CN107333190B - 一种可变颗粒度的光电混合交换结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变颗粒度的光电混合交换结构，所述可变颗粒度的光电混合交换结构包括：时片控制单元、交换控制器、光交换矩阵、中心控制器、光电适配单元、分组交换单元和业务接入单元；可变颗粒度的光电混合交换结构以时分光交换技术为基础，利用长度可变的光时片承载业务数据，能够实现可变颗粒度的骨干光交换，具有颗粒度细、资源利用率高的优点，并且可变颗粒度的光电混合交换结构进一步与波分复用交换体制相结合，当波长的数量增加时很容易进行扩展，以满足更大容量的业务需求，具有很好的***可扩展性。

Description

一种可变颗粒度的光电混合交换结构

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，特别是涉及可变颗粒度的光电混合交换结构。

背景技术

随着社会的发展，宽带多媒体业务的需求不断增长，导致通信网络规模与业务数据量的不断增长，因此对通信网络的容量以及交换节点的处理能力提出了越来越高的要求。而现有的电分组交换网络存在通信带宽低、交换容量有限、能耗与成本高等缺点，面临着巨大的考验。光通信由于其传输速率高、安全性和可靠性高、保密性强、终端设备体积小、重量轻、功耗低等优点，使得采用光电混合交换结构成为未来高速通信网络的发展趋势。

现有的光交换技术主要包括光电路交换技术(OCS)、光分组交换技术(OPS)与光突发交换技术(OBS)。

光电路交换技术与电路交换类似，在传输数据之前必须建立源端和目的端的连接，然后独占信道传输光信号，最后拆除连接。在传输期间，别的用户不能共享此信道，故其对资源的占用较大。并且光电路交换能提供的交换粒度为波长级，交换粒度相对较粗，导致网络带宽利用率较低。

光分组交换是在光域里采用统计复用技术，可以提供超细子波长粒度的交换，高效地传输IP分组。但目前光分组交换技术还存在很多难点，比如需要全光缓存与全光逻辑器件，而这些器件目前均不成熟，无法实际应用，并且在可以预见的将来，其发展前景并不乐观。

光突发交换技术是一种介于光电路交换与光分组交换之间的很有发展潜力的交换模式，它融合了两者的优势又克服了两者的缺点。然而，在能耗方面，由于光包交换技术涉及到许多电处理过程，例如光包头的解析、用于拥塞控制的电缓存、光-电/电-光转换等，使得基于OBS的光网络的***能耗通常较大。此外，由于业务无法通过通道资源预留从根源上避免冲突的产生，而光缓存技术又非常不成熟、电缓存技术代价较大且不能充分发挥光交换的优势，因此OBS的控制管理和拥塞控制就变得非常复杂和困难，目前技术尚不成熟，难以用于实际的商用设备中。

因此希望有一种可变颗粒度的光电混合交换结构可以克服或至少减轻现有技术中电分组交换网络存在的通信带宽低、交换容量有限和能耗与成本高的缺点，以及现有光交换技术中存在的交换粒度粗、光缓存器件不成熟和拥塞控制复杂的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变颗粒度的光电混合交换结构，以时分光交换技术为基础，具有交换性能好、颗粒度细、资源利用率高和可扩展性好的优点。

本发明提供一种可变颗粒度的光电混合交换结构，包括：时片控制单元、交换控制器、光交换矩阵、中心控制器、光电适配单元、分组交换单元和业务接入单元；

时片控制单元电连接光交换矩阵，时片控制单元根据时片资源分配结果，用长度可变的时片来承载接收的业务光信号并发送至光交换矩阵，光交换矩阵与光电适配单元互通，实现光交换矩阵与光电适配单元间的双向通道，光交换矩阵将光信号发送至光电适配单元并接收光电适配单元发送的光信号，光电适配单元将接收的光信号转换成电信号，或将接收的电信号转换成光信号，光电适配单元与分组交换单元互通，光电适配单元将电信号发送至分组交换单元，分组交换单元对电信号进行分组交换，分组交换单元分别连接业务接入单元、分组输入端口和分组输出端口，业务接入单元用于用户业务的接入以及业务数据的收发，业务接入单元电连接业务终端；

中心控制器根据源节点转发的业务请求，结合网络各节点的状态进行业务路由路径计算、资源预留和业务传输确认操作，完成时片资源的分配与业务的连接建立，中心控制器电连接交换控制器，在业务路径建立的时候向相关节点的交换控制器下发光开关倒换规则，交换控制器分别电连接光交换矩阵和时片控制单元，交换控制器根据中心控制器下发的光开关倒换规则，周期性地向光交换矩阵发送光开关倒换信号，并将时片资源分配结果转发给时片控制单元，光交换矩阵根据交换控制器发送的光开关倒换信号，周期性地在切换点将光时片导向相应的出口方向。

优选地，所述中心控制器的光开关倒换规则包括：业务时片的起始时间、时片长度、和保护间隔长度。

优选地，每一个所述时片控制单元均输出N路光时片信号，每一个所述时片控制单元的输出端分别连接至N个所述光交换矩阵的输入端。

优选地，所述光电混合交换结构为时分复用与空分复用结合的交换结构，利用长度可变的光时片承载业务数据，实现可变颗粒度的骨干光交换，通过构建N条光链路与N条电链路，形成2N×2N端口的节点交换规模。

优选地，所述光电混合交换结构结合波分交换体制进行扩展，在每个光输入端口处增加波分解复用器，在每个光输出端口处增加波分复用器，使得每条光链路支持多个波长。

优选地，在所述光电混合交换结构中的光链路中增加再生处理模块解调模块与调制模块，以提升光链路信噪比。

优选地，根据所述中心控制器的业务路由路径计算和连接建立结果，所述光电混合交换结构的数据传输包括以下四类：

(1)从光输入端口传输至光输出端口：数据经过所述时片控制单元后，进入所述光交换矩阵，在所述交换控制器的控制下周期性地在切换点将光时片导向光输出端口输出；

(2)从光输入端口传输至所述分组输出端口：数据经过所述时片控制单元后，进入所述光交换矩阵，在所述交换控制器的控制下周期性地在切换点将光时片导向所述光电适配单元，再通过所述分组交换单元后从所述分组输出端口输出；

(3)从所述分组输入端口传输至光输出端口：数据经过所述分组交换单元、光电适配单元后，进入所述光交换矩阵，在所述交换控制器的控制下周期性地在切换点将光时片导向所述光输出端口输出；

(4)从所述分组输入端口传输至所述分组输出端口：数据经过所述分组交换单元后，从所述分组输出端口输出。

本发明的可变颗粒度的光电混合交换结构，以时分光交换技术为基础，利用长度可变的光时片承载业务数据，能够实现可变颗粒度的骨干光交换，具有颗粒度细、资源利用率高的优点，并且由于时分光交换核心器件技术成熟，具有优异的交换性能，此外，本发明的可变颗粒度的光电混合交换结构可以进一步与波分复用交换体制相结合，当波长的数量增加时很容易进行扩展，以满足更大容量的业务需求，具有很好的***可扩展性。

附图说明

图1为可变颗粒度的光电混合交换结构示意图。

图2为结合波分复用交换体制扩展后的可变颗粒度的光电混合交换结构示意图。

图3增加再生处理模块后的可变颗粒度的光电混合交换结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

时分光交换技术是一种新兴的基于光电路交换的时分复用技术，所应用的核心器件技术成熟，具有优异的光性能。其原理为传输信道在时间域上进行周期性的分割，在一个周期内，可以有多个长度可变的时片用来承载一个或多个业务数据的传输，因此每个业务的传输在时间域上看都是周期性、间断传输的。时片由时片的起始时间和终止时间(ts,te)共同表示，te与ts的差值即为时片的长度。我们将一个周期内的时片封装为一个光时片交换帧。为保证业务的传输质量不受时间抖动等因素的影响，相邻的时片之间的距离不能小于一个给定的阈值，即保护间隔。时分光交换技术通过交换节点快速开关切换来实现不同时分信道的交换，能够实现细粒度的光交换。

本发明一宽泛实施例中，可变颗粒度的光电混合交换结构包括：时片控制单元、交换控制器、光交换矩阵、中心控制器、光电适配单元、分组交换单元和业务接入单元；

时片控制单元电连接光交换矩阵，时片控制单元根据时片资源分配结果，用长度可变的时片来承载接收的业务光信号并发送至光交换矩阵，光交换矩阵与光电适配单元互通，实现光交换矩阵与光电适配单元间的双向通道，光交换矩阵将光信号发送至光电适配单元并接收光电适配单元发送的光信号，光电适配单元将接收的光信号转换成电信号，或将接收的电信号转换成光信号，光电适配单元与分组交换单元互通，光电适配单元将电信号发送至分组交换单元，分组交换单元对电信号进行分组交换，分组交换单元分别连接业务接入单元、分组输入端口和分组输出端口，业务接入单元用于用户业务的接入以及业务数据的收发，业务接入单元电连接业务终端；

中心控制器根据源节点转发的业务请求，结合网络各节点的状态进行业务路由路径计算、资源预留和业务传输确认操作，完成时片资源的分配与业务的连接建立，中心控制器电连接交换控制器，在业务路径建立的时候向相关节点的交换控制器下发光开关倒换规则，交换控制器分别电连接光交换矩阵和时片控制单元，交换控制器根据中心控制器下发的光开关倒换规则，周期性地向光交换矩阵发送光开关倒换信号，并将时片资源分配结果转发给时片控制单元，光交换矩阵根据交换控制器发送的光开关倒换信号，周期性地在切换点将光时片导向相应的出口方向。

如图1所示，一种可变颗粒度的光电混合交换结构，该光电混合交换结构包括：

N个时片控制单元，所述时片控制单元根据时片资源分配结果，用若干个长度可变的时片来承载接收业务光信号；

N个交换控制器，所述交换控制器根据中心控制器下发的光开关倒换规则，周期性地向光交换矩阵发送光开关倒换信号，并将时片资源分配结果转发给时片控制单元；

N个光交换矩阵，所述光交换矩阵根据交换控制器发送的光开关倒换信号，周期性地在精确的时刻(即切换点)将光时片导向相应的出口方向；

中心控制器，所述中心控制器根据源节点转发的业务请求，结合网络各节点的状态进行业务路由路径计算、资源预留、业务传输确认等操作，完成时片资源的分配与业务的连接建立，并且在业务路径建立的时候向相关节点的各个交换控制器下发光开关倒换规则，包括业务时片的起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息；

N个光电适配单元，所述光电适配单元将光信号转换成电信号，以及将电信号转换成光信号，用于提供光交换矩阵与分组交换单元间的双向通道；

N个分组交换单元，所述分组交换单元对电信号进行分组交换；

N个业务接入单元，用于用户业务的接入以及业务数据的收发。

所述每一个时片控制单元均输出N路光时片信号，分别连接至N个光交换矩阵输入端；所述每一个光交换矩阵的N个输入端分别与前级N个时片控制单元的输出端相连。

所述交换结构为时分复用与空分复用结合的交换结构，利用长度可变的光时片承载业务数据，实现可变颗粒度的骨干光交换，通过构建N条光链路与N条电链路，形成2N×2N端口的节点交换规模。

可变颗粒度的光电混合交换结构的工作过程如下：

业务请求到达源节点后，源节点向中心控制器转发该业务请求，并执行以下四个步骤来完成业务的路径计算和连接建立：

(1)业务路由路径计算。业务路由路径计算由保存了全网资源状态的中心控制器完成，包括业务路由路径的计算和该路径各链路上的资源分配。中心控制器根据业务请求的目的节点、占用带宽与所需时隙，结合网络当前的可用时隙与带宽资源，计算得到可用路由以及路由的各段链路上占用的时片起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息。

(2)资源预留。中心控制器根据计算得到的业务路由路径，向该路径沿途网络节点的本地交换控制器发送光开关倒换规则和资源预留请求消息，包括业务时片的起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息。

(3)资源预留回复。网络节点本地交换控制器根据中心控制器下发的资源预留请求消息查找链路和节点资源的占用情况，如果所需资源没有被占用，则完成该资源的预留，并向中心控制器回复资源预留成功消息；如果所需资源已经被占用，则向中心控制器回复资源预留失败消息。

(4)业务传输确认。当中心控制器收到业务路径上所有网络节点回复的资源预留成功消息后，即认为该业务的路径连接建立成功，则向业务的源节点发送业务传输确认信息，以触发业务传输的开始。如果中心控制器没有收到业务路径上所有网络节点发回的资源预留成功消息，则认为该业务的路径连接建立失败，业务被阻塞，中心控制器将触发该业务已预留资源的释放。

完成业务的路径计算和连接建立后，网络将启动业务数据的传输。在源节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据从对应的业务接入单元接入网络，经过分组交换单元的交换后，从对应的分组输出端口输出或者依次经过光电适配单元、光交换矩阵后从对应的光输出端口输出。

在路由途经节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据传输情况可分为以下四类：

(1)从光输入端口i传输至光输出端口j，1≤i,j≤N：数据经过第i条链路的时片控制单元后，进入第j条链路的光交换矩阵，在第j条链路的交换控制器的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向光输出端口j输出。

(2)从光输入端口i传输至分组输出端口j，1≤i,j≤N：数据经过第i条链路的时片控制单元后，进入第j条链路的光交换矩阵，在第j条链路的交换控制器的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向第j条链路的光电适配单元，再通过第j条链路的分组交换单元后从分组输出端口j输出。

(3)从分组输入端口i传输至光输出端口i，1≤i≤N：数据经过第i条链路的分组交换单元、光电适配单元后，进入第i条链路的光交换矩阵，在第i条链路的交换控制器的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向光输出端口i输出。

(4)从分组输入端口i传输至分组输出端口i，1≤i≤N：数据经过第i条链路的分组交换单元后，从分组输出端口i输出。

在目的节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据从对应的光输入端口或者分组输入端口输入，经过时片控制单元、光交换矩阵、光电适配单元、分组交换单元后，或者直接经过分组交换单元后，从对应的业务接入单元进行下路得到下路业务数据，从而完成业务数据的传输。

实施例2：

如图2所示，在实施例1的基础上，将所述交换结构进一步结合波分交换体制进行扩展，在每个光输入端口处增加波分解复用器，在每个光输出端口处增加波分复用器，使得每条光链路支持M个波长。结合波分复用交换体制扩展后的可变颗粒度的光电混合交换结构包括：

N个波分解复用器，所述每一个波分解复用器对接收光信号进行波分解复用，得到M个波长的用户光信号，分别与M个时片控制单元相连；

N个波分复用器，所述每一个波分复用器与M个光交换矩阵相连，对M个波长的用户光信号进行波分复用，得到含有M个波长的复用光信号；

MN个时片控制单元，所述时片控制单元根据时片资源分配结果，用若干个长度可变的时片来承载接收业务光信号；

MN个交换控制器，所述交换控制器根据中心控制器下发的光开关倒换规则，周期性地向光交换矩阵发送光开关倒换信号，并将时片资源分配结果转发给时片控制单元；

MN个光交换矩阵，所述光交换矩阵根据交换控制器发送的光开关倒换信号，周期性地在精确的时刻(即切换点)将光时片导向相应的出口方向；

中心控制器，所述中心控制器根据源节点转发的业务请求，结合网络各节点的状态进行业务路由路径计算、资源预留、业务传输确认等操作，完成时片资源的分配与业务的连接建立，并且在业务路径建立的时候向相关节点的各个交换控制器下发光开关倒换规则，包括业务时片的起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息；

MN个光电适配单元，所述光电适配单元将光信号转换成电信号，以及将电信号转换成光信号，用于提供光交换矩阵与分组交换单元间的双向通道；

N个分组交换单元，所述分组交换单元对电信号进行分组交换；

N个业务接入单元，用于用户业务的接入以及业务数据的收发。

所述每一个时片控制单元均输出N路光时片信号，分别连接至N个光交换矩阵输入端；所述每一个光交换矩阵的N个输入端分别与前级N个时片控制单元的输出端相连。

所述交换结构为时分复用、空分复用、波分复用相结合的交换结构：利用长度可变的光时片承载业务数据，实现可变颗粒度的骨干光交换；通过构建N条光链路与N条电链路，形成2N×2N端口的节点交换规模；结合波分交换体制进行扩展，在每个光输入端口处增加波分解复用器，在每个光输出端口处增加波分复用器，使得每条光链路支持M个波长。

可变颗粒度的光电混合交换结构的工作过程如下：

业务请求到达源节点后，源节点向中心控制器转发该业务请求，并执行以下四个步骤来完成业务的路径计算和连接建立：

(1)业务路由路径计算。业务路由路径计算由保存了全网资源状态的中心控制器完成，包括业务路由路径的计算和该路径各链路上的资源分配。中心控制器根据业务请求的目的节点、占用带宽与所需时隙，结合网络当前的可用时隙、波长与带宽资源，计算得到可用路由以及路由的各段链路上占用的时片起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息。

(2)资源预留。中心控制器根据计算得到的业务路由路径，向该路径沿途网络节点的本地交换控制器发送光开关倒换规则和资源预留请求消息，包括业务时片的起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息。

(3)资源预留回复。网络节点本地交换控制器根据中心控制器下发的资源预留请求消息查找链路和节点资源的占用情况，如果所需资源没有被占用，则完成该资源的预留，并向中心控制器回复资源预留成功消息；如果所需资源已经被占用，则向中心控制器回复资源预留失败消息。

(4)业务传输确认。当中心控制器收到业务路径上所有网络节点回复的资源预留成功消息后，即认为该业务的路径连接建立成功，则向业务的源节点发送业务传输确认信息，以触发业务传输的开始。如果中心控制器没有收到业务路径上所有网络节点发回的资源预留成功消息，则认为该业务的路径连接建立失败，业务被阻塞，中心控制器将触发该业务已预留资源的释放。

完成业务的路径计算和连接建立后，网络将启动业务数据的传输。在源节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据从对应的业务接入单元接入网络，经过分组交换单元的交换后，从对应的分组输出端口输出或者依次经过光电适配单元、光交换矩阵、波分复用器后从对应的光输出端口输出。

在路由途经节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据传输情况可分为以下四类：

(1)从光输入端口i传输至光输出端口j，1≤i,j≤N：数据经过第i条链路的波分解复用器后，再经过第i条链路的时片控制单元k，1≤k≤M，进入第j条链路的光交换矩阵k，在第j条链路的交换控制器k的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向波分复用器，再从光输出端口j输出。

(2)从光输入端口i传输至分组输出端口j，1≤i,j≤N：数据经过第i条链路的波分解复用器后，再经过第i条链路的时片控制单元k，1≤k≤M，进入第j条链路的光交换矩阵k，在第j条链路的交换控制器k的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向第j条链路的光电适配单元k，再通过第j条链路的分组交换单元后从分组输出端口j输出。

(3)从分组输入端口i传输至光输出端口i，1≤i≤N：数据经过第i条链路的分组交换单元后，再经过第i条链路的光电适配单元k，1≤k≤M，进入第i条链路的光交换矩阵k，在第i条链路的交换控制器k的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向波分复用器，再从光输出端口i输出。

(4)从分组输入端口i传输至分组输出端口i，1≤i≤N：数据经过第i条链路的分组交换单元后，从分组输出端口i输出。

在目的节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据从对应的光输入端口或者分组输入端口输入，经过波分解复用器、时片控制单元、光交换矩阵、光电适配单元、分组交换单元后，或者直接经过分组交换单元后，从对应的业务接入单元进行下路得到下路业务数据，从而完成业务数据的传输。

本实施例所述结构的显著特点是在每个波长平面都进行光时片交换，可以实现超大容量细粒度的光交换。

实施例3：

如图3所示，在实施例1的基础上，将所述交换结构中的每条光链路均增加再生处理模块，即增加解调模块与调制模块，以提升光链路信噪比。增加再生处理模块后的可变颗粒度的光电混合交换结构包括：

N个解调单元，用于对接收光信号进行解调；

N2个调制单元，用于对信号进行光调制；

N个时片控制单元，所述时片控制单元根据时片资源分配结果，用若干个长度可变的时片来承载接收业务光信号；

N个交换控制器，所述交换控制器根据中心控制器下发的光开关倒换规则，周期性地向光交换矩阵发送光开关倒换信号，并将时片资源分配结果转发给时片控制单元；

N个光交换矩阵，所述光交换矩阵根据交换控制器发送的光开关倒换信号，周期性地在精确的时刻(即切换点)将光时片导向相应的出口方向；

中心控制器，所述中心控制器根据源节点转发的业务请求，结合网络各节点的状态进行业务路由路径计算、资源预留、业务传输确认等操作，完成时片资源的分配与业务的连接建立，并且在业务路径建立的时候向相关节点的各个交换控制器下发光开关倒换规则，包括业务时片的起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息；

N个光电适配单元，所述光电适配单元将光信号转换成电信号，以及将电信号转换成光信号，用于提供光交换矩阵与分组交换单元间的双向通道；

N个分组交换单元，所述分组交换单元对电信号进行分组交换；

N个业务接入单元，用于用户业务的接入以及业务数据的收发。

所述每一个时片控制单元均输出N路光时片信号，分别通过调制模块连接至N个光交换矩阵输入端；所述每一个光交换矩阵的N个输入端通过调制模块分别与前级N个时片控制单元的输出端相连。

所述交换结构为时分复用与空分复用结合的交换结构，利用长度可变的光时片承载业务数据，实现可变颗粒度的骨干光交换，通过构建N条光链路与N条电链路，形成2N×2N端口的节点交换规模。并且，每一条光链路可以拥有独立的波长，即光输入/输出端口1～N依次对应波长λ1～λN。

可变颗粒度的光电混合交换结构的工作过程如下：

业务请求到达源节点后，源节点向中心控制器转发该业务请求，并执行以下四个步骤来完成业务的路径计算和连接建立：

(1)业务路由路径计算。业务路由路径计算由保存了全网资源状态的中心控制器完成，包括业务路由路径的计算和该路径各链路上的资源分配。中心控制器根据业务请求的目的节点、占用带宽与所需时隙，结合网络当前的可用时隙与带宽资源，计算得到可用路由以及路由的各段链路上占用的时片起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息。

(2)资源预留。中心控制器根据计算得到的业务路由路径，向该路径沿途网络节点的本地交换控制器发送光开关倒换规则和资源预留请求消息，包括业务时片的起始时间、时片长度、保护间隔长度等信息。

(3)资源预留回复。网络节点本地交换控制器根据中心控制器下发的资源预留请求消息查找链路和节点资源的占用情况，如果所需资源没有被占用，则完成该资源的预留，并向中心控制器回复资源预留成功消息；如果所需资源已经被占用，则向中心控制器回复资源预留失败消息。

(4)业务传输确认。当中心控制器收到业务路径上所有网络节点回复的资源预留成功消息后，即认为该业务的路径连接建立成功，则向业务的源节点发送业务传输确认信息，以触发业务传输的开始。如果中心控制器没有收到业务路径上所有网络节点发回的资源预留成功消息，则认为该业务的路径连接建立失败，业务被阻塞，中心控制器将触发该业务已预留资源的释放。

完成业务的路径计算和连接建立后，网络将启动业务数据的传输。在源节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据从对应的业务接入单元接入网络，经过分组交换单元的交换后，从对应的分组输出端口输出或者依次经过光电适配单元、光交换矩阵后从对应的光输出端口输出。

在路由途经节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据传输情况可分为以下四类：

(1)从光输入端口i传输至光输出端口j，1≤i,j≤N：数据经过第i条链路的解调模块、时片控制单元与调制模块后，进入第j条链路的光交换矩阵，在第j条链路的交换控制器的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向光输出端口j输出。

(2)从光输入端口i传输至分组输出端口j，1≤i,j≤N：数据经过第i条链路的解调模块、时片控制单元与调制模块后，进入第j条链路的光交换矩阵，在第j条链路的交换控制器的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向第j条链路的光电适配单元，再通过第j条链路的分组交换单元后从分组输出端口j输出。

(3)从分组输入端口i传输至光输出端口i，1≤i≤N：数据经过第i条链路的分组交换单元、光电适配单元后，进入第i条链路的光交换矩阵，在第i条链路的交换控制器的控制下周期性地在精确的时刻将光时片导向光输出端口i输出。

(4)从分组输入端口i传输至分组输出端口i，1≤i≤N：数据经过第i条链路的分组交换单元后，从分组输出端口i输出。

在目的节点处，根据路由路径计算和连接建立结果，数据从对应的光输入端口或者分组输入端口输入，经过解调模块、时片控制单元、调制模块、光交换矩阵、光电适配单元、分组交换单元后，或者直接经过分组交换单元后，从对应的业务接入单元进行下路得到下路业务数据，从而完成业务数据的传输。

本发明提出的可变颗粒度的光电混合交换结构以时分光交换技术为基础，利用长度可变的光时片承载业务数据，能够实现可变颗粒度的骨干光交换，具有颗粒度细、资源利用率高的优点，克服了电分组交换网络通信带宽低、交换容量有限、能耗与成本高的缺点，并且具有优异的交换性能。此外，该交换结构可以进一步与波分复用交换体制相结合，当波长的数量增加时很容易进行扩展，以满足更大容量的业务需求，具有很好的***可扩展性。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于，包括：时片控制单元、交换控制器、光交换矩阵、中心控制器、光电适配单元、分组交换单元和业务接入单元；

时片控制单元电连接光交换矩阵，时片控制单元根据时片资源分配结果，用长度可变的时片来承载接收的业务光信号并发送至光交换矩阵，光交换矩阵与光电适配单元互通，实现光交换矩阵与光电适配单元间的双向通道，光交换矩阵将光信号发送至光电适配单元并接收光电适配单元发送的光信号，光电适配单元将接收的光信号转换成电信号，或将接收的电信号转换成光信号，光电适配单元与分组交换单元互通，光电适配单元将电信号发送至分组交换单元，分组交换单元对电信号进行分组交换，分组交换单元分别连接业务接入单元、分组输入端口和分组输出端口，业务接入单元用于用户业务的接入以及业务数据的收发，业务接入单元电连接业务终端；

中心控制器根据源节点转发的业务请求，结合网络各节点的状态进行业务路由路径计算、资源预留和业务传输确认操作，完成时片资源的分配与业务的连接建立，中心控制器电连接交换控制器，在业务路径建立的时候向相关节点的交换控制器下发光开关倒换规则，交换控制器分别电连接光交换矩阵和时片控制单元，交换控制器根据中心控制器下发的光开关倒换规则，周期性地向光交换矩阵发送光开关倒换信号，并将时片资源分配结果转发给时片控制单元，光交换矩阵根据交换控制器发送的光开关倒换信号，周期性地在切换点将光时片导向相应的出口方向。

2.如权利要求1所述的可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于：所述中心控制器的光开关倒换规则包括：业务时片的起始时间、时片长度和保护间隔长度。

3.如权利要求2所述的可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于：每一个所述时片控制单元均输出N路光时片信号，每一个所述时片控制单元的输出端分别连接至N个所述光交换矩阵的输入端。

4.如权利要求3所述的可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于：所述光电混合交换结构为时分复用与空分复用结合的交换结构，利用长度可变的光时片承载业务数据，实现可变颗粒度的骨干光交换，通过构建N条光链路与N条电链路，形成2N×2N端口的节点交换规模。

5.如权利要求3所述的可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于：所述光电混合交换结构结合波分交换体制进行扩展，在每个光输入端口处增加波分解复用器，在每个光输出端口处增加波分复用器，使得每条光链路支持多个波长。

6.如权利要求1所述的可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于：在所述光电混合交换结构中的光链路中增加再生处理模块，即增加解调模块与调制模块，以提升光链路信噪比。

7.如权利要求1所述的可变颗粒度的光电混合交换结构，其特征在于：根据所述中心控制器的业务路由路径计算和连接建立结果，所述光电混合交换结构的数据传输包括以下四类：

(1)从光输入端口传输至光输出端口：数据经过所述时片控制单元后，进入所述光交换矩阵，在所述交换控制器的控制下周期性地在切换点将光时片导向光输出端口输出；

(2)从光输入端口传输至所述分组输出端口：数据经过所述时片控制单元后，进入所述光交换矩阵，在所述交换控制器的控制下周期性地在切换点将光时片导向所述光电适配单元，再通过所述分组交换单元后从所述分组输出端口输出；

(3)从所述分组输入端口传输至光输出端口：数据经过所述分组交换单元、光电适配单元后，进入所述光交换矩阵，在所述交换控制器的控制下周期性地在切换点将光时片导向所述光输出端口输出；

(4)从所述分组输入端口传输至所述分组输出端口：数据经过所述分组交换单元后，从所述分组输出端口输出。

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