專利名稱：光通信網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信網(wǎng)絡(luò)，具體涉及一種分組網(wǎng)絡(luò)和在這種網(wǎng)絡(luò)中使用的節(jié)點。
“轉(zhuǎn)接分組”是指由一個不是始發(fā)節(jié)點的節(jié)點處理并且不尋址到該節(jié)點的分組。
本發(fā)明通過選擇性地去除較低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接分組并用較高優(yōu)先級分組代替它們，顯著增強了通信網(wǎng)絡(luò)中分組優(yōu)先級化方案的效果。本發(fā)明同時適用于時隙網(wǎng)絡(luò)和具有例如在節(jié)點異步接收的可變長度分組的網(wǎng)絡(luò)。
優(yōu)選地，節(jié)點包括一個把對節(jié)點的輸入連接到從節(jié)點的輸出的連續(xù)流傳輸路徑，和一個把對節(jié)點的輸入連接到從節(jié)點的輸出的另選路徑，并且該另選路徑包括一個或多個分組隊列，該方法包括通過連續(xù)流傳輸路徑輸出一個被確定為具有相對較高優(yōu)先級的轉(zhuǎn)接分組。
連續(xù)流傳輸路徑以一種穩(wěn)定、連續(xù)的方式發(fā)送分組而無需使用隊列或其它可變延遲。連續(xù)流傳輸路徑可以完全在光域中。另選地，連續(xù)流傳輸路徑的部分或全部可以在電域中。在此情況下，將在節(jié)點的輸入和輸出進行電-光轉(zhuǎn)換。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種通信系統(tǒng)，其包括一個通信網(wǎng)絡(luò)，通信網(wǎng)絡(luò)具有環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并且包括至少兩個復(fù)制的傳輸路徑，和多個連接到環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，每個節(jié)點被設(shè)置來向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)輸出尋址到網(wǎng)絡(luò)中一個或多個其它節(jié)點的分組，和開關(guān)裝置，橋接該至少兩個傳輸路徑，并且被設(shè)置為，在一個傳輸路徑發(fā)生故障的情況下，把來自所述一個傳輸路徑的分組轉(zhuǎn)移到另一個傳輸路徑，其特征在于，給每個節(jié)點分配用于每個傳輸路徑的一個不同網(wǎng)絡(luò)地址，并且一個或多個節(jié)點被設(shè)置為，當(dāng)一個分組承載著對應(yīng)于接收該分組的傳輸路徑的節(jié)點地址時，從網(wǎng)絡(luò)中去除該分組。
雙環(huán)分組網(wǎng)絡(luò)的一個優(yōu)點是提供增強的恢復(fù)能力。在其中一個環(huán)發(fā)生故障的情況下，使用“環(huán)回繞”來把分組轉(zhuǎn)移到另一個環(huán)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到重要的是，在環(huán)回繞的情況下，目的地節(jié)點仍然識別尋址到它的分組并以通常方式處理該分組，但是與此同時，在節(jié)點處的控制處理器必須意識到已經(jīng)發(fā)生了環(huán)回繞。本發(fā)明的這一方面使得上述要求成為可能，同時只帶來最小的信令或處理系統(tǒng)開銷。假設(shè)一個節(jié)點在外環(huán)上具有地址A，在內(nèi)環(huán)上具有地址B。該節(jié)點將排斥它在外環(huán)上發(fā)現(xiàn)的具有ADDRESSEE＝A的任何分組，并且將排斥它在內(nèi)環(huán)上發(fā)現(xiàn)的具有ADDRESSEE＝B的任何分組。該節(jié)點將排斥一個回繞到內(nèi)環(huán)上的具有ADDRESSEE＝A的任何分組。同樣地，該節(jié)點將排斥一個回繞到外環(huán)上的具有ADDRESSEE＝B的分組。在一個優(yōu)選示例中，這可以確保如果一個在外環(huán)上從該節(jié)點發(fā)送的、并產(chǎn)生為具有ADDRESSEE＝A的多點傳送分組在到達(dá)所有其它節(jié)點之前回繞到內(nèi)環(huán)上，那么其將不會被提前排斥。另一個示例是一個用于TTL(使用期限)機制的快速控制分組，其中這確保了如果有一個環(huán)回繞，該分組不會被提前排斥。


圖15a顯示一個用于交換波分復(fù)用光分組的節(jié)點的結(jié)構(gòu)；圖15b顯示圖15a的節(jié)點所處理的分組的格式；圖16a到16e顯示縱橫開關(guān)結(jié)構(gòu)。
具體實施反方式圖1顯示由Cisco開發(fā)的并稱為DPT(動態(tài)分組傳輸)環(huán)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)。在該方案中，因特網(wǎng)路由器被放置在兩個同心反方向環(huán)上。這些環(huán)由一序列的光纖鏈路組成，每個光纖鏈路在路由器的輸入和輸出端口終接。一個環(huán)稱為內(nèi)環(huán)，另一個環(huán)稱為外環(huán)。以一個方向發(fā)送數(shù)據(jù)分組，并且在另一個光纖上以相反方向發(fā)送對應(yīng)的控制分組。該IP(網(wǎng)際協(xié)議)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計為提供多個特征。具體地說，其支持分組的統(tǒng)計多路復(fù)用，而不提供點對點連接或使用用于路由器互連或用于保護的專用帶寬。其還被設(shè)計為支持分組優(yōu)先級化和提供多個級別的排隊和調(diào)度，以及支持單點傳送和多點傳送傳輸。在圖1的網(wǎng)絡(luò)中，與下面參考圖2描述的網(wǎng)絡(luò)相比，信號傳輸路徑在每個節(jié)點處被中斷。
圖2顯示一個實施本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)。通信網(wǎng)絡(luò)1包括同心外環(huán)和內(nèi)環(huán)2.1和2.2。這些環(huán)承載光分組。多個節(jié)點3a到3g連接到環(huán)上。在該示例中，每個節(jié)點3a到3g是一個網(wǎng)際協(xié)議路由器。在操作時，一個路由器(例如3a)把尋址到另一個路由器(例如3d)的光分組輸出到該雙同心環(huán)中的一個。由節(jié)點3a輸出的光分組在分組首部中的地址字段中承載節(jié)點3d的網(wǎng)絡(luò)地址。該分組圍繞環(huán)傳遞。在每個中間節(jié)點，把分組地址與各自節(jié)點的地址進行比較。如果該分組不尋址一個給定中間節(jié)點，那么該分組傳遞到下一個節(jié)點，并如此進行下去。在目的地節(jié)點，讀取該地址并且識別該分組是要在該節(jié)點接收。在單點傳送傳輸?shù)那闆r下，在該節(jié)點把該分組從網(wǎng)絡(luò)中去除。然后，例如可以將其轉(zhuǎn)換到電域，以向前傳輸?shù)脚c相應(yīng)節(jié)點連接的電子網(wǎng)絡(luò)上的一個客戶終端。
圖3顯示在一個光纖環(huán)上的一個節(jié)點處接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的流動。一個入局?jǐn)?shù)據(jù)分組(i)被發(fā)送到主接收隊列(如果它到達(dá)其目的地)或(ii)被允許通過以向前傳輸。一個多點傳送分組可以被發(fā)送到主接收隊列并且還可以被轉(zhuǎn)發(fā)以向前傳輸。根據(jù)其優(yōu)先級處理用于向前傳輸?shù)姆纸M低優(yōu)先級分組被傳遞到一個轉(zhuǎn)接隊列?？焖?、高優(yōu)先級分組被立即傳遞到出局路徑而無需排隊。在環(huán)上的容量允許時，來自發(fā)送隊列之一的分組可以被傳遞到出局路徑?？梢允褂枚鄠€發(fā)送隊列來管理來自該節(jié)點的出局業(yè)務(wù)的優(yōu)先級化。
在該示例中，光纖環(huán)和節(jié)點被配置以提供用于快速分組的連續(xù)光路徑。
在連續(xù)傳輸路徑中，信號流以連續(xù)和均勻速率從該路徑輸入和輸出。該路徑可以是一個連續(xù)光傳輸路徑。連續(xù)光傳輸路徑如圖3所示可以包含一個實質(zhì)上固定的延遲。對于電域中的連續(xù)傳輸路徑，該路徑可以包含諸如FIFO(先入先出)緩沖器的存儲元件。但是，在此情況下，這與常規(guī)系統(tǒng)的差別在于，在正常操作時，來自緩沖器的輸出是連續(xù)和規(guī)則的，使得緩沖器的輸入和輸出以實質(zhì)上相同的速率發(fā)生。在常規(guī)系統(tǒng)中，使用一個緩沖器來在一個以某些速率和/或時間服務(wù)的隊列中保持轉(zhuǎn)接分組，其中這些速率和/或時間取決于諸如分組優(yōu)先級、隊列長度、爭用隊列的狀態(tài)等因素。
控制電路執(zhí)行的另一個功能是確定一個分組的使用期限(TTL)是否已期滿。如果確定使用期限已經(jīng)期滿，那么再次把一個控制信號發(fā)送到開關(guān)以使得這樣一個分組被從向前傳輸路徑中排斥。當(dāng)一個節(jié)點產(chǎn)生一個光分組并將其輸出到所述環(huán)時，在分組首部的相位字段“PH”中寫入一個值。這些節(jié)點中的一個節(jié)點作為主節(jié)點。主節(jié)點輸出那些圍繞每個環(huán)行進的多點傳送快速控制分組以把當(dāng)前相位值通知給每個節(jié)點。以每圍繞所述環(huán)光速行進的往返時間至少一次的速率，定期地更新相位值。主節(jié)點通過遞增相位值來執(zhí)行對相位值的更新。例如，在環(huán)的每個往返一個控制分組的情況下，相位值被遞增1(模3)。每個環(huán)周期性地接收和存儲由來自主節(jié)點的多點傳送快速控制分組之一所指示的當(dāng)前相位值。當(dāng)在該節(jié)點接收到任何其它快速分組時，該節(jié)點中的控制邏輯確定所接收的快速分組的PH字段中的值是否是(current_phase-PH)mod 3□1，
如果滿足該不等式，那么該分組期滿，應(yīng)該從環(huán)中清除。例如，這種情況可能是因為該分組尋址到一個當(dāng)前發(fā)生故障的節(jié)點或者因為在分組的地址中有錯誤。
圖4顯示以前已經(jīng)被廣泛地考慮用于光分組網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)“舍棄-和-插入”(D&I)(例如，J R Sauer，M N Islam和S P Dijaili，“A soliton ringnetwork”，光波技術(shù)雜志，第11卷，第12號，1993年12月，第2182-2190頁)。該節(jié)點包含一個2×2光縱橫開關(guān)。當(dāng)該開關(guān)處于橫向(直通)位置時(i)入局光纖上的光分組被“舍棄”(即交換到節(jié)點接收機)；或(ii)插入一個由主發(fā)射機產(chǎn)生的光分組(即交換到出局光纖)；或(i)和(ii)二者同時發(fā)生。該D&I節(jié)點結(jié)構(gòu)的一個限制是當(dāng)節(jié)點接收一個分組時，該分組被物理地從入局和出局光纖之間的光路徑中去除。用于多點傳送一個分組的唯一方法是在每個節(jié)點舍棄該分組，然后當(dāng)該環(huán)上有足夠空閑容量可用時重新插入該分組。因此，該結(jié)構(gòu)無法支持快速(高優(yōu)先級)轉(zhuǎn)接分組的多點傳送。
圖5顯示我們發(fā)明的新節(jié)點結(jié)構(gòu)的優(yōu)選形式。該新結(jié)構(gòu)提供了“復(fù)制-排斥-和-插入”(CEI)功能，而不是“舍棄-和-插入”(D&I)。在一個D&I節(jié)點的情況下，為了在一個節(jié)點接收分組，要從傳輸路徑中提取這些分組。在一個CEI節(jié)點的情況下，為了在一個節(jié)點接收分組，要從傳輸路徑中復(fù)制而不是提取這些分組。例如利用圖5所示的一個無源光耦合器把所有入局業(yè)務(wù)復(fù)制到該節(jié)點。在使用時，來自光環(huán)之一的一個入局光纖連接到耦合器5.1。從耦合器5.1，一個光路徑再經(jīng)過一個用于提供固定延遲的光纖5.3的長度到達(dá)光縱橫開關(guān)5.4。連接在該光纖環(huán)中的一個出局光纖從縱橫開關(guān)的輸出端口之一經(jīng)過。例如使用再一個耦合器5.2把來自耦合器5.1的另一個輸出再次分割。由該再一個耦合器得到的一個輸出分支被用于提供入局光纖上的光分組的一個副本。例如，該副本可用被傳遞到主接收隊列。該再一個耦合器的另一個輸出分支連接到控制電路。例如，控制電路可以讀取光分組所承載的首部，并執(zhí)行相關(guān)的邏輯操作?？刂齐娐樊a(chǎn)生一個控制輸出并將其傳遞到縱橫開關(guān)。如果控制電路確定該分組尋址到相應(yīng)節(jié)點，那么縱橫開關(guān)被設(shè)置為交叉狀態(tài)以便排斥該分組(在單點傳送傳輸?shù)那闆r下)。如果一個入局分組已經(jīng)到達(dá)其目的地或者要在該節(jié)點終止，那么也利用例如圖5所示的縱橫開關(guān)從所述環(huán)中排斥該分組。同時，或者每當(dāng)在所述環(huán)上有足夠空閑容量時，可以由該節(jié)點把一個分組插入到所述環(huán)中?？刂七壿嫼屯交酉到y(tǒng)使用包含在該分組中的信息(例如分組首部)和其它信息(例如發(fā)送隊列的狀態(tài)和控制標(biāo)志的狀態(tài))來操作縱橫開關(guān)。圖5顯示一個固定光延遲，其允許在分組到達(dá)該開關(guān)之前有充足的時間用于這些控制邏輯、同步化子系統(tǒng)和開關(guān)的操作。與D&I結(jié)構(gòu)中相同，快速(高優(yōu)先級)轉(zhuǎn)接分組被直接傳遞到出局光纖。但是，與D&I不同，CEI結(jié)構(gòu)允許快速轉(zhuǎn)接分組被多點傳送，因為這些分組被同時復(fù)制而沒有延遲它們的向前傳送。
圖14詳細(xì)顯示控制邏輯子系統(tǒng)。其包括光邏輯級141和組合電子邏輯門142。四個光模塊(同步，地址識別PH讀取器和單點傳送/多點傳送)分別在輸入處具有光分組的副本。來自同步化模塊的輸出是到其它三個光模塊的每一個的光路徑。同步模塊可以基于我們已經(jīng)在我們的專利EP-B-687370中描述的自同步化技術(shù)中的一種(例如，使用輸入到一個光AND門的由1.5比特周期所分隔的脈沖)。地址識別模塊可以基于我們以前在該專利中描述的技術(shù)。使用特定選擇的二進制字對地址進行編碼，并通過向一個光AND門輸入地址和目標(biāo)字來識別該地址。來自AND門的輸出被轉(zhuǎn)換以給出來自該模塊的一個輸出，其中該輸出是一個電二進制信號，用于表示分組ADDRESSEE匹配/不匹配本地地址。PH可以是兩個光AND門，每個門具有該光分組作為一個輸入和一個同步脈沖作為另一個輸入—該同步脈沖被定時以與PH比特之一重疊。來自PH讀取器模塊的輸出是兩個并行電二進制信號—每個信號表示PH比特之一。UNI/MULTI讀取器可以是一個光AND門，具有光分組作為一個輸入和一個同步脈沖作為另一個輸入—該同步脈沖被定時以與UM比特重疊。來自UNI/MULTI讀取器模塊的輸出是一個電二進制信號—表示單點傳送/多點傳送。這些電信號與來自隊列狀態(tài)的信號一起傳遞到高速電子邏輯部分。該部分執(zhí)行在下面的表中列出的邏輯，該表描述了節(jié)點對各種類型分組(例如多點傳送低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接分組等等)的動作。來自該電子邏輯的輸出是一個用于設(shè)置2×2縱橫光開關(guān)配置的二進制電信號。
該邏輯的每一級必須在短于最短分組的時間內(nèi)操作，例如對于一個在100Gbit/s的50字節(jié)分組＝4ns。由于光學(xué)級和電子邏輯級以流水線布置，每一級將只能占用小于最小時間(例如4ns)的時間。光學(xué)級是超快的—例如使用半導(dǎo)體光放大器中的四波混合或TOAD器件等等以實現(xiàn)光AND門。由于所需的電子邏輯較為簡單，有可能使用硬布線組合邏輯構(gòu)建合適的快速電路。
圖16a顯示一個簡單縱橫開關(guān)的設(shè)計。其包括一個鈮酸鋰區(qū)域161。當(dāng)把一個電控制信號施加到鈮酸鋰上的一個門時，那么鈮酸鋰的折射率改變，使得光信號從一個光路徑交叉耦合到另一個光路徑，即開關(guān)的“交叉”狀態(tài)。
圖16b顯示用于縱橫開關(guān)的一個另選設(shè)計。在此情況下，開關(guān)使用一個馬赫陳德爾干涉儀配置，在干涉儀的一個分支中具有一個控制元件162。當(dāng)施加控制信號時由控制元件162產(chǎn)生一個相位變化，以把輸出從一個光輸出端口切換到另一個光輸出端口。上述兩種設(shè)計都遭受顯著的串?dāng)_即，當(dāng)一個光信號被切換到端口之一時，在另一個輸出端口出現(xiàn)一個顯著電平的光功率(例如輸入功率的20或30％)。
為了克服該問題，上述節(jié)點中的每個縱橫開關(guān)可以由一個如圖16c所示結(jié)構(gòu)的四個開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)代替。如圖所示，這些開關(guān)是交叉連接的。控制信號c被施加到信號路徑中的第一對開關(guān)，該控制信號的邏輯互補c被施加到信號路徑中的第二對開關(guān)的每一個。邏輯上，這種網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)效果等效于圖16a或16b的單個開關(guān)的每一個的效果。但是，串?dāng)_被成數(shù)量級地減小。由于縱橫開關(guān)僅需要兩個輸入，其中一個用于插入路徑而另一個用于直通路徑，并且僅需要兩個輸出，其中一個用于排斥路徑而另一個用于輸出路徑，可以看出不需要圖c中所示的全部網(wǎng)絡(luò)。實際上，可以使用圖16d所示的串聯(lián)連接的一對縱橫開關(guān)實現(xiàn)具有串?dāng)_減小效果的完全縱橫交換功能。
圖16e顯示再一個另選設(shè)計，其也提供了改善的串?dāng)_性能。其使用一對無源光耦合器163，164，在它們之間連接一個電吸收調(diào)制器(EAM)165。從第一個光耦合器163取得復(fù)制光信號，并在第二個光耦合器164添加插入光信號。在沒有控制信號c時，EAM 165處于其透明狀態(tài)，光分組從輸入路徑直通到輸出路徑。當(dāng)要排斥一個分組時，那么控制信號c接通EAM 165。然后可以用添加到耦合器164的INSERT光路徑上的再一個分組替換被排斥的分組。
圖6顯示另選形式的CEI結(jié)構(gòu)的一個示例。此處有兩個縱橫開關(guān)SW1和SW2。(為清楚起見，未顯示控制邏輯和同步化子系統(tǒng))。在此情況下，不復(fù)制所有的入局分組；實際上，將只復(fù)制那些在SW1是交叉狀態(tài)時到達(dá)的入局分組。在此情況下，可以復(fù)制一個快速多點傳送分組，并且如果開關(guān)SW1和SW2都處于交叉狀態(tài)，立即將其重新插入到環(huán)中。但是，在此情況下，快速多點傳送分組被延遲了從SW1到SW2并再次返回SW1的反饋環(huán)路的轉(zhuǎn)接時間。圖6所示的CEI結(jié)構(gòu)的另選形式具有某些缺點首先，快速多點傳送分組的被迫附加延遲增加了在SW1的爭用概率(下面進一步描述)，除非使用特殊的防止措施(例如，在一個快速多點傳送分組之后提供一個足夠的時間保護間隔，造成減小的網(wǎng)絡(luò)處理量和較高復(fù)雜性的懲罰)。其次，圖6所示的結(jié)構(gòu)需要兩個光開關(guān)(而不是一個光開關(guān))。
在D&I結(jié)構(gòu)的情況下(圖4)，為了在一個節(jié)點接收分組而從傳輸路徑中提取分組必然是光域中的一個選擇性過程，并且可以利用例如一個光縱橫開關(guān)來執(zhí)行。在CEI結(jié)構(gòu)的一個優(yōu)選形式中(圖5)，為了在一個節(jié)點接收分組而從傳輸路徑中復(fù)制分組是光域中的一個非選擇性過程，并且可以例如由一個無源光耦合器來執(zhí)行。
在CEI結(jié)構(gòu)中，快速轉(zhuǎn)接分組的連續(xù)傳輸路徑最好是一個連續(xù)光傳輸路徑，但是不一定如此，如圖7(i)-(iv)所示。圖7(i)顯示用于快速轉(zhuǎn)接分組的連續(xù)光傳輸路徑的一個優(yōu)選布置。圖7(ii)顯示一個轉(zhuǎn)發(fā)器(一個使用光-電和電-光轉(zhuǎn)換級的再生器)。圖7(iii)顯示在電域執(zhí)行復(fù)制功能的情況。圖7(iv)顯示在電域中執(zhí)行復(fù)制、排斥和插入功能的情況。在此情況下，開關(guān)可以是一個1×2電開關(guān)，并且與光交換的情況相同，信道開路的電路實際上被“排斥”。
圖7(iv)與常規(guī)節(jié)點的區(qū)別在于一個“連續(xù)傳輸路徑”。在連續(xù)傳輸路徑中，信號流以連續(xù)和均勻速率從該路徑輸入和輸出。
具有不同優(yōu)先級類別的光分組網(wǎng)絡(luò)的一個主要特征是能夠把一個轉(zhuǎn)接分組在環(huán)上占用的時間重新分配給具有較高優(yōu)先級的另一個分組。已經(jīng)知道使用D&I光節(jié)點結(jié)構(gòu)對某些時隙的重新使用。例如，前述的Sauer等的文件描述了一種D & I光節(jié)點，其中可以通過插入一個發(fā)送分組來立即重新使用一個通過舍棄一個分組(即，當(dāng)分組目的地地址匹配節(jié)點地址時從光環(huán)中去除一個分組)而成為空閑的時隙。此處，相區(qū)別地，我們通過從環(huán)中排斥一個入局分組以便使該時隙空閑，并立即或同時把從轉(zhuǎn)接或發(fā)送隊列之一取得的另一個分組插入該同一時隙，來重新分配任何時隙。使用CEI結(jié)構(gòu)，把由一個入局轉(zhuǎn)接分組當(dāng)前占用的時隙重新分配給一個較高優(yōu)先級分組所需的步驟是復(fù)制該入局轉(zhuǎn)接分組；確定其優(yōu)先級；如果適于重新分配，那么就進行{從環(huán)中排斥該分組；把分組副本傳送到轉(zhuǎn)接緩沖器；重新使用同一時隙發(fā)送較高優(yōu)先級的另一個分組}。這在圖8中表示。注意到，CEI結(jié)構(gòu)不是該過程必須的。例如，使用D&I結(jié)構(gòu)時所需的步驟是確定一個入局轉(zhuǎn)接分組的優(yōu)先級；如果適于重新分配，那么就進行{舍棄該分組；存儲該分組以用于隨后傳輸；并重新使用同一時隙發(fā)送較高優(yōu)先級的另一個分組}。盡管此處針對“時隙”進行描述，該特征同樣適用于其中分組異步地到達(dá)并且可以具有可變長度的非時隙系統(tǒng)。
圖9顯示圖5的光CEI節(jié)點的入局和出局分組的流動，用于實現(xiàn)圖3的結(jié)構(gòu)。所有分組被假設(shè)具有兩個優(yōu)先級之一低和高(快速)。分組還可以是單點傳送或多點傳送，并且它們可以是數(shù)據(jù)分組(具有用戶數(shù)據(jù)的有效負(fù)載)或控制分組(唯一地用于網(wǎng)絡(luò)控制目的)。復(fù)制所有入局分組，由此它們可以被分配到各種輸入隊列或者被放棄。在節(jié)點處處理不同類型的合法(例如非期滿)入局分組的操作如下·單點傳送·快速轉(zhuǎn)接分組縱橫開關(guān)被設(shè)置在橫向(直通)狀態(tài)，使得分組被直接傳遞到出局光纖。放棄分組副本。
·尋址到節(jié)點的快速分組縱橫開關(guān)被設(shè)置在交叉狀態(tài)以從環(huán)中排斥該分組。把分組副本傳送到輸入隊列，然后根據(jù)其是否是數(shù)據(jù)或控制分組來分類。
·低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接分組縱橫開關(guān)被設(shè)置在交叉狀態(tài)，以從環(huán)中排斥該分組。把分組副本傳送到低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接緩沖器。
·尋址到節(jié)點的低優(yōu)先級分組縱橫開關(guān)被設(shè)置在交叉狀態(tài)以從環(huán)中排斥該分組。把分組副本傳送到輸入隊列，然后根據(jù)其是否是數(shù)據(jù)或控制分組來分類。
·多點傳送·快速分組(不同的源)縱橫開關(guān)被設(shè)置在橫向狀態(tài)，使得分組被直接傳遞到出局光纖。把分組副本傳送到輸入隊列，然后根據(jù)其是否是要傳送到節(jié)點的數(shù)據(jù)或控制分組來分類，否則將其放棄。
·快速分組(節(jié)點是源)縱橫開關(guān)被設(shè)置在交叉狀態(tài)以從環(huán)中排斥該分組。放棄分組副本。
·低優(yōu)先級分組(不同的源)縱橫開關(guān)被設(shè)置為交叉狀態(tài)以從環(huán)中排斥該分組。把分組副本傳送到低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接緩沖器。還把分組副本傳送到輸入隊列，在此根據(jù)其是否是要傳送到節(jié)點的數(shù)據(jù)或控制分組來分類，否則將其放棄。
·低優(yōu)先級分組(節(jié)點是源)縱橫開關(guān)被設(shè)置在交叉狀態(tài)以從環(huán)中排斥該分組。放棄分組副本。
用于從節(jié)點傳輸?shù)姆纸M是根據(jù)隊列深度的當(dāng)前狀態(tài)、適當(dāng)速率控制、合理性算法等等從低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接緩沖器或發(fā)送隊列中選擇的。根據(jù)這些控制，當(dāng)在環(huán)上有可用的空閑容量時(入局光纖上的空閑容量，或者由節(jié)點自身從環(huán)中排斥分組所產(chǎn)生的新空閑容量)發(fā)送分組。
每個分組承載一個適當(dāng)?shù)腗AC協(xié)議首部，這是根據(jù)前面提出的原理設(shè)計的(圖10顯示一個建議的示例)。該MAC首部可以包括兩個部分一個部分(我們稱為“光MAC首部”)包含用于處理一些功能所需的最小信息，必須以高速“在飛行中”執(zhí)行這些功能以確保上面列出的操作。MAC首部的第二部分包含用于其它層2功能所需的信息。
在圖10所示的例子中，SS(自同步化)是一個用于定時恢復(fù)的2比特字段。ADDRESSEE是一個用于表示哪個節(jié)點應(yīng)該從環(huán)中去除該分組的10比特字段。在由Cisco描述的“空間復(fù)用協(xié)議”(SRP)(動態(tài)分組傳輸?shù)牟糠?中，在單點傳送分組的情況下，由目的地節(jié)點從環(huán)中去除分組。此處建議，為了高速網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇，光MAC首部將不同時包括源和目的地地址，而是將包含單個地址字段ADDRESSEE。對于單點傳送分組的傳輸，ADDRESSEE將被設(shè)置為目的地地址。對于多點傳送分組的傳輸，ADDRESSEE將被設(shè)置為源地址。如果ADDRESSEE匹配節(jié)點的地址，將需要該節(jié)點從環(huán)中排斥一個分組。UM(單點傳送/多點傳送)是一個用于表示該分組是單點傳送還是多點傳送的1比特字段。PH(相位)是一個具有雙重目的的2比特字段；如下面將更詳細(xì)描述的，PH表示分組的優(yōu)先級并且還包含一個簡單的使用期限機制。P(奇偶性)是一個用于設(shè)置光MAC首部(大約2個字節(jié))的奇偶性的1比特字段，并且將與“飛行中”奇偶性檢驗結(jié)合用于提供一些首部完整性。
必須使用非常簡單的高速邏輯操作“在飛行中”執(zhí)行光MAC首部的讀取。對于超高速光實現(xiàn)，將使用基于簡單光邏輯門(例如AND)的處理。在我們的專利EP-B-687370中描述了基于自同步化的各種定時恢復(fù)方法。例如，字段SS可以由被1.5比特周期分隔的2個歸零格式光脈沖組成，并且自同步化將基于來自一個光AND門的輸出，該光AND門的第一輸入是該分組的一個副本，其第二輸入是該分組被相對于第一副本延遲了1.5比特周期的再一個副本。來自AND門的輸出是一個與該分組的開始精確同步的光脈沖。然后該脈沖(我們稱為“定時脈沖”)可以用于在飛行中的各種操作。如我們的專利EP-B-687370中所述，定時脈沖可以用于確定在ADDRESSEE和節(jié)點的地址之間是否匹配的過程。定時脈沖還可以用于與光AND門結(jié)合來讀取字段UM和PH。
雙環(huán)結(jié)構(gòu)是有恢復(fù)能力的，因為在一個隔離的光纖斷裂或節(jié)點故障的情況下，節(jié)點可以執(zhí)行圖12所示的“環(huán)回繞”操作[例如Cisco最近發(fā)表的關(guān)于動態(tài)分組傳輸技術(shù)和應(yīng)用的白皮書中所述]。為了用于允許網(wǎng)絡(luò)在環(huán)回繞之后重新配置和重新建立的控制機制的正確操作，很明顯需要節(jié)點能夠區(qū)分那些在它們的“正確”環(huán)上行進的入局分組和那些已經(jīng)繞在它們的“錯誤”環(huán)上的分組。此處，我們提出“雙尋址”技術(shù)，用于避免需要一個附加首部字段來表示用于每個分組的“正確”環(huán)。圖11中顯示了雙尋址。此處不是為每個節(jié)點提供單個地址，而是建議為每個節(jié)點提供兩個地址，一個地址用于一個環(huán)。在此情況下，一個分組的發(fā)射機使用對應(yīng)于正使用的環(huán)的ADDRESSEE的適當(dāng)值。在環(huán)回繞的情況下，簡單地遵循分組去除的通常規(guī)則(如果ADDRESSEE匹配節(jié)點的地址，那么需要一個節(jié)點從環(huán)中去除一個分組)，而無需讀取其它首部字段來檢查該分組是否已經(jīng)回繞到“錯誤”的環(huán)上。
某些網(wǎng)絡(luò)控制操作需要相鄰節(jié)點之間的點對點信令。這可以以多種方式完成產(chǎn)生一個獨立控制分組；“捎帶確認(rèn)”技術(shù)，例如重寫一個新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分組或一個低優(yōu)先級轉(zhuǎn)接分組中的某些字段；或者帶外信令。帶外信令可以在分組之間的時間防護間隔中執(zhí)行。
CEI節(jié)點結(jié)構(gòu)的潛在限制是在排斥-和-插入開關(guān)的爭用的可能性。圖13中顯示了該情況。當(dāng)開關(guān)處于交叉位置并且節(jié)點在插入一個分組A的過程中時，如果一個入局分組B到達(dá)，則可能發(fā)生爭用。在沒有光緩沖機制的情況下，可以有用于爭用解決的各種可能性，包括切換到橫向狀態(tài)以允許B通過，因此迫使排斥A的部分。隨后重新發(fā)送A。A的接收者將認(rèn)識到該分組已經(jīng)被截斷，并放棄該分組。
實施本發(fā)明的節(jié)點還可以用于一個采用波分復(fù)用的網(wǎng)絡(luò)中。圖15a顯示這種節(jié)點的一個示例。在入局光纖上的一個波分復(fù)用分組傳遞到解波分復(fù)用器15。合適的波分復(fù)用器可以從市場買到，并且可以例如從波長選擇性光耦合器或從光纖布喇格光柵形成。解復(fù)用器151在不同的輸出光纖上輸出不同波長的信道。為便于說明，僅顯示四個波長信道λ1-λ4，但是實際上，可以使用更多數(shù)量波長的信道，例如8，16或32個信道。每個波長信道上的光信號經(jīng)過一個光-電子轉(zhuǎn)換器(例如一個光電二極管)，被轉(zhuǎn)換成電域中的信號。來自光電子轉(zhuǎn)換器的輸出被分接以提供該分組的副本。如前面參考其它實施例所述，該副本可以傳遞到主接收隊列和控制/同步化電路。光電子轉(zhuǎn)換器的輸出還通過一個電連續(xù)流動路徑連接到一個電子開關(guān)152的輸入。要插入該流動路徑的信號的并行數(shù)據(jù)流也被輸入到開關(guān)152。開關(guān)152的并行輸出經(jīng)過電-光轉(zhuǎn)換器并被轉(zhuǎn)換回光域的不同波長λ1-λ4。不同波長的信號由光多路復(fù)用器153組合到出局光纖上。圖15b顯示在入局光纖上接收和在出局光纖上輸出的光分組的格式。在該示例中，使用32個波長，并且分組在波長域中是32比特寬。比特位置1，33，65，...在波長λ1接收，比特位置2，34，66，...在波長λ2接收，如此等等。在節(jié)點，在對WDM分組解復(fù)用之前的輸入光纖中，光信號可以經(jīng)過色散補償裝置(例如色散補償光纖的長度)，以在時域中重新校準(zhǔn)不同波長的信道，從而校正光網(wǎng)絡(luò)中群速離差的影響。
權(quán)利要求
1.一種在通信網(wǎng)絡(luò)中操作節(jié)點的方法，該方法包括(a)在該節(jié)點接收一個轉(zhuǎn)接分組，(b)確定分配給該轉(zhuǎn)接分組的優(yōu)先級，(c)當(dāng)確定該轉(zhuǎn)接分組具有相對較低優(yōu)先級時，去除所述轉(zhuǎn)接分組，并且在此情況下，(d)在通過去除所述分組而產(chǎn)生的空缺中從該節(jié)點輸出被確定為具有相對較高優(yōu)先級的另一個分組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該節(jié)點包括一個把到節(jié)點的輸入連接到從節(jié)點的輸出的連續(xù)流傳輸路徑，并且該方法包括通過連續(xù)流傳輸路徑輸出一個被確定為具有相對較高優(yōu)先級的轉(zhuǎn)接分組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中在光域中在該節(jié)點接收分組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，當(dāng)從屬于權(quán)利要求2時，其中連續(xù)流傳輸路徑是一個光傳輸路徑。
5.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的方法，包括在該節(jié)點把一個被確定為具有相對較低優(yōu)先級的轉(zhuǎn)接分組放到一個隊列中，并隨后在一個比所述轉(zhuǎn)接分組所原始占用的位置晚的時間位置從該隊列中把所述轉(zhuǎn)接分組輸出到網(wǎng)絡(luò)中。
6.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的方法，其中轉(zhuǎn)接分組是可變長度分組。
7.根據(jù)前述任何一個權(quán)利要求的方法，其中所述節(jié)點和其它節(jié)點在分組級同步操作，在比特級異步操作。
8.一種用于在通信網(wǎng)絡(luò)中的連接的節(jié)點，該節(jié)點包括(a)輸入，被設(shè)置來接收來自網(wǎng)絡(luò)的分組，(b)輸出，被設(shè)置來把分組輸出到網(wǎng)絡(luò)，(c)開關(guān)裝置，被設(shè)置來選擇性地從網(wǎng)絡(luò)中去除分組，并把分組插入到網(wǎng)絡(luò)中，和(d)控制裝置，被設(shè)置來確定分配給到達(dá)該節(jié)點的一個轉(zhuǎn)接分組的優(yōu)先級，并被設(shè)置來控制開關(guān)裝置以去除被確定為具有相對較低優(yōu)先級的轉(zhuǎn)接分組，并在通過去除所述分組而產(chǎn)生的空缺中插入被確定為具有相對較高優(yōu)先級的另一個分組。
9.一種通信網(wǎng)絡(luò)，包括一個或多個根據(jù)權(quán)利要求8的節(jié)點。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的通信網(wǎng)絡(luò)，其中該網(wǎng)絡(luò)是一個光通信網(wǎng)絡(luò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的通信網(wǎng)絡(luò)，其中該通信網(wǎng)絡(luò)包括一個循環(huán)連續(xù)流傳輸路徑。
12.一種通信系統(tǒng)，包括一個通信網(wǎng)絡(luò)，該通信網(wǎng)絡(luò)具有環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并包括至少兩個復(fù)制的傳輸路徑，和多個連接到環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，每個節(jié)點被設(shè)置來向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)輸出尋址到網(wǎng)絡(luò)中一個或多個其它節(jié)點的分組，和開關(guān)裝置，橋接該至少兩個傳輸路徑，并且被設(shè)置為，在一個傳輸路徑發(fā)生故障的情況下，把來自所述一個傳輸路徑的分組轉(zhuǎn)移到另一個傳輸路徑，其特征在于，給每個節(jié)點分配用于每個傳輸路徑的一個不同網(wǎng)絡(luò)地址，并且一個或多個節(jié)點被設(shè)置為，當(dāng)一個分組承載著對應(yīng)于接收該分組的傳輸路徑的節(jié)點地址時，從網(wǎng)絡(luò)中去除該分組。
全文摘要
在一個通信網(wǎng)絡(luò)中,一個節(jié)點接收一個轉(zhuǎn)接分組。確定分配給該轉(zhuǎn)接分組的優(yōu)先級,并且當(dāng)其具有低優(yōu)先級時,去除該轉(zhuǎn)接分組,并把一個較高優(yōu)先級分組插入到所得的空缺中。
文檔編號H04J14/02GK1352842SQ0080734
公開日2002年6月5日 申請日期2000年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月11日
發(fā)明者戴維·考特 申請人:英國電訊有限公司