專利名稱：基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，尤其涉及一種基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，可以最大限度地避免控制信道阻塞，使多個突發(fā)數(shù)據(jù)包能夠在不同的數(shù)據(jù)信道上同時發(fā)送，屬于光纖通信領域。
OBS網(wǎng)絡是由多個電的邊緣節(jié)點和多個光的核心節(jié)點通過波分復用(WDM)鏈路連接構成的。邊緣節(jié)點提供與其他網(wǎng)絡的代理接口和突發(fā)數(shù)據(jù)包的組裝/分解功能。核心節(jié)點負責對到達的突發(fā)數(shù)據(jù)包進行選路和交換。WDM鏈路則為數(shù)據(jù)的傳送提供承載的通道。通常把WDM鏈路中的多個波長分為兩組，一組用來傳送突發(fā)數(shù)據(jù)包，稱為數(shù)據(jù)信道，另一組用來傳送控制分組，稱為控制信道。在現(xiàn)有的OBS方案中，控制信道采用統(tǒng)計時分復用技術，即一個控制分組可以在某一時間段內占用控制信道，在此期間其他控制分組不能被發(fā)送。如Yijun Xiong在其論文“Control Architecture in Optical Burst-Switched WDM Networks”(IEEEJournal of Selected Areas in Communications，2000，18(10)，pp1838-1850)中指出的那樣，這項技術存在著一個很大的不足之處，即在高業(yè)務量負荷下，當平均突發(fā)數(shù)據(jù)包長度小于一個特定值時，容易導致控制分組之間的沖突，進而造成控制信道的阻塞。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的系統(tǒng)由邊緣節(jié)點和核心節(jié)點通過光纖WDM技術連接構成。光纖WDM信道分為數(shù)據(jù)信道和控制信道。邊緣節(jié)點由突發(fā)數(shù)據(jù)包處理和控制分組處理兩部分構成，分別處理突發(fā)數(shù)據(jù)包和控制分組的生成/分解及發(fā)送/接收。核心節(jié)點由輸入接口、交換矩陣、輸出接口和控制單元四部分組成。其中輸入接口將控制信道分離出來以便讀取控制分組信息；交換矩陣負責將突發(fā)數(shù)據(jù)包交換到相應的輸出端口；控制單元則處理控制分組信息，控制交換矩陣配置，然后再生控制分組并發(fā)送到控制信道；輸出接口把控制信道和數(shù)據(jù)信道復用到一根光纖中。
本發(fā)明的關鍵特征在于采用光碼分復用技術在OBS控制信道上傳送控制分組，而突發(fā)數(shù)據(jù)包在每個數(shù)據(jù)信道上的傳送依然保留原有的統(tǒng)計時分復用方式。在本發(fā)明的控制信道上，對應于每個數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個地址碼字，對應不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交，每個控制分組在發(fā)送之前需要按分給它的地址碼字進行光編碼?？紤]到OBS采用WDM技術，本發(fā)明采用光碼分多址技術中的時域編碼技術。目前，光正交碼、改進的素數(shù)碼和二次同余碼等都可以作為候選地址碼。本發(fā)明中采用的具體光地址碼具有如下特征在一個控制信道上，用于控制分組傳送的光地址碼應該至少具有與數(shù)據(jù)信道相同數(shù)目的碼字；在同一時刻，當所有數(shù)據(jù)信道都有突發(fā)數(shù)據(jù)包要求發(fā)送時，在控制信道上多個控制分組信號的疊加應使對其中任何一個信號的接收誤碼率低于一指定值，該值由網(wǎng)絡要求決定。
本發(fā)明采用了光碼分復用控制信道技術，所以在每個網(wǎng)絡節(jié)點(包括邊緣節(jié)點和核心節(jié)點)中都有相應的一組編碼器和一組解碼器。編解碼器采用光纖延遲線結構，由一個光分路器、一組平行光纖和一個光合路器構成。
本發(fā)明中，邊緣節(jié)點的控制分組發(fā)送部分由控制分組生成器、控制分組隊列、電光轉換器、光編碼器和光合路器順序連接構成。控制分組生成器的輸出給各個分組隊列，然后送入光電轉換器，其輸出與光編碼器連接，最后多個這樣的支路由光合路器合路。邊緣節(jié)點的控制分組接收部分由光分路器、光解碼器、光檢測器、控制分組隊列以及控制分組處理器順序連接構成。分路器的輸出送給解碼器，各解碼器的輸出送入光檢測器，然后再送入到控制分組隊列中，等待控制分組處理器的處理。
本發(fā)明中，核心節(jié)點的控制單元由光分路器、光解碼器、光檢測器、控制分組隊列、輸入分組處理器、交換單元、緩存器、調度器、輸出分組處理器、電光轉換器以及光編碼器依次連接而成。控制分組經(jīng)光分路器送入光解碼器，解碼判決恢復出控制分組，然后送入到控制分組隊列中等待輸入分組處理器處理，并交換到對應的交換單元輸出端口。經(jīng)過緩存和調度器處理后的控制分組送入輸出控制分組處理器，最后經(jīng)光編碼后發(fā)送到控制信道。
本發(fā)明中，由于光碼分多址技術的引進，使得控制分組可以無延時發(fā)送，而且可以實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)信道同時發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)包，基本上避免了控制信道的阻塞，真正做到了“想發(fā)就發(fā)”，這是本發(fā)明的主要優(yōu)點。本發(fā)明采用的光纖延遲線結構的編解碼器，具有結構簡單和易于實現(xiàn)的特點。
在

圖1的實施例中，系統(tǒng)由四個邊緣節(jié)點和一個核心節(jié)點構成。
圖2為本發(fā)明采用的基于光纖延遲線的直接序列光編碼器結構框圖。
解碼器的結構與編碼器類似。
圖3為本發(fā)明的OBS邊緣節(jié)點中控制分組處理部分結構框圖。
其中圖3a)為邊緣節(jié)點控制分組生成/發(fā)送部分結構框圖，圖3b)為邊緣節(jié)點控制分組接收部分結構框圖。
圖4為本發(fā)明的OBS核心節(jié)點中控制單元結構框圖。
如圖1所示，本發(fā)明涉及的系統(tǒng)由通過光纖WDM技術連接的邊緣節(jié)點和核心節(jié)點構成。WDM信道中包括控制信道和數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)信道采用統(tǒng)計時分復用技術，而控制信道采用光碼分復用技術。對應于每個數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個地址碼字，對應不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交。地址的選擇方法如下以光正交碼為例，如果WDM信道共有16波長，其中一個控制信道，15個數(shù)據(jù)信道，則所選光正交碼的容量應該至少為15個碼字，每個數(shù)據(jù)信道對應一個。如果再考慮到信號接收過程中的多用戶干擾，則要求在指定的誤碼率條件下，可同時工作的碼字數(shù)不小于數(shù)據(jù)信道數(shù)。
本發(fā)明采用光纖延遲線結構的編解碼器如圖2所示，由光分路器、一組平行光纖和光合路器構成。光分路器中的ω表示分路比，由光地址碼的碼重決定，光纖延遲線的長短則取決與該編解碼器對應的地址碼字。對于光編碼器，光信號由光分路器輸出到光纖，然后再由光合路器發(fā)送出去。而對于光解碼器，光信號的傳送方向相反。
為了便于說明，我們假設節(jié)點(包括邊緣節(jié)點和核心節(jié)點)的一個輸出端口的WDM鏈路上有k個數(shù)據(jù)信道和一個控制信道。邊緣節(jié)點控制分組發(fā)送部分如圖3a)所示，由控制分組生成器、控制分組隊列、電光轉換器、光編碼器和光合路器順序連接組成。工作過程如下控制分組生成器生成控制分組，并按所指示的突發(fā)數(shù)據(jù)包承載數(shù)據(jù)信道送入到對應于控制分組隊列中。處于隊首的控制分組轉換為光脈沖，然后通過編碼器以其獨有的地址碼字編碼。多個這樣的編碼器輸出經(jīng)光合路器后在一個光波長信道上發(fā)送。
邊緣節(jié)點控制分組接收部分結構如圖3b)所示，由光分路器、光解碼器、光檢測器、控制分組隊列以及控制分組處理器依次連接構成。工作過程如下來自于一個控制信道的控制分組經(jīng)分路器后送給k個解碼器，各解碼器對接收信號作相關運算，只得到以自己的地址碼編碼的控制分組。各解碼器得到的控制分組送入到控制分組隊列中，然后等待控制分組處理器的處理。
如圖4所示，核心節(jié)點中控制單元由光分路器、光解碼器、光檢測器、控制分組隊列、輸入分組處理器、交換單元、緩存器、調度器、輸出分組處理器、電光轉換器以及光編碼器依次連接而成。工作過程如下控制分組經(jīng)光分路器后，送入對應的光解碼器，再進行解碼判決恢復出控制分組，然后送入到控制分組隊列中等待輸入分組處理器處理，并交換到對應的交換單元輸出端口。該端口接有一個緩存器和一個調度器，調度器用來為控制分組的突發(fā)數(shù)據(jù)包分配輸出數(shù)據(jù)信道。經(jīng)過處理后的控制分組送入到輸出控制分組處理器更新相關信息后，經(jīng)光編碼后發(fā)送到控制信道。
權利要求
1.一種基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，由邊緣節(jié)點和核心節(jié)點通過光纖波分復用WDM鏈路連接構成，其特征在于WDM信道中包括控制信道和數(shù)據(jù)信道，數(shù)據(jù)信道采用統(tǒng)計時分復用技術，控制信道采用光碼分復用技術，對應于每個數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個地址碼字，對應不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交，邊緣節(jié)點包括突發(fā)數(shù)據(jù)包處理和控制分組處理兩個部分，核心節(jié)點包括輸入接口、交換矩陣、輸出接口和控制單元四個部分。
2.如權利要求1所說的基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，其特征在于邊緣節(jié)點的控制分組發(fā)送部分由控制分組生成器、控制分組隊列、電光轉換器、光編碼器和光合路器順序連接構成，控制分組生成器的輸出給各個分組隊列，然后送入光電轉換器，其輸出與光編碼器連接，再由光合路器合路，控制分組接收部分由光分路器、光解碼器、光檢測器、控制分組隊列以及控制分組處理器順序連接構成，分路器的輸出送給解碼器，各解碼器的輸出送入光檢測器，然后再送入到控制分組隊列中，等待控制分組處理器的處理。
3.如權利要求1所說的基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，其特征在于核心節(jié)點的控制單元由光分路器、光解碼器、光檢測器、控制分組隊列、輸入分組處理器、交換單元、緩存器、調度器、輸出分組處理器、電光轉換器以及光編碼器依次連接而成，控制分組經(jīng)光分路器送入光解碼器，解碼判決恢復出控制分組，然后送入到控制分組隊列中等待輸入分組處理器處理，并交換到對應的交換單元輸出端口，經(jīng)過緩存和調度器處理后的控制分組送入輸出控制分組處理器，最后經(jīng)光編碼后發(fā)送到控制信道。
4.如權利要求1、2、3所說的基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，其特征在于網(wǎng)絡節(jié)點中的編解碼器采用光纖延遲線結構，并采用時域編碼，將光正交碼、改進的素數(shù)碼和二次同余碼作為候選地址碼。
全文摘要
一種基于光碼分復用控制信道的光突發(fā)包交換系統(tǒng)，由邊緣節(jié)點和核心節(jié)點通過光纖波分復用WDM鏈路連接構成，數(shù)據(jù)信道采用統(tǒng)計時分復用技術，控制信道采用光碼分復用技術，每個網(wǎng)絡節(jié)點中有相應的一組編碼器和解碼器，對應于每個數(shù)據(jù)信道上突發(fā)數(shù)據(jù)包的控制分組分別分配一個地址碼字，對應不同數(shù)據(jù)信道的控制分組的地址碼字相互正交，編解碼器采用光纖延遲線結構，并采用時域編碼技術。本發(fā)明引進光碼分多址技術，使控制分組可以無延時發(fā)送，可實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)信道同時發(fā)送突發(fā)數(shù)據(jù)包，避免了控制信道的阻塞。
文檔編號H04B10/12GK1419353SQ0213761
公開日2003年5月21日 申請日期2002年10月24日 優(yōu)先權日2002年10月24日
發(fā)明者王金輝, 范戈 申請人:上海交通大學