jù)第一控制信號(hào)輸出所述光波，所述基本緩存單元用于對(duì)來自所述內(nèi)部交換單元的所述光波緩存。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及調(diào)度方法，使用本發(fā)明的技術(shù)方案，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的規(guī)模小，易于實(shí)用化，同時(shí)減少數(shù)據(jù)包的丟失率，避免了隊(duì)頭阻塞。
文檔編號(hào)H04Q11/00GK101212818SQ20061016822
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者毅 張, 潘永康, 晟 王, 蘇清博, 都 許 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司;電子科技大學(xué)