CN101112116B - 借助光突发交换网传输数据分组的方法和光突发交换网的网络节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及突发交换网中的传输，其中将数据分组聚集成突发，给其分配头部。在此，在光突发交换网中建立所有网络节点都接入的无环公共控制信道。通过无环公共控制信道传输头部，使得将头部准并行地分配到所有的网络节点上，并且在网络节点中准并行地处理。

Description

借助光突发交换网传输数据分组的方法和光突发交换网的网络节点
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的方法和光突发交换网的网络节点。
在将来应该通过光突发交换网(optical burst switching network，简称OBS网)来传输数据分组。这些OBS网具有通过光波导互相连接的多个网络节点或网元。在此，在OBS网的输入网络节点中将像IP分组那样的多个数据分组聚集或积聚成一个所谓的突发，其中所述突发于是通过光突发交换网被传输到光突发交换网的目标网络节点。突发在那里重新被分解成其数据分组，所述数据分组然后被继续传输。给每一个突发分配一个头部(header)，其中为了配置网络的网络节点用于将突发传输到光突发交换网中，在传输突发之前发送该头部。在此，在突发通向其目标网络节点的所计划的通路上的每一个网络节点中，接收、光电转换、分析、电光转换该头部，并且发送给通向目标网络节点的通路上的下一网络节点。当在网络节点中对头部进行了分析之后，预留网络节点的传输容量用于传输由头部所宣告的突发。此外为了顺利传输或传送所述突发而建立、或者在时间上预先预留网络节点中的传输通路，以便在突发传输的时刻接通网络节点中的传输通路。在发出头部之后，与所谓的预留方法有关地发送和传输突发。
对于通过所述突发的头部而在网络节点中预留，存在不同的预留方法。在此区分所谓的单向(one-way)和双向(two-way)预留协议。在单向预留协议中，在输入网络节点中将头部发送到OBS网中，等待一时间间隔，并且随后跟着发送突发。这以以下的期望来实现，即在所述时间间隔中通过头部来配置在通向目标网络节点的通路上的网络节点，并且随后无差错地通过OBS网传输突发。在双向预留协议中，在输入网络节点中将第一头部发送到OBS网中，该第一头部配置网络节点，并在通常成功地配置了在通向目标网络节点的通路上的所有网络节点之后，向输入网络节点发送回第二消息或第二头部，具有以下信息，即通过第一头部的预留已成功。然后才将第一头部的突发发送到OBS网中，并且通过预先配置的网络节点成功地向目标网络节点传输。
两种预留方法中的每一种都有优点和缺点。第一种预留方法、即单向预留协议在传输突发时更快，因为取消了对预留的确认的等待。然而在通过两个或更多头部的同时预留希望的情况下存在阻塞和突发丢失的危险。双向预留协议在传输方面更为安全，因为仅当在网络节点中存在所配置的路径时才发送突发。然而传输是如下较慢的，即直至发出突发为止，消逝了较长的时间。此外该方法是较复杂的。单向预留也被称为Tell-and-Go预留，简称TAG-OBS。双向预留也被称为Tell and Wait，简称TAW-OBS。
本发明的任务是改善数据分组在光突发交换网中的传输。
通过一种具有权利要求1所述特征的方法、和通过一种具有权利要求5所述特征的网络节点来解决该任务。
本方法的优点在于，通过采用头部用的公共控制信道来实现头部在整个网络中的较快分配、和在网络节点中对头部的准并行处理，使得为突发实现在网络节点中对传输通路的较快预留。在此，通过无环公共控制信道，准并行地向网络节点传输或分配头部，而在网络节点中分别不进行光电转换、分析和电光转换。
在从属权利要求中说明了本发明的有利扩展方案。
在本发明的一种扩展方案中，将生成树(Spanning-Tree)方法或生成树协议用于建立无环公共控制信道。这具有将标准化的和简单的方法用于建立无环公共控制信道的优点。
在本发明的一种扩展方案中，将光波长复用信道仅仅作为公共控制信道用于头部的传输。这具有以下特殊优点，即存在公共控制信道的简单实现。
以下借助附图详细阐述本发明的实施例。
图1展示了在根据现有技术的OBS网中预留的流程图。
图2展示了在OBS网中预留的本发明流程图。
图3展示了本发明网络节点的示意图。
图4展示了本发明网络节点的另一示意图。
图5展示了OBS网的示意图。
图6展示了按照图5的具有第一无环控制信道的OBS网。
图7展示了按照图5的具有第二无环控制信道的OBS网。
图8展示了在采用按照图4的网元的情况下根据图7的无环控制信道的信道电路连接。
图1展示了根据现有技术在OBS网中预留的时间流程图表。垂直线分别象征网络节点NK A、NK B、NK C、NK D、NK E，其中应该将由多个像IP分组那样的数据分组所组成的突发从OBS网的输入或边缘网络节点NKA经由网络节点NKB、NKC、NKD向OBS网的输出、目标或边缘网络节点NK E传输。在图1中，如通过箭头时间所表明的那样，应从上向下读取时间流程。在输入网络节点NK A中将数据分组聚集成一个突发。如果突发的聚集结束，使得可以向目标网络节点发送该突发，则产生头部或所谓的控制分组，借助其应在OBS网的网络节点中为突发执行路径预留。头部为此含有像突发长度和突发的发送时刻那样的信息。从网络节点NK A向网络节点NKB传输头部，这通过在网络节点NK A和NKB用的垂直线之间的水平箭头来表明。根据现有技术，在网络节点B中对头部进行光电转换、分析，随后在网络节点NKB中为突发执行传输路径预留，进行电光转换，和在通向目标网络节点(NK E)的通路上向下一网络节点NKC传输。用T建立表示在网络节点中用于处理头部、即对头部光电转换、分析、电光转换和发送的时间。用TOXC表示用于为通过网络节点传输或传送突发而配置网络节点的时间。在网络节点NK C中又对头部进行光电转换、分析，随后执行预留，电光转换，和在通向目标网络节点(NK E)的通路上向下一网络节点NK D传输。在网络节点NK D中又执行头部的该处理，并将该头部向目标网络节点NKE传输。在目标网络节点NKE中，常常对于突发的接收不需要进一步的配置，使得如果情况确实如此，则仅仅头部被分析。
从中对于传输段利用下式得出用于头部的直至目标网络节点的传输时间，其中必须在n个网络节点中处理头部：
TH＝n×T建立。
通常，用于配置网络节点的时间TOXC稍稍大于头部的处理时间T建立。在当今的实现中，处理时间T建立处于两位数的微秒范围中，而配置时间TOXC处于一位数的毫秒范围中。
因而根据图1，可以将至少在倒数第二个网络节点(NK D)中的配置时间考虑用于在头部的传输时间TH时发送突发的最早时刻，以便实现从网络节点NKA向网络节点NK E的传输。
因此对于直至突发的发送/传输为止的时间得出：
TB≥TH+TOXC＝n×T建立+TOXC。
在图1中通过水平块光突发来表明突发通过OBS网的时间传输。
图2展示了根据图1的图表，其区别在于，根据本发明经由无环公共控制信道准并行地向OBS网的网络节点传输头部。在本例中，所述头部在期间未被处理的情况下、即在期间未被光电转换、分析、电光转换的情况下以准“分出并继续(Drop and Continue)”模式相继到达所有的网络节点NK B、NK C、NK D、NK E。也就是说，由网络节点所接收的头部一方面直接重新被发送，而另一方面在网络节点中被处理。也即该处理准并行地紧接在头部的重新发送之后。因此通过经过公共控制信道发布头部得出直至突发的发送为止的时间节约。头部经过控制信道的速度相对于在网络节点中的处理时间T建立和配置时间TOXC是小得可以忽略的。因此根据图3得出，(在头部的发送之后)直至突发的发送为止的时间只需要稍大于由处理时间T建立和配置时间TOXC所组成的和：
TB＞T建立+TOXC。
因此在本发明方法中可以较快地发送突发。
头部用的公共控制信道必须是无环的，以便头部不在OBS网中循环。为此例如对于头部经由公共控制信道的传输，必须建立一种树结构。这可以例如在OBS网开动或安装时例如利用生成树算法来实现。
例如可以将光波长复用信道用于公共控制信道。通过剩下的波长复用信道来传输突发。借助单向或Tell and Go/TAG预留阐述了预留的流程。以类似的方式也可以将本发明用于双向或Tell andWait/TAM预留或其他预留。
通过公共控制信道，同样可以实现传输和预留的另一种方式的实现方案。例如可以由每一个网络节点发送关于状态的或具有网络节点信息的头部或控制分组，所述头部或控制分组通过公共控制信道准并行地由所有其他网络节点来接收。因此每一个网络节点获得和具有关于其他网络节点的状态的信息，使得在各个网络节点中可以作出关于预留和突发通信业务的较好决定。因此例如可以将没有头部的突发发送到网络中，前提是，相应的通路在网络节点中被配置并且可供使用，这可以通过各自网络节点的相应状态分组经由公共控制信道来  “传播”。由此可以达到突发在OBS网中的较高的吞吐量。在干扰的情况下，网络节点同样可以发送否定的确认消息，所述确认消息经由公共控制信道由其他网络节点接收，使得突发的发送被延迟，或突发在另外的通路上被传输或“路由”。
图3展示了一个网络节点，包括在网络节点侧分别与输入侧的光解复用器1、2、...、M相连接的多个输入光波导LWLE1、LWLE2、...、LWLEM，所述光解复用器1、2、...、M分别一方面耦合输出被设置用于公共控制信道的光波长复用信道，而另一方面耦合输出用于突发的其他光波长复用信道，并且输送给光耦合场OSM。耦合场OSM将用于(多个)突发的传输通路从输入侧光波导的波长复用信道接通到输出侧光波导的波长复用信道。该耦合场OSM另一方面与输出侧复用器1′、2′、...、M′相连接，所述复用器1′、2′、...、M′将传输突发所经由的光波长复用信道和公共控制信道用的光波长复用信道在输出侧分别组合成光波长复用信号，使得经由连接在输出侧复用器1′、2′、...、M′上的输出侧光波导LWLA1、LWLA2、...、LWLAM分别输出波长复用信号。
将用于公共控制信道的分别由输入侧光解复用器1、2、...、M耦合输出的光波长复用信道分别输送给光耦合器或分路器SP1、SP2、...、SPM，该耦合器或分路器SP1、SP2、...、SPM划分所述光波长复用信道，并且一方面输送给网络节点的控制装置，和另一方面输送给输入侧光开关设备OSGE用于对公共控制信道进行电路连接。光开关设备OSGE也可以被实施为多个单个开关的组合，其中单个开关分别接通光波导的控制信道。
控制装置具有光电转换器O/E、分析头部的和必要时产生新的头部或控制分组的控制设备SE、和电光转换器E/O，使得可以输出所分析的头部或新的头部用于发送。
光开关设备OSGE的或光单个开关的输出端在输出侧与光耦合器或组合器/加法器A1、A2相连接，其中所述光耦合器或组合器/加法器A1、A2聚集光波导的所转接的光控制信道。将这些所聚集的控制信道输送给另一光耦合器或组合器/加法器AZ，其在另一方面与控制装置相连接，使得由电光转换器所输出的头部被输送给所聚集的控制信道。光耦合器AZ的输出端与输出侧光分路器、或与由输出侧光分路器SA2、SA3所组成的组合相连接，这些分路器SA2、SA3划分所聚集的控制信道，并且分别通过输出侧单个开关或输出侧光开关设备OSGA输送给输出侧复用器1′、2′、M′，这些复用器1′、2′、M′将传输突发所经由的光波长复用信道和用于公共控制信道的相应光波长复用信道组合成光波长复用信号，并且通过所连接的输出侧光波导LWLA1、LWLA2、...、LWLAM来输出。
利用网络节点的该结构，可以一方面在公共控制信道上直接重新继续传输/发送所接收的头部，而另一方面输送给网络节点的控制装置。网络节点的控制装置与输入和输出侧光开关设备OSGE、OSGA和光耦合场OSM相连接，使得可以控制所述光开关设备OSGE、OSGA和光耦合场OSM。
输入和输出侧光开关设备OSGE、OSGA用于建立和接通无环公共控制信道。例如为了避免环，不应由输入侧光波导接收信息，或不应在输出侧光波导上发送信息。这通过开关设备或单个开关的相应电路来实现，使得不错接有关的光波导的信道。
图4展示了用于实现根据图3的公共控制信道的网络节点的另一扩展方案，其区别在于，采用一组或一阵列或一堆栈的光开关设备OSGEA。在此情况下，输入侧光波导LWLE1、LWLE2、...、LWLEM与解复用器1、2、...、M相连接，所述解复用器1、2、...、M耦合输出为公共控制信道所设置的波长复用信道，并且输送给光分路器SP1、SP2、...、SPM，所述光分路器SP1、SP2、...、SPM一方面与光电转换器O/E相连接，而另一方面与光开关设备OSGEA、或一组光开关设备OSGEA相连接，其中所述光电转换器O/E又与网络节点的控制设备SE相连接，所述光开关设备OSGEA的输出端与光组合器CZ1、CZ2、...、CZM相连接，该组合器CZ1、CZ2、...、CZM另一方面与电光转换器E/O相连接，该电光转换器E/O与控制装置SE相连接，并且光组合器CZ1、CZ2、...、CZM的输出端与复用器1′、2′、...、M′相连接，所述复用器1′、2′、...、M′将公共控制信道耦合输入到输出侧光波导LWLA1、LWLA2、...、LWLAM的信道中。
将由相应解复用器1、2、...、M耦合输出的相应公共控制信道通过相应的分路器SP1、SP2、...或SPM分别被输送给光开关设备，其中为每一个输入侧的/所接收的公共控制信道设置光开关设备。为每一个输入侧公共控制信道所设置的光开关设备的总和形成了光学开关设备OSGEA的组或阵列或堆栈。如此来构造光开关设备，使得按照图4利用光分支器/分路器VZ1、VZ2、...根据输出侧/要输出的公共控制信道的数量来划分所输送的公共控制信道，并且将所分支的公共控制信道分别输送给开关OS1、OS2、...、OSM，所述开关OS1、OS2、...、OSM按照开关状态将所述所分支的公共控制信道输出给输出端。借助光组合器或加法器C11、...、C1M、C21、...、C2M、...、CM1、...、CMM分别组合该组的每个开关设备的输出端，使得要输送的公共控制信道可供每一个分开的光波导使用。分别通过另外的组合器/加法器CZ1、CZ2、...、CZM将要由电光转换器E/O输出的头部/信号输送给该要输送的公共控制信道，使得事先通过光分路器或星形耦合器SK1、...SKN输送给组合器/加法器CZ1、CZ2、...、CZM。重新借助复用器1′、2′、...，M′将分开的公共控制信道耦合输入到相应的光波导中。
重要的是，分别由输入侧光波导根据分开的信道的数量来划分公共控制信道用的信道，借助光开关OS1、OS2、...、OSM可以接通每一个所划分的信道，这对于每一个输入侧信道来执行，在输出侧借助组合器C11、...、C1M、C21、...、C2M、...、CM1、...、CMM使一个输入侧信道的分别一个所划分的信道与另一输入侧信道的分别一个所划分的信道重新组合，其中对于每一个输入侧信道进行所述组合，使得根据分出的信道的数量在每一个分出的信道上，头部或控制分组可供输入侧信道使用。这通过根据图4的光开关设备OSGEA的组来实现。正如已经提及的那样，这些光开关设备OSGEA也可以被实现为单个开关、或光开关设备的不同方式的组。分别借助组合器CZ1、CZ2、...、CZM将头部或控制分组从网络节点的控制装置输送给输出侧信道。
图5展示了OBS网，其包括六个网络节点NO1、NO2、NO3、NO4、NO5、NO6，其中网络节点NO1与网络节点NO2和NO3相连接；网络节点NO2与网络节点NO3和NO4相连接；网络节点NO3与网络节点NO5相连接，网络节点NO4与网络节点NO5和NO6相连接；网络节点NO5与网络节点NO6相连接。例如借助光波导实现连接。
图6展示了根据图5的具有第一电路连接的无环公共控制信道的OBS网。该无环公共控制信道从网络节点NO1经由网络节点NO3、网络节点NO2、网络节点NO4、网络节点NO5通向网络节点NO6来建立，并且在图6中通过一条宽的黑线画出。在此在两个网络节点之间的连接上分别设有用于公共控制信道的信道，不过不是在每一种情况下在网络节点中都被电路连接，例如根据图6，在从网络节点NO1通向网络节点MO2、或从网络节点NO3通向网络节点NO5、或从网络节点NO4通向网络节点NO6的连接的情况下。
图7展示了根据图5的具有第二电路连接的无环公共控制信道的OBS网，其中在此情况下公共控制信道的两个或多个分支终止在一个网络节点上，其中分别端接这些分支，以便避免环线。从网络节点NO1通向网络节点NO2建立公共控制信道，并且这里对其进行端接，从网络节点NO1通向网络节点NO3和从这里一方面通向网络节点NO2和网络节点NO4；和另一方面通向网络节点NO5，从该网络节点NO5又建立通向网络节点NO4的第一分支，和通向网络节点NO6和从该网络节点NO6通向网络节点NO4的第二分支。如果多个分支终止于一个网络节点，或如果一个路径在一个网络节点上穿过，而另一个路径在这里终止，则分别对终止的路径端接，使得不形成环。
图8展示了在采用按照图4的网元的情况下根据图7的无环控制信道用的信道的电路连接。通过小方框表明光开关设备OSGEA的相应的组。在相应的小方框中的叉号意味着，用号码所表示的网络节点的信道被阻塞，也即没有接通。“空的”小方框意味着接通。

Claims (5)

1.用于借助具有多个网络节点的光突发交换网传输数据分组的方法，其中将数据分组聚集成突发，给其分配一头部，其特征在于，
在所述光突发交换网中建立无环公共控制信道，其中所有网络节点都接入所述无环公共控制信道，和
经由所述无环公共控制信道准并行地向所有网络节点传输头部，使得在网络节点中准并行地处理头部。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，
在所述光突发交换网开动时建立无环公共控制信道。
3.按权利要求2的方法，其特征在于，
借助生成树方法建立无环公共控制信道。
4.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，
通过光波导将光突发交换网的网络节点互相连接，并且采用波长复用法，
将光波长复用信道用作公共控制信道用于传输头部。
5.光突发交换网的网络节点，其特征在于，
输入侧光波导(LWLE1，LWLE2，...，LWLEM)与解复用器(1，2，...，M)相连接，所述解复用器(1，2，...，M)耦合输出为公共控制信道所设置的波长复用信道并输送给光分路器(SP1，SP2，...，SPM)，所述光分路器(SP1，SP2，...，SPM)一方面与光电转换器(O/E)相连接，其中该光电转换器(O/E)又与网络节点的控制装置(SE)相连接，并且另一方面与光开关设备(OSGEA)相连接，所述光开关设备(OSGEA)的输出端与光组合器(CZ1，CZ2，...，CZM)相连接，所述光组合器(CZ1，CZ2，...，CZM)另一方面与电光转换器(E/O)相连接，该电光转换器(E/O)与所述控制装置(SE)相连接，并且所述光组合器(CZ1，CZ2，...，CZM)的输出端与复用器(1′，2′，...，M′)相连接，所述复用器(1′，2′，...，M′)将公共控制信道耦合输入到输出侧光波导(LWLA1，LWLA2，...，LWLAM)的信道中。
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