CN1610286B

CN1610286B - 光网络中的控制处理单元的设备结构和操作方法

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Publication number: CN1610286B
Application number: CN200310123330A
Authority: CN
Inventors: S·奥瓦迪亚
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2023-10-23
Also published as: CN1610286A

Abstract

本发明公开了用于在WDM光子突发交换网络中为控制和数据突发选择路由的方法和设备。在一实施例中，只有控制突发和网络管理标签会在光子突发交换(PBS)模块内部进行光-电-光转换。在PBS模块内部的控制处理单元的构造块可包括输入和输出缓冲器、控制突发分析器、突发调度器、PBS配置和控制、争用解决、转发引擎、网络管理控制器、控制突发生成器、队列管理器。争用解决块可用于解决多个数据突发间的资源争用。可采取以下方式解决这种争用：对其中一数据突发添加附加延迟，将数据突发之一改变到替换波长上，或根据如相对优先级和波长的各种准则丢弃一些数据突发。

Description

光网络中的控制处理单元的设备结构和操作方法

技术领域

本公开总体上涉及光网络系统，更具体地是涉及以光子突发交换模式进行操作的光网络系统。

背景技术

电信网络(例如，因特网)的传输带宽需求不断增加，因而需要寻找支持该带宽需求的解决方案。该问题的一种解决方案是使用光纤网络，在该光纤网络中使用波分复用(WDM)技术来在光网络中支持对于更高数据速率的不断增长的需求。

传统的光交换网络通常使用需要在光交换机上进行光信号的光-电-光(OEO)转换的波长路由选择技术。光网络中每个交换节点上的OEO转换不仅操作非常慢(通常约为10毫秒)，而且成本很高，并且很可能产生光交换网络的业务量瓶颈。此外，当前的光交换技术不可能有效地支持在分组通信应用(例如，因特网)中经常经历的“突发”业务量。

大接入网络可以利用若干接入子网络来实现。例如，支持因特网业务的大接入网络可以被划分成大量由因特网服务供应商(ISP)操作的较小接入网络，这些较小接入网络被连接到多个光城域网(光MAN)，光MAN又被连接到较大的光“干线”广域网(WAN)。尽管局域网(LAN)可能具有较低的带宽，但光MAN和WAN通常需要高带宽，以便提供它们的高端用户需求的服务等级。

发明内容

按照本发明的第一方面，提供了一种设备，包括：一分析器，该分析器用于对第一输入控制突发进行帧分解和分类；一调度器，该调度器耦合到所述分析器，用于调度光子突发交换机的配置和可变持续时间的时分多路复用信道，以便发射对应于所述第一输入控制突发的第一数据突发；与所述调度器相连的光子突发交换配置和控制模块，用于确定在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用，并向所述调度器发送确认消息以确认在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用；一争用解决块，该争用解决块耦合到所述调度器和所述光子突发交换配置和控制模块，用于当所述调度器确定所述光子突发交换机的资源争用时确定所述第一数据突发的替换路由；网络管理控制器，该网络管理控制器耦合到所述分析器，用于对光子突发交换网络的节点之间互换的光子突发交换网络配置消息起作用；转发引擎，该转发引擎与所述网络管理控制器和所述调度器相连，用于确定所述光子突发交换网络中的下一个节点，收集在所述网络管理控制器、调度器和争用解决块中产生的第一数据突发和控制突发并且路由第一数据突发和控制突发；以及控制突发生成器，该控制突发生成器与所述转发引擎耦合，用于使用由所述转发引擎路由的第一数据突发和控制突发产生输出控制突发。

按照本发明的第二方面，提供了一种系统，包括：一分析器，该分析器用于对第一输入控制突发进行帧分解和分类；一调度器，该调度器耦合到所述分析器，用于调度光子突发交换机的配置和时域多路复用信道，以便发射对应于所述第一输入控制突发的第一数据突发；与所述调度器相连的光子突发交换配置和控制模块，用于确定在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用，并向所述调度器发送确认消息以确认在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用；一争用解决块，该争用解决块耦合到所述调度器和所述光子突发交换配置和控制模块，用于当所述调度器确定所述光子突发交换机的资源争用时确定所述第一数据突发的替换路由；一与核心交换节点相连的边缘路由器，该边缘路由器包括发射一组数据突发的第一队列和保存该组数据突发的拷贝的第二队列，其中所述争用解决块通过请求从所述边缘路由器重发所述第一数据突发来建立替换路由；网络管理控制器，该网络管理控制器耦合到所述分析器，用于对光子突发交换网络的节点之间互换的光子突发交换网络配置消息起作用；转发引擎，该转发引擎与所述网络管理控制器和所述调度器相连，用于确定所述光子突发交换网络中的下一个节点，收集在所述网络管理控制器、调度器和争用解决块中产生的第一数据突发和控制突发并且路由第一数据突发和控制突发；以及控制突发生成器，该控制突发生成器与所述转发引擎耦合，用于使用由所述转发引擎路由的第一数据突发和控制突发产生输出控制突发。

按照本发明的第三方面，提供了一种方法，包括：保存可用的可变持续时间的时分多路复用信道和传输波长的列表；分析第一控制突发以便对第一控制信息进行帧分解；根据所述第一控制信息和所述列表来确定对应于所述第一控制突发的第一数据突发是否会与第二数据突发发生争用；如果存在争用，则解决所述第一数据突发和所述第二数据突发之间的争用；和根据所述第一控制信息和所述解决的结果来调度所述第一数据突发的传输。

按照本发明的第四方面，提供了一种设备，包括：用于保存可用的可变持续时间的时分多路复用信道和传输波长的列表的装置；用于分析第一控制突发以便对第一控制信息进行帧分解的装置；根据所述第一控制信息和所述列表来确定对应于所述第一控制突发的第一数据突发是否会与第二数据突发发生争用的装置；如果存在争用，则解决所述第一数据突发和所述第二数据突发之间的争用的装置；和根据所述第一控制信息和所述解决的结果来调度所述第一数据突发的传输的装置。

按照本发明的第五方面，提供了一种系统，包括：一分析器，该分析器用于对第一输入控制突发进行帧分解和分类；一光子突发交换机；一调度器，该调度器耦合到所述分析器，用于调度所述光子突发交换机的配置和可变持续时间的时分多路复用信道，以便发射对应于所述第一输入控制突发的第一数据突发；与所述调度器相连的光子突发交换配置和控制模块，用于确定在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用，并向所述调度器发送确认消息以确认在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用；一争用解决块，该争用解决块耦合到所述调度器和所述光子突发交换配置和控制模块，用于当所述调度器确定所述光子突发交换机的资源争用时确定所述第一数据突发的替换路由；网络管理控制器，该网络管理控制器耦合到所述分析器，用于对光子突发交换网络的节点之间互换的光子突发交换网络配置消息起作用；转发引擎，该转发引擎与所述网络管理控制器和所述调度器相连，用于确定所述光子突发交换网络中的下一个节点，收集在所述网络管理控制器、调度器和争用解决块中产生的第一数据突发和控制突发并且路由第一数据突发和控制突发发；以及控制突发生成器，该控制突发生成器与所述转发引擎耦合，用于使用由所述转发引擎路由的第一数据突发和控制突发产生输出控制突发。

附图说明

在附随的附图中通过实例方式而不是限制方式图示说明了本发明，其中类似的附图标记代表类似的元件。

图1是根据本发明一实施例图示说明光子突发交换网络的简化框图；

图2是根据本发明一实施例图示说明光子突发交换网络的操作的简化流程图；

图3是根据本发明一实施例图示说明用于光子突发交换网络中的核心交换节点模块的框图；

图4A和图4B是根据本发明一实施例图示说明用于光子突发交换网络中的光数据突发和光控制突发的格式的示意图；

图5是根据本发明一实施例图示说明核心交换节点模块的操作的流程图；

图6是根据本发明一实施例图示说明时域多路复用信道供应的示意图；

图7是根据本发明一实施例图示说明多波长时域多路复用信道供应的示意图；

图8是根据本发明一实施例图示说明支持统一化多协议控制突发交换(GMPLS)的核心交换节点模块的框图；

图9是根据本发明一实施例图示说明具有可调波长转换的核心交换节点模块的框图；

图10是根据本发明一实施例图示说明图9的具有光缓冲器的核心交换节点模块的一部分的框图；

图11是根据本发明一实施例图示说明图10的核心交换节点模块的操作的流程图；

图12是根据本发明一实施例图示说明具有可变延迟光缓冲器的核心交换节点模块的框图；

图13是根据本发明一实施例图示说明图12的核心交换节点模块操作的流程图；

图14是根据本发明一实施例的控制突发处理单元的结构的简化框图；

图15是根据本发明一实施例的边缘路由器的某些部分的简化框图，显示了各种功能部件如业务整形器(traffic shaper)和多个队列；

图16是根据本发明一实施例图示说明图14的控制突发处理单元的操作的流程图。

具体实施方式

以下公开说明了在光子突发交换网络中为数据突发选择路由的技术。在以下说明中，举出了大量的具体细节，如逻辑实施、软件模块分配、总线信令技术以及操作细节，以便提供对本发明的更充分的理解。然而，本领域技术人员将会明白，没有这些细节也可以实现本发明。在其他示例中，未具体显示控制结构、门级电路和全软件指令序列，以便不使本发明模糊。使用所包含的描述，本领域技术人员无需过多试验就能够实现适当的功能。本发明以微处理器系统内的硬件形式公开。然而，本发明也可以采用其他处理器形式如数字信号处理器、小型计算机或者大型计算机实施。

图1图示说明了根据本发明一实施例的光子突发交换网络10。术语光子突发在这里用来指具有相似路由选择需求的统计多路复用的分组(例如，因特网协议(IP)分组)。光子突发通常包括：含有报头和IP分组的其他路由选择信息的光子控制突发和含有分组的数据段的有效负荷。

光子突发交换网络10的这一实施例包括：光MAN11、局域网(LAN)13₁-13_N、干线光WAN(未示出)。此外，光MAN11的该实施例包括：入口交换节点15₁-15_M、核心交换节点17₁-17_L、出口交换节点18。光MAN11可以包括与图1所示交换节点互连的其他入口和核心交换节点(未示出)。在该实施例中，入口、出口和核心交换节点采用智能模块实现。

在该实施例中，将入口交换节点15₁-15_M实施为具有适当光接口单元或模块的标签交换路由器(LSR)，其中每个光接口单元或模块被配置成从LAN接收IP分组(在某些实施例中经由标签交换路由器(LSR)接收)并从光MAN11的核心交换节点17₁-17_M接收光信号。此外，入口交换节点15₁-15_M被配置成向光MAN11的核心交换节点17₁-17_M发射光信号。在一实施例中，入口交换节点执行所接收的光信号的光电(OE)转换，并且包括用于缓冲所接收的信号直至它们被发送到适当的LAN的电子存储器。在另一实施例中，入口交换节点在将所接收的电信号发送到光MAN11的核心交换节点17₁-17_M之前对它们执行电光(EO)转换。下面进一步说明入口交换节点的实施例。

出口交换节点18采用光交换单元或者模块实现，并被配置成从光MAN11的其他节点接收光信号并将其选择路由至光WAN。出口交换节点18还可以从光WAN接收光信号并将其发送到光MAN11的适当节点。在一实施例中，出口交换节点18对所接收的光信号执行OEO转换，并且包括用于缓冲所接收的信号直至它们被发送给光MAN11(或光WAN)的适当节点的电子存储器。下面进一步说明出口交换节点18的实施例。

核心交换节点17₁-17_L采用光交换单元或者模块来实施，每个光交换单元或者模块被配置成从其他交换节点接收光信号，并适当地将所接收的光信号选择路由至光MAN11的其他交换节点。如下所述，核心交换节点执行光控制突发和网络管理控制标签信号的OEO转换。在某些实施例中，这些光控制突发和控制标签仅在预选波长上传播。在该实施例中，即使所述突发和网络管理控制标签可能包括用于特定的一组光数据突发信号的必要信息，预选波长也不传播光“数据”突发(与控制突发和控制标签相反)。在另一实施例中，光控制突发、网络管理控制标签和光数据突发信号在相同波长上使用不同编码方案(如不同调制格式等)进行传播。在任何一种方案中，光控制突发和控制标签与它所对应的光数据突发信号异步发送。在另一实施例中，光控制突发和控制信号作为光数据信号以不同的传输速率传播。

尽管核心交换节点17₁-17_L可以执行光控制信号的OEO转换，但是在该实施例中，核心交换节点不执行光数据突发信号的OEO转换。相反，核心交换节点17₁-17_L仅仅执行光数据突发信号的光交换。因此，核心交换节点可以包括用于存储和处理输入的光控制突发和被转换成电子形式的网络管理控制标签的电子电路，并使用该信息来配置光子突发交换(PBS)设置，并且可以正确地为对应于光控制突发的光数据突发信号选择路由。新控制突发根据新路由选择信息替代前面的控制突发，该新控制突发被转换成光控制信号，并被发射到下一核心或者出口交换节点。下面进一步说明核心交换节点的实施例。

示范性光子突发交换网络10的元件按以下方式互连。LAN13₁-13_N被连接到光MAN11的入口交换节点15₁-15_M中的一个相应节点。

在光MAN11之中，入口交换节点15₁-15_M和出口交换节点18经由光纤连接到核心交换节点17₁-17_L中的一些节点。核心交换节点17₁-17_L还经由光纤呈网型结构彼此互连，以便在入口交换节点之间和入口交换节点15₁-15_L与出口交换节点18之间形成较大量的光路径或者链路。理想地，核心交换节点17₁-17_L在光MAN11的每个端点(即，入口交换节点和出口交换节点18是光MAN11之内的端点)之间提供一个以上的光路径。在核心交换节点、入口节点和出口节点之间的多条光路径实现了在一个或多个节点出现故障时快速地重新选择路由并且保护交换。

正如下面结合图2所述的那样，光MAN 11的入口、出口和核心交换节点被配置成发送和/或接收光控制突发、光数据突发和其他控制信号，这些突发和信号被波长多路复用以便在预选择波长上传播光控制突发和控制标签，并在不同的预选波长上传播光数据突发或有效负荷。此外，光数据突发可以在给定的波长上被时分多路复用(TDM)。另外，当把数据发送出光MAN11时，光MAN 11的端点可以发送光控制突发信号。

图2根据本发明一实施例图示说明了光子突发交换网络10的操作流程。参见图1和图2，光子突发交换网络10进行如下操作。

光MAN 11接收来自LAN13₁-13_N的分组。在一实施例中，光MAN 11在入口交换节点15₁-15_M接收IP分组。所接收的分组可以是电子形式而不是光形式，或者以光形式接收然后转换成电子形式。在该实施例中，入口交换节点电存储所接收的分组。框20代表这一操作。

为了清楚起见，光子突发交换网络10的操作流程的剩下说明集中在从入口交换节点15₁到出口交换节点18的信息传递方面。自入口交换节点15₂-15_M的信息传递基本上相同。

光控制突发和有效负荷(即，光数据突发)是由所接收的分组构成。在一实施例中，入口交换节点15₁使用统计多路复用技术从所接收的IP(网际协议)分组来构成光数据突发，其中所接收的IP(网际协议)分组被存储在入口交换节点15₁中。例如，由入口交换节点15₁接收并且在其到目的地的路径上必须经过出口交换节点18的分组可以被组装成一光数据突发。框21代表这一操作。

带宽被预留，以通过光子突发交换网络10传递光数据突发。在一实施例中，入口交换节点15₁在通过光子突发交换网络10的光数据信号路径中预留时隙(例如，TDM系统的TDM信道)。此外，在一实施例中，预留所述带宽一个时间段，该时间段足以将所述光突发从所述入口交换节点传递到所述出口交换节点。例如，在某些实施例中，入口、核心和出口交换节点保持所有使用过的和可用的时隙的更新列表。可以在多个波长和光纤上分配和分布所述时隙。因而，所预留的时隙(这里还称之为TDM信道，在不同实施例中可以是固定-持续时间(duration)或者可变持续时间TDM信道)可以在一条光纤的一波长上，或者可以扩展到多波长和多光纤上。框22代表这一操作。

当入口和/或出口交换节点预留带宽时，或者当在光数据突发被传递之后释放带宽时，网络控制器(未示出)更新该列表。在一实施例中，网络控制器和入口或出口交换节点根据可用网络资源和业务模式使用各种突发或者分组调度算法执行该更新处理。被定期广播给所有入口、核心和出口交换节点的可用可变持续时间TDM信道在与光控制突发相同的波长上进行发送，或者在整个光网络的不同公共预选波长上发送。网络控制器功能可以驻留在入口和出口交换节点之一上，或者可以分布在两个或多个入口和出口交换节点上。在该实施例中，网络控制器还驻留在核心交换节点(例如，图8的处理器82或者83)中。

然后在预留的可变持续时间TDM信道中通过光子突发交换网络10传递光控制突发、网络管理控制标签和光数据突发。也就是，每个预留的时隙可以具有依赖于数据突发长度的不同时间持续长度。在一实施例中，入口交换节点15₁沿着由网络控制器确定的光标签交换路径(OLSP)向下一交换节点发射控制突发。在该实施例中，网络控制器在一个或多个波长上使用基于约束的路由选择协议(例如，多协议标签交换MPLS)以确定到达出口交换节点的最佳可用OLSP。在一实施例中，入口交换节点151随后经由核心交换节点17₁-17_L向目的地出口节点异步地发射光数据突发，其中在每个核心交换节点上出现因缓冲或者OEO转换造成的少量时延或者不发生时延。

在某些实施例中，核心交换节点可以执行光控制突发的OEO转换，以便该节点可以提取和处理包含在控制突发中的路由选择信息。此外，在某些实施例中，在用于传播控制突发的相同波长中传播可变持续时间TDM信道。作为替换，可以在同一光纤的同一波长上使用不同的调制格式来调制控制突发和有效负荷。例如，光控制突发可以使用不归零(NRZ)调制格式来发射，而光有效负荷使用归零(RZ)调制格式来发射。光子突发从相同光MAN中的一核心交换节点发射到另一核心交换节点，直至在出口交换节点18终止光子突发。框23代表这一操作。

这里的操作流程取决于目标网络是光WAN还是LAN。框24代表操作流程中的这一分支。

如果目标网络是光WAN，则形成新的光控制突发和有效负荷信号。在该实施例中，出口交换节点18准备新的光控制突发和有效负荷信号。框25代表这一操作。

随后向目标网络(即在此情况是WAN)发射新的光控制突发和有效负荷。在该实施例中，出口交换节点18包括向光WAN发射光控制突发和有效负荷的光接口。框26代表这一操作。

然而，如果在框24中的目标网络是LAN，则分解光数据突发以提取IP分组。在该实施例中，出口交换节点18将光数据突发转换成电信号，该电信号可由出口交换节点18进行处理以用于恢复每个分组的数据段。框27代表这一操作。

将提取的IP数据分组与对应的IP标签进行结合处理，然后选择路由至目标网络(即，此情况下的LAN)。在该实施例中，出口交换节点18构成这些新的IP分组。框28代表这一操作。然后向目标网络(即，LAN)发射新的IP分组，如框26所示。

光子突发交换网络10可以通过由TDM信道提供的额外的灵活性来实现增加的带宽效率。尽管上述的这一示范性实施例包括一具有将多个LAN连接到光WAN干线的入口、核心和出口交换节点的光MAN，但是在其他实施例中，所述网络不一定是LAN、光MAN或者WAN干线。也就是，光MAN 11不需要服务一“城域”。而是，光子突发交换网络10可以包括大量的相对小的网络，它们被连接到一相对大的网络，而该相对大的网络又连接到一干线网。

图3根据本发明一实施例图示说明了用作光子突发交换网络10(图1)中的核心交换节点的模块17。在该实施例中，模块17包括一组光波分多路分解器30₁-30_A，其中A代表用于向该模块传播有效负荷、控制突发和其他网络资源的输入光纤的数量。例如，虽然在其他实施例中输入光纤可以携带不同数量的波长，但是在该实施例中，每个输入光纤可以携带一组C波长(即，WDM波长)。模块17还包括一组N×N光子突发交换机32₁-32_B，其中N是每个光子突发交换机的输入/输出端口的数量。因此，在该实施例中，每个光子突发交换机上的波长的最大数量是A·C，其中N≥A·C+1。对于N大于A·C的实施例，可以使用额外的输入/输出端口返回用于缓冲的光信号。

此外，尽管光子突发交换机32₁-32_B被显示为分离的单元，但是也可以利用任何合适的交换机结构将其实施为N×N光子突发交换机。模块17还包括：一组光波分多路复用器34₁-34_A，一组光电信号转换器36(例如，光检测器)，一控制接口单元37和一组电光信号转换器38(例如，激光器)。

模块17的该实施例的元件按以下方式互连。光多路分解器30₁-30_A连接到一组A输入光纤，该输入光纤传播来自光子突发交换网络10的其他交换节点的输入光信号(图10)。光多路分解器的输出引线被连接到一组B核心光交换机32₁-32_B以及光信号转换器36。例如，光多路分解器30₁具有连接到光子突发交换机32₁-32_B的输入引线的B输出引线(即，一光多路分解器30₁的输出引线连接到每个光子突发交换机的一输入引线)，以及至少一输出引线连接到光信号转换器36。

光子突发交换机32₁-32_B的输出引线连接到光多路复用器34₁-34_A。例如，光子突发交换机32₁具有A输出引线，它连接到光多路复用器34₁-34_A的输入引线(即，光子突发交换机32₁的一输出引线连接到每个光多路复用器的一输入引线)。每个光多路复用器还具有一输入引线，它连接到电光信号转换器38的一输出引线。控制单元37具有一输入引线或端口，它连接到光电信号转换器36的输出引线或端口。控制单元37的输出引线连接到光子突发交换机32₁-32_B和电光信号转换器38的控制引线。如下面结合图5的流程图所述的，模块17用来接收和发射光控制突发、光数据突发和网络管理控制标签。在一实施例中，光数据突发和光控制突发具有如图4A和图4B所示的传输格式。

图4A根据本发明一实施例图示说明了供光子突发交换网络10(图1)使用的光数据突发的格式。在该实施例中，每个光数据突发具有：起始防护频带40、一IP有效负荷数据段41、一IP报头段42，一有效负荷同步段43(通常是少量比特)，和结束防护频带44，如图4A所示。IP有效负荷数据段41包括用来形成突发的统计多路复用IP数据分组。尽管图4A显示连续的有效负荷，但是模块17以TDM格式发射有效负荷。此外，在某些实施例中，数据突发可以在多个可变持续时间的TDM信道上分段。应当指出的是，在该实施例中，光数据突发和光控制突发在光MAN上仅具有局部重要性，在光WAN上就会失去它们的重要性。

图4B根据本发明一实施例图示说明了供光子突发交换网络10(图1)使用的光控制突发的格式。在该实施例中，每个光控制突发具有：一起始防护频带46，一IP标签数据段47，一标签同步段48(通常是少量比特)，和一结束防护频带49，如图4B所示。在该实施例中，标签数据段45包含形成光子突发的IP分组的所有必要路由选择和定时信息。尽管图4B显示连续的控制突发，但是在该实施例中，模块17按照TDM方案发射控制突发。

在某些实施例中，光网络管理控制标签(未示出)还用于光子突发交换网络10(图1)。在这种实施例中，每个光网络管理控制标签包括：一类似于起始防护频带46的起始防护频带；一类似于数据段47的网络管理数据段；一类似于标签同步段48的网络管理同步段(通常是少量比特)；和类似于结束防护频带44的结束防护频带。在该实施例中，网络管理数据段包含用于协调网络传输所需的网络管理信息。在某些实施例中，光网络管理控制标签按照TDM方案发送。

图5根据本发明一实施例图示说明了模块17(图3)的操作流程。参见图3和图5，模块17操作如下：

模块17接收具有TDM控制突发和数据信号的光信号。在该实施例中，模块17在一或两个光多路分解器上接收光控制突发信号和光数据突发信号。例如，可以在由光多路分解器30_A接收的光信号的第一波长上调制光控制突发信号，同时可以在由光多路分解器30_A接收的光信号的第二波长上调制光数据突发信号。在某些实施例中，第一光多路分解器可以接收光控制突发信号，而第二光多路分解器接收光数据突发信号。此外，在某些情况下，仅仅接收了网络管理控制标签。框51代表这一操作。

模块17将光控制突发信号转换成电信号。在该实施例中，控制突发信号是光控制突发信号，光多路分解器将其从所接收的光信号中分离出来，并发送到光电信号转换器36。在其他实施例中，光控制突发信号可以是网络管理标签(如结合图4B的之前说明)。光电信号转换器36将光控制突发信号转换成电信号。例如，在一实施例中，TDM控制突发信号的每个部分被转换成电信号。由控制单元37接收的电控制突发经过处理形成新的控制突发。在该实施例中，控制单元37存储和处理控制突发。框53代表这一操作。

模块17然后根据控制突发中包含的路由选择信息将光数据突发信号选择路由至光多路复用器34₁-34_A之一。在该实施例中，控制单元37处理控制突发，以提取路由选择和定时信息，并将合适的PBS配置信号发送到一组B光子突发交换机32₁-32_B，以重新配置每个核心交换机，来交换对应的有效负荷信号。框55代表这一操作。

模块17随后将已处理的电控制突发信号转换成新的光控制突发信号。在该实施例中，控制单元37提供TDM信道对齐，以便在希望的波长和TDM信道模式中生成重新转换的或者新的光控制突发。新的控制突发可以在波长和/或TDM信道上进行调制，该波长和/或TDM信道不同于在框51中接收的控制突发信号的波长和TDM信道。框57代表这一操作。

模块17随后将光信号发送到该路径中的下一交换节点。在该实施例中，电光信号生成器38将新的光控制突发信号发送到光多路复用器34₁-34_A的合适的光多路复用器以实现该路由。框59代表这一操作。

图6根据本发明一实施例图示说明了可变持续时间TDM信道供应。在该实施例中，根据光控制突发信号中包含的路由选择信息经由选定的输出光纤在一控制波长λ_C1上传播控制突发信号，而在一数据波长λ_D1上传播对应的光数据突发信号。在某些实施例中，在光数据突发信号之前发射光控制突发信号，提前的时间足以允许光路径上的一个或多个节点在所述数据突发信号在第一交换节点上选择路由之前对所述控制突发信号进行处理。在下面的说明中可以将此提前时间称作偏移时间。用这种方法，交换模块可以配置它们的光子突发交换机32₁-32_B以最小延迟来传递数据突发信号。如图6所示，在该实例中，控制突发信号是在控制波长λ_C1上的E部分中发射的TDM。尽管没有示出，其他光控制突发信号也可以在波长λ_C1的不同持续时隙上进行TDM发射。该实例中的光数据突发信号是在数据波长λ_D1的F部分中发射的TDM。光数据突发信号的每个F部分可以有不同的持续时间，这取决于如何分配预留的带宽。在某些实施例中，在TDM信道的分配中可以有发射的光数据突发的流或者序列。

当由模块(例如图3的模块17)接收时，光控制突发信号经历OE转换，以便所述控制突发信号可以被处理以提取控制突发信息(例如，路由选择和定时信息)。已处理的控制突发信号经历EO转换，然后经由输出光纤从所述模块发射出去，所述输出光纤是根据从所接收的控制突发信号中提取的路由选择信息来选择的。在该实施例中，光控制突发信号可以在如图6实例所示的不同控制波长(例如，波长λ_C2)上发射。在其他实例中，所述模块可以在与接收所述控制突发信号相同的控制波长上发射新的控制突发信号。

当被模块接收时，光有效负荷信号不进行OEO转换。相反，光子突发交换模块在适当的可变持续时间TDM信道内交换光有效负荷信号，并且根据新控制突发中包含的新路由选择信息将有效负荷信号选择路由至下一交换节点。可变持续时间TDM信道位于如图6实例所示的相同数据波长(波长λ_D1)上，但是波长是通过由模块的光子突发交换机所选择的光纤来传播的。在某些实施例中，光子突发交换模块可以使用光纤延迟线来改变可用的TDM信道。

图7根据本发明一实施例图示说明了多波长可变持续时间TDM信道供应。在该例中，控制突发信号是在控制波长λ_C1和λ_C2上传播的TDM。在OE转换后，新控制突发信号可以是在不同波长和/或TDM信道上传播的TDM。如图7所示，控制突发信号的某些TDM部分在波长λ_C1的TDM信道中传播，而其他部分在波长λ_C3的TDM信道中传播。在其他实施例中，可以使用不同控制波长。

相似的，有效负荷信号的TDM部分被分布在多个波长上。在该例中，光有效负荷信号的TDM部分被光交换到选定输出光纤的相同波长和作为接收的TDM信道上。然而，在其他实施例中，光有效负荷信号的TDM部分可以在不同TDM信道中发射。

图8根据本发明一实施例图示说明了实现光子突发交换网络10(图1)的核心交换节点的模块17，该交换网络10支持统一化的多协议标签交换(GMPLS)。该实施例类似于图3的实施例，不同之处在于，控制单元37被包含在控制接口单元81中，该控制接口单元81还包括一组光电信号转换器36和一组电光信号生成器38。此外，控制单元37采用控制处理器82、网络处理器83、存储器84和胶粘逻辑85实现。该实施例的模块17还包括利用精确光纤延迟线实现的光缓冲器87。

在该实施例中，光子突发交换机32₁-32_B是利用快速多晶硅沟槽波导技术实现的，该技术被公开在以下两件共同未决并转让给同一受让人的名为“在半导体衬底中导引光束的方法和设备”的美国专利申请中，其一由Ansheng Liu等人于2001年3月16日申请，序列号是09/811,171，其二由Ansheng Liu等人于2001年3月27日申请，序列号是09/819,160。在另一实施例中，可以使用不同技术实现光子突发交换机。光子突发交换机32₁-32_B在控制接口单元81的控制下提供N×N交换。

这个模块17的实施例以基本相同于上面结合图3和图5说明的方式进行操作。对于该实施例更具体地说，控制处理器82可以从网络控制器88(虚线所示)接收GMPLS信息。在这样一种实施例中，网络控制器可以是硬件处理单元，如控制处理器82，和/或驻留在控制处理器82中或者网络处理器83中的软件模块。在该实施例中，将网络控制器88配置成使用已知GMPLS协议提供统一化的控制平面信令。这样，网络控制器88可以保持可用TDM信道、网络资源和约束的更新的列表，并且确定传递光数据突发的有效路径。在另一实施例中，网络控制器可以作为一软件模块驻留在网络处理器83中。

网络处理器83可以执行许多不同的分组处理功能，比如标签交换、TDM信道控制、控制突发的成帧/帧分解、组装/分解、网络管理控制和其他必须功能。在某些实施例中，控制突发可以被嵌套在其他控制突发内部，上升到控制突发体系。已嵌套的控制突发可以有实用性，因为一旦建立OLSP，它就可以用于后续数据突发传输。网络处理器83可以向胶粘逻辑85提供同步和控制信号，以控制诸多光子突发交换机的操作和交换机配置设置，从而处理从所接收控制突发信号中提取的路由选择信息。网络处理器83还可以控制光子突发交换机以便在所希望的可变持续时间TDM信道不可用时(例如，由于争用)将信号选择路由至光缓冲器87。根据本发明实施例用于光子突发交换网络10(图1)的教导，光缓冲器87的长度(例如，光纤延迟线的长度)可以明显小于传统光子突发或分组交换网络的实施所需的长度。

相似的，模块17的该实施例可以被修改成：通过增加电输入接口和电光转换电路来实现入口模块，其中所述电输入接口用于接收和存储来自接入网络的IP分组，所述电光转换电路对所存储的结合在一起的分组报头和数据段进行电光转换以形成光突发。该实施例的模块17还可以被修改成：通过增加电输出接口和光电转换电路来实现出口模块，其中所述电输出接口用于存储IP分组并将其发射到接入网络中，所述光电转换电路将所接收的光控制和数据突发以及网络管理标签转换成IP分组。值得注意的是，这些修改的任何一个都是双向的。例如，入口模块还应当能够接收光数据和控制突发，并且将它们转换成如送回接入网络的IP分组的电形式。

图9根据本发明一实施例图示说明了具有可调波长转换器的核心交换节点模块90。模块90的该实施例类似于模块17(图8)的实施例，不同之处在于模块90没有光缓冲器87，但是包括连接在光子突发交换机32₁-32_B与多路分解器30₁-30_A之间的可调波长转换器(TWC)92。此外，光子突发交换机32₁-32_B提供至少一个备用输出端口。如在前说明的，光子突发交换机32₁-32_B在控制接口单元81控制下提供N×N交换。

在该实施例中，每个多路分解器30₁-30_A的每个“光有效负荷”输出引线连接到对应的TWC92的一输入引线。TWC92的输出引线连接到光子突发交换机32₁-32_B。因此，模块90的该实施例中的多路分解器30₁-30_A以和模块17(图8)相同的方式连接到光子突发交换机32₁-32_B，只不过在模块90中的这些连接的每个是经过TWC进行的。此外，尽管在图9中为了避免模糊而没有示出，但是TWC92的每一个具有连接控制接口单元81的控制端口。

在基本操作中，模块90的一实施例按以下方式操作。当没有争用时，模块90以模块17(图8)所述方式操作。然而，当可变持续时间TDM信道不能用于在模块90的输入端之一上到达的有效负荷信号时，控制接口单元81将检测到该情况。

在响应时，当输入光信号的数据突发还没有到达模块90的光子突发交换机时，控制接口单元81改变光子突发交换机32₁-32_B的配置，以便将输入光有效负荷信号交换到光子突发交换机32₁-32_B的备用输出端口之一。此外，控制接口单元81使接收该延迟的光有效负荷信号的TWC92将其波长转换到另一可用波长上。光子突发交换机32₁-32_B能够在可用的可变持续时间TDM信道之内交换“已转换”的光有效负荷信号，从而绕过“阻塞的”TDM信道。在一实施例中，当另一可变持续时间TDM信道变得可用时，输出的已转换有效负荷信号可以在下一交换节点被转换回到原波长。在另一实施例中，光子突发交换机32₁-32_B输出端口上另一TWC(未示出)可以在相同交换节点上使用，以便把已转换的有效负荷信号转换回到原波长。

然而，在模块90的该实施例中，如果光信号的数据突发在检测到争用状况时输入已经到达了光子突发交换机，则丢弃这些数据突发。此外，在该实施例中，控制接口单元81向发送节点发送网络管理消息，以重新发送丢弃的分组。

图10根据本发明一实施例图示说明了模块90(图9)的一部分中的TWC92。在该实施例中，该TWC92包括：一光耦合器100、一循环器101、一光延迟102、一可调滤光器(TOF)103、另一光耦合器104、一光检测器105、一电缓冲器106、一可调激光器107和一控制处理器82。

在一实施例中，光延迟102是一固定延时光延迟电路。例如，光延迟102在固定延迟实施例中可以是Fabry-Perot校准器。在另一实施例中，光延迟102可以是利用夹在光纤组合器与分裂器之间的一组不同长度光纤实现的可变时延光电路。

此外，在该实施例中，TOF103是一可调滤光器，它被配置成响应于控制信号来通过或者反射所选波长的光信号。在该实施例中，TOF 103具有可以调节的中心波长(即，通过滤光器反射的波长)。因此，在“通过”模式中，TOF 103应在从将要通过的波长替换得到的一波长上进行调谐，在“反射”模式中，TOF103在将要反射波长上调谐。在其他实施例中，TOF 103可以使用其他可调电路实施。

图10所示的TWC92的元件按以下方式互连。耦合器100有三个端口：连接多路分解器(即，图9所示的多路分解器30₁-30_A的一个)的输出端口的第一端口；连接循环器101的端口的第二端口；和连接光延迟102的输出端口的第三端口。循环器101具有三个端口：连接光延迟102的输入端口的端口；连接TOF103的输入端口的第二端口；连接耦合器100的第三端口。更具体地说，耦合器100和循环器101连接，以便将波长λ_i的有效负荷信号从光多路分解器传输到TOF103。

TOF103具有连接到耦合器104的端口的输出端口。耦合器104具有两个其他端口：连接到光子突发交换机32₁-32_B的输入端口的一个端口；从可调激光器107接收光信号的另一端口。可调激光器107具有连接到缓冲器106输出端口的数字输入端口，该缓冲器具有连接到光检测器105的输出端口的输入端口。光检测器105被连接以便从光子突发交换机32₁-32_B的“备用”输出端口之一接收光信号。控制处理器82连接到光延迟102、TOF103、缓冲器106和可调激光器107，以便控制处理器82可以控制或者监视这些元件的操作。下面结合图11说明模块90的这部分的操作。

图11根据本发明一实施例图示说明了模块90(图10)的具有TWC的一部分的操作流程。尽管仅说明了对于一个TWC的操作，但是模块90对于其他TWC的操作基本上类似。参见图10和图11，模块90的该实施例操作如下。

在操作期间，模块90监视波长λ_i的预留带宽(例如，TDM信道)的可用性。在一实施例中，网络处理器83(图9)监视预留带宽的可用性，并将该信息传输到控制处理器82。例如，如果所接收的控制突发包含预留特定TDM信道的信息，则网络处理器83(图9)随后将确定光子突发交换机32₁-32_B是否可被配置成提供预留的TDM信道。在另一实施例中，控制处理器82直接执行该操作。例如，控制处理器82可以由网络处理器83(图9)实施。框110代表这一操作。

如果预留的可变持续时间TDM信道是可用的，则模块90按模块17(图8)所述的方式操作，将有效负荷信号交换到预留的TDM信道上。更具体地说，TWC92允许输入有效负荷信号(即在波长λ_i上)穿过而到达光子突发交换机32₁-32_B。因此，在该实施例中，有效负荷信号通过耦合器100和循环器101到达TOF103，TOF103被配置成将有效负荷信号传输到光子突发交换机，以便有效负荷信号可以被交换到预留的TDM信道。框111代表这一操作。

然而，如果可变持续时间TDM信道在框110中不可用，并且在模块90的光子突发交换机上还没有到达输入光有效负荷信号的分组，则光子突发交换机32₁-32_B被配置成将输入光有效负荷信号交换到光子突发交换机32₁-32_B的一备用输出端口。此外，TOF103被配置成将输入有效负荷信号反射回循环器101。在该实施例中，控制处理器82配置光子突发交换机和TOF103。

结果，一部分光有效负荷信号(特定TDM信道之内)被选择路由至备用输出端口。此外，输入有效负荷信号的后续部分被循环器101和光延迟102再循环。在延迟输入数据突发信号的这些部分之后，光延迟102将已延迟部分引向耦合器100，已延迟部分经由耦合器100返回到循环器101。另外，经由循环器101、光延迟102和耦合器100连续地再循环已延迟部分，直至TOF103被调节以通过λ_i波长信号。框112代表这一操作。

然而，如上所述，在某些实施例中，如果输入光有效负荷信号的一个或多个分组已经到达模块90的光子突发交换机，则模块丢弃这些分组，并且将一条消息发送给发送节点以重发已丢弃的分组。

选择路由至备用输出端口的数据突发信号的部分随后被转换成电信号。在一实施例中，光检测器105接收这部分光有效负荷信号，并且将其转换成电信号。对应的电信号被缓冲器106缓冲，然后用来直接调制可调激光器107。框113代表这一操作。

随后从备用网络波长中选择一波长。在该实施例中，备用波长被闲置，供网络中的任何一节点用于诸如缓冲的特定用途，该备用波长通常不供光数据突发和控制突发使用。在该实施例中，控制处理器82从可用的备用波长(具有不同于有效负荷信号波长的波长)中选择备用波长(被显示为λ_j)。框114代表这一操作。

所选备用波长的带宽被预留。在该实施例中，控制处理器82通过向网络中的其他节点发送光控制网络管理信号来预留该带宽(例如，可变持续时间TDM信道)。当控制处理器82在光数据突发信号到达之前没有足够时间来选择备用波长并预留带宽时，丢弃该数据突发(如上所述)。此外，在该实施例中，控制接口单元81将网络管理控制消息发送给发送节点，以便重发已丢弃的数据突发。框115代表这一操作。

模块90以类似于框110所述的操作方式监视用于备用波长λ_j的预留带宽(例如，TDM信道)的可用性。框116代表这一操作。

光子突发交换机随后被配置成将备用波长信号交换到预留带宽上。在该实施例中，控制处理器82配置光子突发交换机32₁-32_B，将备用波长λ_j交换到预留带宽(即，可变持续时间TDM信道)。框117代表这一操作。

然后调制波长λ_j的光信号，使其含有源自由光检测器105生成的电信号的信息。在一实施例中，可调激光器107经由缓冲器106接收由光检测器105生成的电信号，可调激光器107随后使用该电信号(如上所述)来调制具有波长λ_j的输出光信号。耦合器104接收该信号并将其返回到光子突发交换机32₁-32_B。如前面结合图9所述的，光子突发交换机被配置成在可用的可变持续时间TDM信道之内为新的波长信号选择路由，从而避免了争用问题。在这种实施例中，网络具有可以在整个网络中使用的一个或多个备用波长。框119代表这一操作。在λ_j数据传输之后，操作流程返回到框110。

该实施例具有若干优点。例如，使用TWC92可以在避免可能的业务争用问题时提供附加的自由度。此外，在光子突发交换机被配置成传输λ_j波长信号之后接收的λ_i波长有效负荷信号的部分被转移到光延迟上，因而没有丢失。

图12根据本发明一实施例图示说明了具有可变延时光缓冲器的核心交换节点模块120的一部分。在该实施例中，模块120与模块90(图9和图10)基本相似，只不过模块120包括的是可变延时光缓冲器(VDOB)121而不是TWC。此外，光子突发交换机32₁-32_B的其他输入端口具有与VDOB 121基本相似的VDOB(未示出)。在一实施例中，VDOB 121包括：耦合器100、循环器101、TOF103和如TWC92(图10)中的控制处理器82。此外，VDOB 121包括：一双稳态光器件(BOD)122，一光放大器123，一光组合器125，光延迟线126₁-126_M，一分光器128和一激光器129。

在该实施例中，BOD 122是一门控器件，仅当输入信号的强度超过阈值强度电平时输出光信号。这种器件是本领域公知的。例如夹在Fabry-Perot校准器中的InGaAsP/InP多量子阱(MQW)材料可以在室温和比较低输入功率条件下以纳秒的接通和关断时间来操作。

VDOB 121的这一实施例的元件按以下方式互连。耦合器100有三个端口：连接多路分解器(例如，图9所示的多路分解器30₁-30_A之一)的输出端口的第一端口；连接BOD122的输出端口的第二端口；连接循环器101的端口的第三端口。循环器101有两个其他端口：连接到分光器128的输入端口的一个端口，连接到TOF103的输入端口的另一端口。更具体地说，耦合器100和循环器101被连接，将波长λ_i的有效负荷信号从光多路分解器传输到TOF103.

分光器128具有经由光延迟线126₁-126_M连接到光组合器125的M个输入端口的M个输出端口。在该实施例中，光延迟线126₁，126₂，...，126_M分别提供T，2T，...，MT的延迟时间。在其他实施例中，光延迟线可以提供不均匀的延迟时间分布。在一实施例中，光延迟线126₁-126_M采用不同长度的光纤实现。光组合器125的输出端口连接到光放大器123的输入端口，光放大器123具有连接BOD122的两个输入端口之一的输出端口。连接BOD 122的其他输入端口以便接收由控制激光器129生成的光信号。控制处理器82连接TOF 103、光子突发交换机32₁-32_B和控制激光器129，所以控制处理器82可以控制或监视这些元件的操作。下面结合图13说明模块120的这部分的操作。

图13根据本发明一实施例图示说明了具有VDOB的模块120(图12)的一部分的操作流程。尽管仅说明了对于一个VDOB的操作，但是对于其他VDOB的模块120的操作也是基本类似的。参见图12和图13，模块120的该实施例按以下方式操作。

在操作期间，模块120监视预留带宽(例如TDM信道)的可用性。在一实施例中，网络处理器83(图9)监视预留带宽的可用性并传输该信息给控制处理器82。例如，如果所接收的控制突发包含预留特定TDM信道的信息，则网络处理器83(图9)将确定光子突发交换机32₁-32_B是否可被配置成提供预留的TDM信道。在其他实施例中，控制处理器82直接执行这一操作。例如，控制处理器82可以由处理器83(图9)来实现。框110代表这一操作。

如果预留可变持续时间TDM信道是可用的，则模块120按上述模块17(图8)的方式操作，在预留TDM信道之内交换有效负荷信号。更具体地说，输入光有效负荷信号(即，在波长λ_i上)通过耦合器100和循环器101到达TOF103，TOF 103被配置成将输入光有效负荷信号传输到光子突发交换机32₁-32_B，以便输入光数据突发信号可被交换到预留的可变持续时间TDM信道。框111代表这一操作。

然而，如果可变持续时间TDM信道不可用，则反射输入的光数据突发信号，使其不能到达光子突发交换机的输入端口。在一实施例中，TOF 103被配置成将输入有效负荷信号反射到循环器101。在该实施例中，控制处理器82配置光子突发交换机和TOF 103。框130代表这一操作。

然而，如果在TOF 103可以被配置成反射输入光数据突发信号的一个或多个数据突发之前，所述数据突发已经到达光子突发交换机的输入端口，则模块120丢弃这些数据突发并将网络管理控制消息发送给发送节点，以重发被丢弃的数据突发。

已反射的数据突发信号随后被分成M个分量信号。在该实施例中，每个分量信号具有基本相同的能量和相位。在该实施例中，分光器128经由循环器101接收由TOF103反射的数据突发信号，然后将该信号分成M个“相等”的光功率分量信号。框132代表这一操作。

随后延迟M个分量信号，每个被延迟不同时间量。在该实施例中，正如前述，光延迟线126₁至126_M向M个分量信号提供延迟T，2T，...MT。框133代表这一操作。

然后组合已延迟的分量信号。在该实施例中，光组合器125组合从光延迟线126₁-126_M接收的M个分量信号。T的持续时间在一实施例中被选择成在给定波长上(通常取决于许多参数，比如特定业务模式，PBS网络拓扑，波长的数量等)大于给定的最小光数据突发持续时间。用这种方法，当被光组合器125组合时，已延迟的分量信号不会重合。框134代表这一操作。

然后放大所组合的信号。在该实施例中，光放大器123放大所组合的信号。可以使用任何合适的光放大器来实现光放大器123。例如，可以使用半导体光放大器(SOA)。框136代表这一操作。

然后将TOF103配置成使波长为λ_i的信号通过，并且将放大的组合信号的选定分量信号选择路由至光子突发交换机。在一实施例中，控制处理器82控制TOF 103使λ_i波长的信号通过并且使控制激光器129输出光信号到BOD122。选择控制激光器信号的强度，以便当它与光放大器123的输出信号组合时，BOD122将有效接通并从光放大器123输出信号，然后经由耦合器100发射。

此外，在该实施例中，控制处理器82计算将变为可用的、用于TDM信道的所需延迟时间，然后选择对M延迟分量信号中的哪一个进行充分地延迟，以便在TDM信道变为可用时使该分量信号可用。控制处理器82随后使控制激光器129生成其激光输出信号，使BOD 122将“门控”打开或者关闭从光放大器123到耦合器100的选定延迟分量信号。框138代表这一操作。然后操作流程返回到框111(如在前结合图11所述)。

图14根据本发明一实施例图示说明了控制突发处理单元1400。控制突发处理单元1400在一实施例中通常可以被用为图8和图9的网络处理器83和/或控制处理器82。在一实施例中，下面提及的时隙可以是可变持续时间TDM信道。在另一实施例中，时隙可以是固定-持续时间TDM信道。

控制突发处理单元1400可以在连接到输入缓冲器1402的输入1450上接收电形式的控制突发。在一实施例中，控制突发可以呈现图4B的光控制突发格式。然后可以在控制突发分析器1406中处理控制突发。在一实施例中，控制突发分析器1406可以对输入的控制突发进行帧分解，然后分析控制突发。在一实施例中，该分析的形式可呈现为：从图4B的光控制突发中提取消息信息的类型。控制突发信息可以包括数据突发长度、突发起始和到达时间、到达波长、源和目的地地址、等同转发类(FEC)、突发优先级、控制突发偏移时间和其他相关的路由选择信息。在另一实施例中，控制突发分析器1406可以在将输入控制突发发送到突发调度器1430之前根据所提取的信息对该输入控制突发进行分类。

在另一实施例中，控制突发分析器1406可以对输入控制突发额外地执行循环冗余校验(CRC)。如果特定控制突发上的CRC失败，那么控制突发分析器1406可以生成一否定确认(NACK)，并将其传输返回到光子控制和数据突发的始发者。在一实施例中，这样的始发者可以是图1实施例的入口交换节点15。始发者一旦收到NACK，就可以重新发送失败的控制突发。在一实施例中，NACK在形式上可以是上面结合图4B讨论的控制网络管理标签。

在一实施例中，同步器1404可以连接到输入缓冲器1402和控制突发分析器1406。通过检查控制突发内的时间标记并将其与本地时钟比较，同步器1404就可以确定控制突发的同步。同步器1404随后可以保持输入控制突发与新生成的输出控制突发之间的同步。

同步器1404的另一功能在一实施例中可以保持与邻近核心交换节点的同步。在一实施例中，该同步可以通过向邻近核心交换节点发送特殊同步消息来保持。邻近核心交换节点可以通过返回一确认消息来响应该特殊同步消息。

最后，在一实施例中，同步器1404可以协助初始化图1的光MAN11。这一工作可以这样完成：初始化和保持控制突发处理单元1400与光MAN11的边缘的路由器的同步，例如与入口交换节点15或者出口交换节点18的同步。光MAN11边缘的这种路由器可以被总称为“边缘路由器”。

突发调度器1430可以将数据突发的传输调度到下一核心交换节点。它可以首先确定用于所请求波长和可变持续时间TDM信道的PBS32₁-32_B配置设置。突发调度器1430然后可以向PBS配置和控制模块1422发射所请求的PBS配置设置。在一实施例中，PBS配置和控制模块1422可以简单地检验适当的PBS32₁-32_B配置设置在所请求的可变持续时间TDM信道和波长之内是否是被允许的和可用的(即，对于该配置不存在争用)。交换控制信号1452在一实施例中可用于控制PBS32₁-32_B的配置。PBS配置和控制模块1422在一实施例中可以向突发调度器1430发送确认消息，确认所请求的PBS配置设置。

然而可能存在这样的情况：PBS配置和控制模块1422确定用于所请求的波长和可变持续时间TDM信道的所请求的PBS32₁-32_B配置设置也许不能用于给定的数据突发。在该情况下，PBS配置和控制模块1422可以向突发调度器1430发送NACK消息。在一实施例中，NACK消息可以是结合图4B讨论的控制网络管理标签。在一实施例中，突发调度器1430可以检查NACK消息，并确定不可用性是由PBS32₁-32_B故障造成的(即与争用无关的故障，如电源或者软件故障)还是由与另一数据突发争用造成的。如果用于所请求波长和可变持续时间TDM信道的PBS32₁-32_B配置设置的不可用性是由PBS32₁-32_B的故障造成的，则突发调度器1430可以生成一网络管理控制消息，并将其发送到始发的边缘路由器，请求使用不同OLSP进行重发，绕过有故障的PBS节点。

如果用于所请求的波长和可变持续时间TDM信道的所请求PBS32₁-32_B配置设置的不可用性是由于与其他数据突发的争用造成的，则突发调度器1430可利用争用解决块1424来确定对用于指定数据突发的所请求的波长和可变持续时间TDM信道的所请求的PBS32₁-32_B配置设置的替换路径。

争用解决块1424在某些实施例中可以实现用于解决数据突发间争用的各种方法或者其组合。在一实施例中，争用解决块1424可以指派PBS配置和控制模块1422接入面对输出端口连接的所请求的输入端口中的光纤延迟线。光纤延迟线的使用将数据突发之一的传输移动到之后的一个没有争用的时间。在一实施例中，光纤延迟线可以使用图12实施例的VDOB 121来实现。

在另一实施例中，争用解决块1424可以指派PBS配置和控制模块1422接入所请求PBS32₁-32_B配置设置之一中的波长转换模块。然后，该波长转换模块的使用将一个或多个数据突发的传输移动到没有争用的不同波长。在一实施例中，波长转换模块可以使用图19实施例的TWC92来实现。

在第三实施例中，争用解决块1424可以指派PBS配置和控制模块1422将数据突发交换到替换的核心交换节点，而不交换到优选OLSP上的下一核心交换节点。争用解决块1424可随后发送一消息给突发调度器1430，以启动向该替换核心交换节点发送一新控制突发，请求对后续的数据突发进行路由选择，使其返回到瞬间发送节点。这个向替换核心交换节点发送控制突发和数据突发然后再次返回的过程可被称为偏转路由选择。偏转路由选择是增加时间延迟的一方法，从而解决了用于所请求的波长和可变持续时间TDM信道的PBS32₁-32_B配置设置的争用。

在第四实施例中，争用解决块1424可以通过丢弃数据突发并请求源边缘路由器稍后重发该控制突发和数据突发，来解决用于所请求的波长和可变持续时间TDM信道的PBS32₁-32_B配置设置的两个或多个数据突发之间的争用。争用解决块1424在一实施例中可以指派PBS配置和控制模块1422将数据突发交换到待用的或者内部连接的端口。争用解决块1422随后可以启动向源边缘路由器传输NACK消息。源边缘路由器随后可以通过重发保持在队列中的备用拷贝中的控制突发和数据突发来进行响应。

作为第四实施例的一部分，争用解决块1424可以确定应当重发这两个争用中的数据突发之中的哪个。在一实施例中，争用解决块1424根据两个数据突发的相对优先级作出该确定。争用解决块1424可以显性或者隐性地确定两个数据突发的相对优先级。在一实施例中，可以在控制突发中对显性优先级的相关信息进行编码。该信息可以由控制突发分析器1406解码并经由突发调度器1430传递到争用解决块124。在另一实施例中，争用解决块1424可以应用若干规则隐性地确定两个数据突发的相对优先级。例如，可将最大的数据突发确定为具有最高相对优先级。在控制突发与数据突发之间通常存在基本时间偏移，以及存在一个在一实施例中可被分配给例如具有较高相对优先级的数据突发的附加时间偏移。在某些实施例中，可以通过部分地考虑数据突发大小和从入口交换节点到出口交换节点的成功传输概率来分配附加时间偏移。在特定波长、光纤或者其他参数的分配中还存在隐性的优先级。例如，可以分配一特定波长λ_A，以携带对延迟敏感的数据突发传输。争用解决块1424可以使用这些或其他规则的本身或者组合，作出两个数据突发之间的相对优先级的隐性确定。在另一实施例中，控制突发处理单元1400内的其他模块可以确定两个数据突发的相对优先级或者协助作出该确定。

在一实施例中，网络管理控制器1410可负责对在各个边缘路由器与核心交换节点之间互换的PBS网络配置消息起作用。作为该功能的一部分，网络管理控制器1410可以保持当前状态的查找表，包括可用的可变持续时间TDM信道、源和目的地地址、波长用途、整体网络业务条件和可用网络资源的更新状态的列表。网络管理控制器1410还可以通过把NACK回送到源边缘路由器来控制输入缓冲器1402的填充。

转发引擎1414可以收集在网络管理控制器1410、突发调度器1430和争用解决块1424中产生的必要控制信息。一实施例中的转发引擎可以选择该控制和数据突发所通过的下一核心交换节点。该选择也许部分地基于关系到标签交换路径(LSP)的控制突发中的目的地地址信息。转发引擎1414还执行控制标签交换。控制标签交换(关于下一交换节点的给定波长上的路由选择信息)可基于已更新的目的地地址、PBS输出端口和所选择的波长。

使用由转发引擎1414给出的信息，控制突发生成器1416在一实施例中产生如突发调度器1430所建立的新的输出控制突发。控制突发生成器还可以产生控制突发，用于由网络管理控制器1410产生的任何PBS网络配置消息。

最后，队列管理器1418可以产生按时间排序的新控制突发的输出流。输出控制突发可以根据它们的相对优先级、目的地地址和其他网络管理优先级来分类。在高业务负荷期间，队列管理器1418可以把较低优先级的控制突发和网络管理标签放入输出缓冲器1420，以暂时存储。在其他实施例中，具有在控制突发与数据突发之间的相对较长时间偏移的控制突发还可以在需要时存储到输出缓冲器1420内。

在某些实施例中，控制突发处理单元1400的功能块可实施为专用逻辑。然而，在其他实施例中，可以使用一组其他无差别和相似的处理单元中的一个或多个处理单元来实施该功能块。

根据本发明一实施例，图15是边缘路由器1500的某些部分的简化框图结构，它显示了诸如业务整形器1501和多个队列1510、1512、1514、1516的各个特征。如前所述，边缘路由器1500可以是图1实施例的入口交换节点15或者出口交换节点18。边缘路由器1500可以用来支持如上面结合图14所讨论的控制和数据突发的重发。

来自多个用户和/或源的IP分组可以到达业务整形器模块1501的信号线1540。需要时，IP分组可以在缓冲器1504中缓冲。可以在组装输入IP分组之前使用业务整形器1501来减少或者消除业务相关结构和自相似性的程度。因此，业务突发的减少可以改善交换节点的争用解决和业务性能。在一实施例中，IP分组可以由网络处理器入口模块1502分别组装成数据突发和控制突发内的IP有效负荷数据41和标签数据47。网络处理器入口模块1502随后按照传输顺序将数据突发和控制突发放入第一数据队列1510和第一控制队列1514。队列的输出由交换机1520选择，然后经由成帧器1522传输。以电格式离开成帧器1522的数据和控制突发可以经由电光转换器1524进入光MAN。

自光MAN到达的数据经由光电转换器1526进入边缘路由器1500。一旦电格式的数据和控制突发对成帧器1522可用，成帧器1522就可以将它们提供到网络处理器出口模块1506，在此将它们分解成IP分组。

为了在请求时更方便地提供数据和控制突发的重新传输，边缘路由器1500还可以包含第二数据队列1512和第二控制队列1516。第二数据队列1512和第二控制队列1516可以包含数据和控制突发的备用拷贝。当在数据突发的成功传输后删除第一数据队列1510和第一控制队列1514内的数据和控制突发的拷贝，也许需要这些备用拷贝。

图16是根据本发明一实施例图示说明图14的控制突发处理单元操作的流程图。该处理开始于在框1610中对控制突发的接收。在框1612中可以将控制突发分析和分类成多条控制信息，包括至输出端口连接的输入端口、波长和为下一核心交换节点的传输而分配的可变持续时间TDM信道。该控制信息可以在判定框1614中用来确定PBS端口是否可用于至输出端口连接的特定输入端口、波长和可变持续时间TDM信道。如果PBS端口是可用的，那么处理前进到框1616，为所请求的可变持续时间TDM信道确定PBS配置。框1616的输出可用来在框1630中保持PBS配置设置，并且可以将其提供给判定框1614。

然而，如果PBS端口不可用，那么判定框1614退出到判定框1632。在判定框1632中，确定PBS端口的不可用性是否是由设备故障所致。如果是，那么处理进入框1638，在此产生用于在框1640送回源边缘路由器的NACK或者其他类似的控制网络消息。如果不是，则处理进入争用解决框1634。

在争用解决框1634中，可以执行用于解决本数据突发与另一数据突发之间的资源争用的各种方法。其中包含在上面结合图14讨论的时间延迟、波长偏移、偏转路由选择和重发方法。在这些实施例的某些实施例中，争用解决框1634可以进入框1638，以生成控制网络管理消息。在某些实施例中，争用解决框1634可以在框1636中利用由TDM信道控制提供的同步。在某些情况下，因为争用解决中引入的延迟，所以可以选择新的可变持续时间TDM信道。(为此，TDM信道控制框1636和保持PBS配置设置框1630可以交换信息。)

不论该处理是通过确定PBS配置设置框1616还是通过TDM信道控制框1636退出的，处理都前进到框1618以获取目的地地址。该目的地地址在一实施例中可以通过转发地址表确定。在某些实施例中，转发地址表可以由网络管理控制器加以更新。在获得目的地地址后，该处理前进到框1620以生成新控制突发。一旦新控制突发被生成，就可以在框1622中对其排队并发送到下一核心交换节点。

在上述说明中，已经结合特定的示范性实施例说明了本发明。然而，在不背离所附的权利要求所述的本发明的更宽的精神和范围的条件下，对本发明作出各种修改和变化是显而易见的。因此上述说明和附图应当被认为是示范性的而不具有限制意义。

Claims

1.一种设备，包括：

一分析器，该分析器用于对第一输入控制突发进行帧分解和分类；

一调度器，该调度器耦合到所述分析器，用于调度光子突发交换机的配置和可变持续时间的时分多路复用信道，以便发射对应于所述第一输入控制突发的第一数据突发；

与所述调度器相连的光子突发交换配置和控制模块，用于确定在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用，并向所述调度器发送确认消息以确认在可变持续时间的时分多路复用信道中所述配置是否可用；

一争用解决块，该争用解决块耦合到所述调度器和所述光子突发变换配置和控制模块，用于当所述调度器确定所述光子突发交换机的资源争用时确定所述第一数据突发的替换路由；

网络管理控制器，该网络管理控制器耦合到所述分析器，用于对光子突发交换网络的节点之间互换的光子突发交换网络配置消息起作用；

转发引擎，该转发引擎与所述网络管理控制器和所述调度器相连，用于确定所述光子突发交换网络中的下一个节点，收集在所述网络管理控制器、调度器和争用解决块中产生的第一数据突发和控制突发并且路由第一数据突发和控制突发；以及

控制突发生成器，该控制突发生成器与所述转发引擎耦合，用于使用由所述转发引擎路由的第一数据突发和控制突发产生输出控制突发。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述争用解决块为所述第一数据突发在替换波长上建立第一路径。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一路径通过可调波长转换器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述争用解决块为所述第一数据突发建立具有时间延迟的第二路径。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二路径通过可变时间延迟的光缓冲器。

6.根据权利要求4所述的设备，其中所述第二路径到达核心交换节点并从该核心交换节点返回。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述争用解决块通过请求从源边缘路由器重发所述第一数据突发来建立替换路由。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述争用解决块用于在所述第一数据突发的相对优先级低于第二数据突发时请求重发。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述争用解决块用于通过从所述第一输入控制突发确定所述第一数据突发的大小，从而确定所述更低的相对优先级。

10.根据权利要求8所述的设备，其中所述争用解决块用于通过从所述第一输入控制突发确定所述第一数据突发的时间偏移，从而确定所述更低的相对优先级。

11.根据权利要求1所述的设备，所述网络管理控制器还用于保存可用时域多路复用信道和波长的列表。

12.根据权利要求1所述的设备，还包括用于向远端核心交换节点发送同步消息的同步器。

13.根据权利要求1所述的设备，所述光子突发交换配置和控制模块耦合到所述调度器和所述争用解决块用于向所述争用解决块提供光子突发交换机配置信息并从所述调度器接收已调度信息。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述分析器、所述调度器、所述争用解决块被实施在从一组处理器中选出的处理器上。

15.一种系统，包括：

一调度器，该调度器耦合到所述分析器，用于调度光子突发交换机的配置和时域多路复用信道，以便发射对应于所述第一输入控制突发的第一数据突发；

一争用解决块，该争用解决块耦合到所述调度器和所述光子突发交换配置和控制模块，用于当所述调度器确定所述光子突发交换机的资源争用时确定所述第一数据突发的替换路由；

一与核心交换节点相连的边缘路由器，该边缘路由器包括发射一组数据突发的第一队列和保存该组数据突发的拷贝的第二队列，其中所述争用解决块通过请求从所述边缘路由器重发所述第一数据突发来建立替换路由；

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述争用解决块用于在所述第一数据突发的相对优先级低于第二数据突发时请求重发。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述边缘路由器从所述第二队列重发所述第一数据突发。

18.一种方法，包括：

保存可用的可变持续时间的时分多路复用信道和传输波长的列表；

分析第一控制突发以便对第一控制信息进行帧分解；

根据所述第一控制信息和所述列表来确定对应于所述第一控制突发的第一数据突发是否会与第二数据突发发生争用；

如果存在争用，则解决所述第一数据突发和所述第二数据突发之间的争用；和

根据所述第一控制信息和所述解决的结果来调度所述第一数据突发的传输。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述解决包括改变用于所述第一数据突发的传输波长。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述解决包括插入用于所述第一数据突发的时间延迟。

21.根据权利要求18所述的方法，其中所述解决包括向核心交换节点发送所述第一数据突发。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述解决包括当所述第一数据突发的相对优先级低于所述第二数据突发时请求重发所述第一数据突发。

23.根据权利要求18所述的方法，其中所述分析包括对所述第一控制信息进行分类。

24.一种设备，包括：

用于保存可用的可变持续时间的时分多路复用信道和传输波长的列表的装置；

用于分析第一控制突发以便对第一控制信息进行帧分解的装置；

根据所述第控制信息和所述列表来确定对应于所述第一控制突发的第一数据突发是否会与第二数据突发发生争用的装置；

如果存在争用，则解决所述第一数据突发和所述第二数据突发之间的争用的装置；和

根据所述第一控制信息和所述解决的结果来调度所述第一数据突发的传输的装置。

25.根据权利要求24所述的设备，其中所述用于解决的装置包括改变所述第一数据突发的传输波长的装置。

26.根据权利要求24所述的设备，其中所述用于解决的装置包括插入用于所述第一数据突发的时间延迟的装置。

27.根据权利要求24所述的设备，其中所述用于解决的装置包括向核心交换节点发送所述第一数据突发的装置。

28.根据权利要求24所述的设备，其中所述用于解决的装置包括当所述第一数据突发的相对优先级低于所述第二数据突发时请求重发所述第一数据突发的装置。

29.一利系统，包括：

一光子突发交换机；

一调度器，该调度器耦合到所述分析器，用于调度所述光子突发交换机的配置和可变持续时间的时分多路复用信道，以便发射对应于所述第一输入控制突发的第一数据突发；

转发引擎，该转发引擎与所述网络管理控制器和所述调度器相连，用于确定所述光子突发交换网络中的下一个节点，收集在所述网络管理控制器、调度器和争用解决块中产生的第一数据突发和控制突发并且路由第一数据突发和控制突发发；以及

30.根据权利要求29所述的系统，其中所述争用解决块为所述第一数据突发在替换波长上建立第一路径。

31.根据权利要求30所述的系统，还包括耦合到所述光子突发交换机以提供所述第一路径的可调波长转换器。

32.根据权利要求29所述的系统，其中所述争用解决块建立具有用于所述第一数据突发的时间延迟的第二路径。

33.根据权利要求32所述的系统，还包括耦合到所述光子突发交换机以提供所述第二路径的可变时间延迟光缓冲器。

34.根据权利要求32所述的系统，还包括耦合到所述光子突发交换机以提供所述第二路径的核心交换节点。

35.根据权利要求29所述的系统，还包括源边缘路由器，其中所述争用解决块通过请求从所述源边缘路由器重发所述第一数据突发来建立替换路由。

36.根据权利要求29所述的系统，还包括耦合到所述分析器用于保存可用的可变持续时间的时分多路复用信道和波长的列表的网络管理控制器。

37.根据权利要求29所述的系统，还包括向远端核心交换节点发送同步消息的同步器。

38.根据权利要求29所述的系统，还包括耦合到所述调度器、所述争用解决块和所述光子突发交换机用于向所述争用解决块提供光子突发交换机配置信息并从所述调度器接收调度信息的光子突发交换机配置和控制模块。