專(zhuān)利名稱(chēng)：用于可擴(kuò)縮無(wú)擁塞交換系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制可適用語(yǔ)音和視頻通信系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)/因特網(wǎng)連接的互連結(jié)構(gòu)的方法和裝置。尤其是，本發(fā)明擴(kuò)展了題為“Means andApparatus for a Scaleable Congestion Free Switching System withIntelligent Control”的第8個(gè)相關(guān)專(zhuān)利中引入的概念。
背景技術(shù)：
本發(fā)明說(shuō)明了如何利用組合發(fā)明來(lái)處理各種業(yè)務(wù)狀況和無(wú)連接協(xié)議，包括因特網(wǎng)協(xié)議(IP)和以太網(wǎng)。此外，由于技術(shù)和體系的進(jìn)步，將出現(xiàn)新的協(xié)議和系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明和組合發(fā)明在很大程度上擴(kuò)大了可能的范圍。因此，除了描述處理現(xiàn)有的分組格式的系統(tǒng)外，本發(fā)明還描述了處理將來(lái)的分組格式的系統(tǒng)。多個(gè)分組格式可以同時(shí)進(jìn)入交換系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以用不同的方法來(lái)處理各種分組類(lèi)型。除了教導(dǎo)控制和交換分組的新方法外，本發(fā)明還教導(dǎo)如何在系統(tǒng)的輸入和輸出接口處理分組。

發(fā)明內(nèi)容
毫無(wú)疑問(wèn)在將來(lái)的20年中，通信業(yè)務(wù)量將會(huì)有顯著的增加。下一代交換系統(tǒng)必須是可擴(kuò)縮和智能的。下一代交換系統(tǒng)必須是可靠的，并且能夠在更低花費(fèi)基礎(chǔ)上傳送更多數(shù)據(jù)。該組合發(fā)明清晰地指出了交換技術(shù)未來(lái)的方法。未來(lái)的交換必須既可以處理以當(dāng)前格式發(fā)送的數(shù)據(jù)，也可以處理以新格式發(fā)送的分組，所述的新格式是在此和組合專(zhuān)利中描述的交換過(guò)程中構(gòu)建的。本發(fā)明描述了一種智能分組交換系統(tǒng)，可以同時(shí)處理多種類(lèi)型的分組。本發(fā)明所述的該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為具有很多輸入和輸出端口，每個(gè)端口具有較高帶寬，具有較低等待時(shí)間，可靠并能降低成本?，F(xiàn)有的透明交換是骨干電路(連接)交換。需要的是一種智能透明分組交換。本專(zhuān)利描述了第一個(gè)這樣的裝置。在第8、第10個(gè)專(zhuān)利和本發(fā)明中描述的裝置可以有非常多的應(yīng)用。它們可以替代現(xiàn)有的骨干交換，從而為整個(gè)系統(tǒng)提供更強(qiáng)的適應(yīng)性。可以充當(dāng)下一代高帶寬路由器。通常，它們可以充當(dāng)整個(gè)下一代數(shù)據(jù)移動(dòng)平臺(tái)的基本組成部件。
本發(fā)明的一種單獨(dú)交換系統(tǒng)可以同時(shí)接收各種分組格式，它包括·電子分組傳輸；·光學(xué)波分復(fù)用數(shù)據(jù)(WDM)，具有由多個(gè)待發(fā)送到公共輸出線路的分組組成的單一幀，每一分組在單獨(dú)的波長(zhǎng)上傳播；·WDM數(shù)據(jù)分組，其中單個(gè)分組的報(bào)頭在一個(gè)不同于剩余分組(例如有效負(fù)荷)的波長(zhǎng)上傳播(即，有效負(fù)荷)，并且在單波長(zhǎng)上傳播或者被再分為多個(gè)子分組，每一子分組在單獨(dú)的波長(zhǎng)上傳輸；和·單波長(zhǎng)系統(tǒng)，是格式(3)的子集。
這里采用的技術(shù)是很普遍的，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是很清楚的，這些技術(shù)可以應(yīng)用于其它的電子和光學(xué)數(shù)據(jù)格式。每一上述分組格式可以到達(dá)第8和第10個(gè)專(zhuān)利中描述的類(lèi)型的系統(tǒng)。在第8和第10個(gè)專(zhuān)利的描述中，光學(xué)分組在插入交換機(jī)之前被轉(zhuǎn)換為電子形式。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)到達(dá)的電子分組進(jìn)行電子交換。在第一實(shí)施例中，格式(2)的分組都被轉(zhuǎn)換為電子形式并進(jìn)行電子交換，然后往回移位光學(xué)形式(OEO)。在第二個(gè)實(shí)施例中，在分組的目標(biāo)都是同一輸出端口的情況下，對(duì)格式(2)的分組進(jìn)行光學(xué)交換，但是在幀中的分組的目標(biāo)是不同輸出端口的情況下，進(jìn)行電子交換。在這里描述的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)格式(3)分組和格式(4)分組進(jìn)行光學(xué)交換。在一個(gè)實(shí)施例中，交換機(jī)的每一輸出線路被設(shè)計(jì)為只能傳輸三種數(shù)據(jù)類(lèi)型中的一種。但是，對(duì)于每一類(lèi)型，有至少一個(gè)來(lái)自交換機(jī)的輸出線路，能夠向下轉(zhuǎn)發(fā)該類(lèi)型的數(shù)據(jù)。一個(gè)重要的說(shuō)明性實(shí)施例涉及到格式(3)的分組的光學(xué)交換。
所述的智能透明分組交換的主要步驟是·對(duì)到達(dá)分組的報(bào)頭進(jìn)行檢測(cè)、處理并發(fā)送至一個(gè)或更多的邏輯單元·所述電子邏輯單元(一個(gè)或多個(gè))控制系統(tǒng)的分散組件。所述的分散單元在N個(gè)輸入線路上接收分組，并在K個(gè)輸出線路上輸出分組，這樣，在一個(gè)分散單元輸出線路上的兩個(gè)連續(xù)分組之間的最小暗區(qū)間隔(dark space interval)將大于輸入線路上的兩個(gè)連續(xù)分組之間的最小暗區(qū)。典型地，該分散組件的K個(gè)線路是2J-N的形式，其中J是整數(shù)。
·分組在K個(gè)傳輸線路上重新對(duì)準(zhǔn)。所述的重新對(duì)準(zhǔn)是在數(shù)據(jù)線路上將分組往回移位一個(gè)可變距離，但是分組在每一線路上的連續(xù)順序要不變地保留。
·然后，重新對(duì)準(zhǔn)的分組的報(bào)頭被讀取并發(fā)送到一個(gè)或更多邏輯單元。
·邏輯單元比較目標(biāo)為相同輸出線路的分組的報(bào)頭。兩個(gè)或更多進(jìn)行比較的分組可以從不同的輸入端口到達(dá)，而且這種比較可以顧及服務(wù)質(zhì)量(QoS)并結(jié)合在輸出接口處的當(dāng)前業(yè)務(wù)量。與去往相同輸出端口的分組相關(guān)的信息的比較和基于該比較的動(dòng)作構(gòu)成了本發(fā)明和第8個(gè)專(zhuān)利中所述發(fā)明的重要技術(shù)特征。該技術(shù)特征為第8、第10個(gè)專(zhuān)利和本專(zhuān)利申請(qǐng)中所述的系統(tǒng)提供了高級(jí)的智能控制。該專(zhuān)利和第8、第10個(gè)專(zhuān)利中利用的控制系統(tǒng)定義了一個(gè)新型的、高性能的、在其它系統(tǒng)中尚未達(dá)到的控制系統(tǒng)。
·做出上述比較后，邏輯單元確定延遲每一分組多長(zhǎng)時(shí)間以便防止沖突。因此，邏輯單元使分組在K個(gè)數(shù)據(jù)線路中重新排序。
·一個(gè)或更多的光學(xué)分組交換機(jī)的節(jié)點(diǎn)由邏輯單元設(shè)置，或者所述分組可以通過(guò)自選路由分組交換，例如第1個(gè)專(zhuān)利中教導(dǎo)的MLML交換。
·分組可以通過(guò)用寬頻帶的技術(shù)構(gòu)建的交換機(jī)來(lái)發(fā)送，包括光學(xué)的和電子的。
·在第二可變延遲調(diào)整之后，離開(kāi)光學(xué)分組交換機(jī)線路中的分組被集中到更少的數(shù)據(jù)線路中。典型地，有N個(gè)數(shù)據(jù)線路進(jìn)入分組交換機(jī)和控制系統(tǒng)；有2J-N或更多線路在系統(tǒng)內(nèi)部；以及有N個(gè)線路離開(kāi)交換機(jī)和控制系統(tǒng)。
在發(fā)送到輸出線路之前，先把分組放大并清理。離開(kāi)交換機(jī)的分組格式可以具有與進(jìn)入交換機(jī)的分組格式的相同或不同的格式。另外，對(duì)分組交換內(nèi)部的分組也會(huì)進(jìn)行放大和清理。對(duì)于每一步驟的深入描述會(huì)在稍后的專(zhuān)利“具體實(shí)施方式
”部分中給出。
這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，有N個(gè)輸入線路進(jìn)入交換。每一輸入線路通過(guò)J個(gè)分散交換機(jī)，以便使進(jìn)入到分散單元(類(lèi)似于時(shí)分解復(fù)用器)的輸入線路的較重業(yè)務(wù)量通過(guò)K＝2J個(gè)輕負(fù)載線路輸出。這種處理的目的是保證一個(gè)足夠大的從分散單元的相同路徑輸出的任意連續(xù)分組對(duì)之間的“暗隙(dark gap)”。該較大間隙在分組通過(guò)系統(tǒng)傳播的剩余過(guò)程中，可以允許更慢、更低成本的交換機(jī)?？偣灿蠳-2J個(gè)線路離開(kāi)N個(gè)分散器。為了方便說(shuō)明，圖中假定J＝2，這樣K＝2J＝4。這些線路可以用序列{Lkn}表示，其中1≤k≤K＝2J且0≤n≤N-1。從而，從分散器單元DCn離開(kāi)的線路可以用L1n，L2n，…，LKn來(lái)表示。將MD1定義為輸入線路中的兩個(gè)相鄰分組的定時(shí)比特的起點(diǎn)之間的時(shí)間段(或“距離”)。將MD2定義為MD1-2J，是在離開(kāi)分散器的線路之一中的兩個(gè)相鄰分組的定時(shí)比特的起點(diǎn)之間的最小時(shí)間段。假定在輸入的分組之間有一個(gè)可檢測(cè)的暗隙，術(shù)語(yǔ)“定時(shí)比特”是指光學(xué)分組包絡(luò)的前沿。光學(xué)或電子線路包含具有MD2時(shí)間段的短脈沖的全系統(tǒng)參考信號(hào)。
在輸入點(diǎn)PD從輸入分組中讀取定時(shí)比特。然后當(dāng)把定時(shí)比特發(fā)送到讀取定時(shí)比特并發(fā)送控制信號(hào)至分散器和重新對(duì)準(zhǔn)模塊中的交換機(jī)的邏輯單元時(shí)，使分組通過(guò)延遲環(huán)路。邏輯功能在于分散器單元中的1×2交換機(jī)在分組到達(dá)前得到及時(shí)有序的設(shè)置，也就是說(shuō)，交換機(jī)在連續(xù)分組之間的大暗隙期間被設(shè)置/重置。該方法還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以使離開(kāi)分散器中的輸出線路均衡地較重地承擔(dān)負(fù)載。
所述分散器和重新排序器中的1×2交換機(jī)可以用鈮酸鋰門(mén)、半導(dǎo)體光放大器(SOA)或具有足夠速度的其它類(lèi)型的光學(xué)門(mén)構(gòu)成。在交換機(jī)引起信號(hào)損失的情況下，將需要沿著線路進(jìn)行放大。適當(dāng)?shù)卦O(shè)置所述的放大器，以便在使其通過(guò)給定數(shù)目的門(mén)后放大信號(hào)。(所述放大器并沒(méi)有全部在圖中標(biāo)出)。這里還需要整理通過(guò)系統(tǒng)的信號(hào)的單元，有利地，維持適當(dāng)?shù)男旁氡取Ｎ挥诜稚⑵鞲康慕粨Q機(jī)需要比進(jìn)一步位于樹(shù)形下部的交換機(jī)更快。位于分散樹(shù)的第二級(jí)的交換機(jī)可以以低速率運(yùn)行，而位于下一級(jí)的交換機(jī)可以更慢，依此類(lèi)推。每一輸入連接只有一個(gè)快速交換機(jī)是有利的，因?yàn)榭焖俳粨Q往往更加昂貴，且耗費(fèi)更多能量。
從上行數(shù)據(jù)流進(jìn)入交換機(jī)的分組通常在彼此之間以及與其它輸入線路之間缺乏同步。重新對(duì)準(zhǔn)單元的目的就是建立全局的同步。全系統(tǒng)的定時(shí)信號(hào)用于所述全局重新對(duì)準(zhǔn)?？刂凭€路、信號(hào)線路、數(shù)據(jù)線路和其它非分組傳輸線路和裝置可以是光學(xué)的、電子的或采用兩者技術(shù)的結(jié)合。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以有該參考信號(hào)的多重同步信號(hào)拷貝。所述的全局調(diào)整單元包括一組交換機(jī)和延遲回路。分組首先通過(guò)一個(gè)“向上”或“向下”發(fā)送分組1×2的根交換機(jī)，就是說(shuō)，在該單元的備選分支上。向上傳播的分組通過(guò)長(zhǎng)為MD2/2的延遲回路。在該環(huán)路之后，分組進(jìn)入光學(xué)可變延遲單元VDL，它包括交換機(jī)樹(shù)和回路，所述回路將分組延遲最小的0時(shí)間單位到最大的MD2時(shí)間單位。分組通過(guò)根交換機(jī)的底部進(jìn)入同一可變延遲單元VDL。這樣，分組對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)能夠?qū)⒎纸M延遲最小值零到接近3·MD2/2的最大值。
分組以這樣的方式離開(kāi)對(duì)準(zhǔn)單元，在2J個(gè)輕負(fù)載線路的頂端線路上的分組具有其中心位于全系統(tǒng)的周期定時(shí)脈沖和在脈沖后傳播了距離MD1的點(diǎn)之間的中點(diǎn)。從頂端線路往下一線路上傳輸?shù)姆纸M具有在脈沖后傳播MD1的點(diǎn)和在脈沖后傳播2-MD1的點(diǎn)之間的中點(diǎn)的中心位置。對(duì)此繼續(xù)，直到在2J個(gè)線路的底端線路傳播的分組具有在參考脈沖和在脈沖后傳播了距離MD1的點(diǎn)之間的中點(diǎn)的中心位置。
做出決定是否通過(guò)第一回路向上或向下發(fā)送分組，這樣進(jìn)入VDL系統(tǒng)的分組需要延遲一個(gè)MD2/4和3·MD2/4之間的數(shù)值。所述的第一回路的目的是為了避免將分組延遲接近MD2的數(shù)值、和將隨后的分組延遲接近零數(shù)值而引發(fā)沖突的問(wèn)題。
在參考信號(hào)的兩個(gè)連續(xù)脈沖之間的時(shí)間間隔中、離開(kāi)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)單元的分組集合可以形成為組。用G1表示在該間隔中從一些系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)單元PAn頂端線路L1n離開(kāi)的所有分組的集合。用G2表示在該間隔中從位于對(duì)準(zhǔn)單元頂端線路的下一個(gè)的線路L2n離開(kāi)的所有分組的集合。以此方法類(lèi)推，GK表示在該間隔中從對(duì)準(zhǔn)單元的底端線路LKn退出的所有分組的集合。注意對(duì)于序列中的每一k，Gk包含N個(gè)或更少的分組，并且Gk中的所有分組相對(duì)于彼此對(duì)準(zhǔn)。此外，如果1≤k≤K，則Gk中的所有分組以根據(jù)分組的長(zhǎng)度加連續(xù)分組之間間隔的長(zhǎng)度確定的數(shù)值先于Gk+1中的分組。
對(duì)準(zhǔn)之后，分組進(jìn)入分組報(bào)頭讀取器HR，它具有光學(xué)抽頭連接到一個(gè)光學(xué)-電子轉(zhuǎn)換器(O/E)。然后分組進(jìn)入一個(gè)大規(guī)模的光學(xué)延遲回路，該回路為它延遲足夠的時(shí)間來(lái)控制系統(tǒng)決定如何去做。所述延遲回路可以包括多個(gè)分組和充當(dāng)FIFO(先輸入先輸出緩沖器)。對(duì)于每一輸入端口，系統(tǒng)控制單元中具有一個(gè)輸入端口控制器(IPC)；所述IPC讀取分組報(bào)頭來(lái)決定其優(yōu)先級(jí)和輸出端口。所述的分組交換是交叉型交換，具有N輸入、N輸出和N2個(gè)節(jié)點(diǎn)。交叉交換機(jī)的運(yùn)行需要不多于1個(gè)的輸入可以同時(shí)連接到給定的輸出。控制系統(tǒng)的作用是遵照這種約束，同時(shí)考慮QoS需求和多個(gè)輸入端口要在相同時(shí)間間隔中發(fā)送到相同輸出端的競(jìng)爭(zhēng)。所述控制系統(tǒng)可以按照可擴(kuò)縮的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的，通過(guò)可以被認(rèn)為是與一組輸出端口業(yè)務(wù)管理器結(jié)合的分組交換的“模擬”。分組在光學(xué)FIFO中期間，每一IPC發(fā)送當(dāng)前分組的替代(一個(gè)“請(qǐng)求”)至適當(dāng)?shù)奶摂M輸出端口，用術(shù)語(yǔ)“請(qǐng)求處理器”表示。每一請(qǐng)求處理器(RP)控制并調(diào)度其相關(guān)輸出端口的業(yè)務(wù)。對(duì)于每一周期，一個(gè)RP可以接收0個(gè)、1個(gè)或多個(gè)請(qǐng)求；它檢驗(yàn)每一請(qǐng)求的定時(shí)和優(yōu)先權(quán)字段，并決定何時(shí)讓每一競(jìng)爭(zhēng)IPC開(kāi)始對(duì)它的各自分組使用交叉交換。典型地，每一IPC具有為較早進(jìn)入FIFO的分組預(yù)訂的將來(lái)的時(shí)隙、和當(dāng)前使用的其它時(shí)隙。來(lái)自IPC的請(qǐng)求分組通知RP哪一時(shí)隙對(duì)其是可用的。所述RP跟蹤仍然可用的當(dāng)前的和將來(lái)時(shí)隙，也就是說(shuō)，即將到來(lái)的向相關(guān)輸出端口開(kāi)放的時(shí)隙。所述RP處理來(lái)自一個(gè)或多個(gè)IPC的請(qǐng)求組、以及其可用時(shí)隙組；然后向每一請(qǐng)求IPC發(fā)送一個(gè)“應(yīng)答”，指示分組何時(shí)必須進(jìn)入交換機(jī)。在這個(gè)處理過(guò)程中，輸入端口控制器(IPC)彼此之間不直接通信；類(lèi)似的，請(qǐng)求處理器(RP)彼此之間也不直接通信。IPC僅與欲發(fā)送分組的RP進(jìn)行通信；RP僅與請(qǐng)求IPC之間進(jìn)行通信，但只是響應(yīng)發(fā)送到其控制下的端口的請(qǐng)求。從IPC到RP的通信是由第1到第7個(gè)專(zhuān)利中公開(kāi)的可擴(kuò)縮請(qǐng)求交換機(jī)(RS)實(shí)現(xiàn)的。響應(yīng)分組通過(guò)類(lèi)似的應(yīng)答交換機(jī)(AS)進(jìn)行通信。控制系統(tǒng)在第8和第10個(gè)專(zhuān)利教導(dǎo)的發(fā)明中有所公開(kāi)。
當(dāng)所討論的分組在光學(xué)FIFO中時(shí)，執(zhí)行并完成上述步驟。所述RP向IPC通知其中發(fā)送分組到交叉交換(分組交換)的時(shí)隙。因此，當(dāng)IPC得知每一分組何時(shí)從FIFO離開(kāi)，將很容易計(jì)算分組從FIFO離開(kāi)后的延遲時(shí)間，這樣正好能按調(diào)度進(jìn)入交叉交換。在從FIFO離開(kāi)時(shí)，分組進(jìn)入光學(xué)可變延遲單元(包括一個(gè)光學(xué)解復(fù)用器)，饋送到長(zhǎng)度是分組周期時(shí)間的整數(shù)倍的延遲回路中。分組在RP指定的時(shí)間內(nèi)被交換到適當(dāng)?shù)难舆t回路并進(jìn)入交叉交換，從而按照需要防止沖突。在許多情況下，輸出端口可能會(huì)過(guò)載，因此，一個(gè)或多個(gè)分組必須丟棄；在這種情況下，分組在進(jìn)入交叉交換前丟棄。當(dāng)實(shí)現(xiàn)QoS時(shí)，請(qǐng)求處理器使用優(yōu)先級(jí)確定如何丟棄。
分組在由報(bào)頭確定的輸出端口從交叉交換中離開(kāi)。如果在前端執(zhí)行分散步驟，去往相同輸出端口的分組進(jìn)入集中器(MUX)，將它們組合為單獨(dú)下行線路。在一些實(shí)施例中，分組重新對(duì)準(zhǔn)單元對(duì)分組進(jìn)入MUX的次序進(jìn)行了比較小的調(diào)整；因此，在下行時(shí)保持最小分組間暗隙。


在圖中，光信號(hào)路徑通常用“λ”表示，當(dāng)方向改變用平滑曲線畫(huà)出；只有電子路徑用銳角畫(huà)出。
圖1A是一個(gè)電子數(shù)據(jù)分組100的圖示。圖1B是幀中許多光數(shù)據(jù)分組100的圖示，每一分組具有自己的波長(zhǎng)。圖1C是光數(shù)據(jù)分組120的圖示，利用報(bào)頭(102，104，106)的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)和有效載荷108的一個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)。(這一格式用在本專(zhuān)利的主要實(shí)施例中)。圖1D是系統(tǒng)邏輯控制單元中輸入端口控制器發(fā)送到系統(tǒng)邏輯控制單元中請(qǐng)求處理器單元的請(qǐng)求分組130的圖示。圖1E是由請(qǐng)求處理器發(fā)送回輸入端口控制器的應(yīng)答分組140；圖1F是輸入端口控制器發(fā)送來(lái)重新排序各分組的重新排序分組150的圖示。圖1G是表示I/O分組160和接口單元(ECIU)254，所述I/O分組用于輸入處理器、請(qǐng)求處理器和外部控制之間的多種內(nèi)部信令功能。
圖2A是適合圖1C方式智能交換分組的分組交換框圖。圖2B表示分組交換系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，其中沒(méi)有使用分散單元。圖2C表示只對(duì)分組傳輸使用光學(xué)線路和組件的一個(gè)實(shí)施例；在其它可能的地方使用電子線路和結(jié)構(gòu)。光學(xué)反饋“抽頭”通過(guò)系統(tǒng)提供與光學(xué)分組流相關(guān)的精確的時(shí)間信息。圖2D表示使用圖2C系統(tǒng)作為“交換核心”的一個(gè)備選實(shí)施例。
圖3是光學(xué)分組檢測(cè)器的圖示，它具有一個(gè)放大單元和一個(gè)作為光學(xué)FIFO的光學(xué)固定延遲環(huán)路(FDL)。
圖4A是分散器單元的圖示，它增加輸出分組間“暗隙”的數(shù)量。圖4B是表示分組從一條線路分散為4條線路的圖示，允許使用更低成本的光交換組件。
圖5A是一組適合異步分組到達(dá)的分組對(duì)準(zhǔn)單元的圖示。圖5B說(shuō)明使用對(duì)準(zhǔn)分組的參考信號(hào)。圖5C更詳細(xì)地說(shuō)明了如何用延遲回路的序列在進(jìn)入一個(gè)對(duì)準(zhǔn)單元的K條線路中的一條上對(duì)準(zhǔn)分組。圖5D示出了分組對(duì)準(zhǔn)單元，具有針對(duì)每一輸入線路的分組檢測(cè)器。為使本發(fā)明的原理具體化，對(duì)準(zhǔn)單元和重新排序單元中描述的交換機(jī)是鈮酸鋰或SOA(硅光放大器)設(shè)備；備選實(shí)施例中使用可調(diào)激光器或其它類(lèi)型的光學(xué)解復(fù)用器(demux)。圖5E示出了一種備選分組對(duì)準(zhǔn)單元的設(shè)計(jì)。圖5F說(shuō)明了一種類(lèi)似于圖5C中所示的分組對(duì)準(zhǔn)單元，它由來(lái)自輸入端口控制器的電子信號(hào)直接控制。
圖6是具有四條輸入線路的報(bào)頭讀取器的圖示。
圖7A是系統(tǒng)邏輯控制單元的框圖，它是以可擴(kuò)縮的、并行方式的操作。它收集所有進(jìn)入分組的信息，確定每一分組的輸出端口，并且重要的是，在發(fā)送到分組交換機(jī)之前確定每一分組的延遲時(shí)間，從而避免分組沖突。圖7B是系統(tǒng)邏輯單元的一個(gè)備選實(shí)施例的框圖，它在可能的情況下都采用電子信號(hào)線路，而對(duì)于正在運(yùn)行的性能管理和系統(tǒng)調(diào)諧使用光反饋功能。
圖8是分組重新排序單元的圖示，其中將每一分組延遲一個(gè)由系統(tǒng)控制邏輯單元確定的數(shù)值。因此，在發(fā)送到光學(xué)交叉交換機(jī)之前，對(duì)到達(dá)的分組集合設(shè)置分別延遲并重新排序，這樣分組在系統(tǒng)中傳播時(shí)不會(huì)與任何其他分組有沖突。
圖9A是交叉類(lèi)型分組交換的圖示，它適用于智能交換系統(tǒng)。圖9B是交叉類(lèi)型分組交換的圖示，其中每一IPC設(shè)置它到輸出端口的連接。
圖10是分組對(duì)準(zhǔn)單元的圖示(在每一輸入線路處具有分組檢測(cè)器單元)，對(duì)每一分組應(yīng)用一個(gè)較小的時(shí)間調(diào)節(jié)，為最終的集中器運(yùn)行進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
圖11是分組集中器單元的圖示，其中多個(gè)光學(xué)輸入連接都合并為下行傳輸?shù)膯蝹€(gè)輸出。
具體實(shí)施例方式
圖1A，1B和1C說(shuō)明了從上游到達(dá)的數(shù)據(jù)流的光學(xué)分組的格式。所述交換系統(tǒng)按照?qǐng)?bào)頭中的字段下行地轉(zhuǎn)發(fā)分組。圖1D，1E，1F和1G說(shuō)明了用于單元間通信和控制的系統(tǒng)內(nèi)部的電子分組。下面的列表給出了這些分組中各種字段的描述。
表1AVT表示可用于將給出的分組注入分組交換機(jī)的輸入端口控制器的所有時(shí)隙設(shè)置的字段。請(qǐng)求分組130的AVT字段114由系統(tǒng)邏輯控制單元260或280中的輸入端口控制器704發(fā)送至請(qǐng)求處理器710，該處理器通過(guò)相關(guān)輸出端口經(jīng)線路218支配所有業(yè)務(wù)流；如果有必要，用AVT字段來(lái)確定分組的重新排序。
DS交換設(shè)置序列126，重新排序單元用它來(lái)改變其中分組進(jìn)入分組交換的順序(并因而改變時(shí)間)。
ICN系統(tǒng)邏輯控制單元的輸入端口控制器的識(shí)別號(hào)碼(輸入端口地址)112。由請(qǐng)求處理器用它來(lái)返回應(yīng)答分組140至發(fā)送該請(qǐng)求的輸入端口控制器。
IOMSG消息的有效負(fù)載160，可以從一個(gè)IPC或請(qǐng)求處理器或外部控制單元發(fā)送到另一個(gè)。有效負(fù)載160的內(nèi)容取決于發(fā)送的特定消息，并在這里進(jìn)行詳細(xì)描述。典型地，它包含包括分組的長(zhǎng)度、分組ID子字段和其它關(guān)于消息類(lèi)型的字段。
LN分散處理后的分組的相關(guān)線路編號(hào)124。
PAY分組的有效負(fù)載108，可以分成多個(gè)子分組，并能夠用多個(gè)波長(zhǎng)傳輸。
QoS服務(wù)質(zhì)量字段106，請(qǐng)求處理器利用它做出關(guān)于分組值和收到的服務(wù)類(lèi)型的決定。
TB引導(dǎo)定時(shí)比特，或光功率包絡(luò)的前沿，它表示分組的存在和/或它到達(dá)的精確時(shí)間。
TOP分組的目標(biāo)輸出端口編號(hào)(地址)104。
TS請(qǐng)求處理器選擇的時(shí)隙116，用于將給出的分組注入分組交換。該字段也可以用于表示分組即將被丟棄。
圖2A表示一種智能交換系統(tǒng)的框圖。選擇性地給出了與多個(gè)互連線路連接的系統(tǒng)200的部件。分組通過(guò)線路202進(jìn)入系統(tǒng)。圖1A，1B和1C所示形式的分組在應(yīng)用中充分適合該系統(tǒng)的交換，其中光學(xué)離散不是重要因素。在這里描述的第一個(gè)實(shí)施例中，假定分組是圖1C中的形式。所述系統(tǒng)包括多個(gè)模塊類(lèi)型，包括·分組檢測(cè)器(PD)222；·分組分散器(DC)224；·分組對(duì)準(zhǔn)單元(PA)226和234(圖2C中的284)；·報(bào)頭讀取器(HR)228；·分組重新排序單元(RS)230·分組交換機(jī)(PS)232；·分組集中器(PC)236·系統(tǒng)邏輯控制單元(SLC)260(圖2C中的280)，全面管理和控制通過(guò)系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)量；和·外部控制和接口單元(ECIU)254，與系統(tǒng)內(nèi)的所有內(nèi)部處理設(shè)備進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)和更新一些功能的細(xì)節(jié)，并支持整個(gè)系統(tǒng)的外部操作、管理和控制。
分組在線路202上進(jìn)入系統(tǒng)，然后經(jīng)過(guò)分組檢測(cè)器222，該分組檢測(cè)器檢測(cè)分組的前沿是否(具體何時(shí))已經(jīng)進(jìn)入系統(tǒng)。該定時(shí)信號(hào)通過(guò)線路242發(fā)送到分散單元224，并且在一個(gè)實(shí)施例中，還會(huì)通過(guò)線路244發(fā)送到分組對(duì)準(zhǔn)單元226。所述分組繼續(xù)按照下面的路線通過(guò)交換系統(tǒng)傳輸?shù)捷敵鼍€路218·通過(guò)互連線路204到分組分散單元224(在功能上類(lèi)似于時(shí)分解復(fù)用器)；·通過(guò)互連線路206到分組對(duì)準(zhǔn)單元226，它提供內(nèi)部全系統(tǒng)的同步便于隨后的處理。
·通過(guò)線路208到報(bào)頭讀取器和延遲單元228；·通過(guò)互連線路210到分組重新排序單元230；·通過(guò)線路212到分組交換機(jī)232；·通過(guò)線路214到第二調(diào)整單元234，它做出較小的定時(shí)調(diào)整，以便將分組對(duì)準(zhǔn)到適合下一集中步驟。
·通過(guò)線路216到分組集中器236(類(lèi)似于時(shí)分復(fù)用器)，以及最后，·分組通過(guò)線路218離開(kāi)系統(tǒng)，并在傳輸中將其下行地發(fā)送到最終目的地。
分組分散單元224和分組對(duì)準(zhǔn)單元226和234不使用分組的數(shù)據(jù)內(nèi)容；替代地，他們使用到達(dá)分組的“包絡(luò)”的定時(shí)。報(bào)頭讀取器單元228采用光學(xué)抽頭來(lái)發(fā)送分組報(bào)頭180的復(fù)制到系統(tǒng)邏輯控制單元，在這里將其轉(zhuǎn)換成電子形式。控制系統(tǒng)260利用設(shè)備和裝置來(lái)讀取和處理報(bào)頭信息，來(lái)管理后來(lái)的所有分組，以及處理通過(guò)交換系統(tǒng)組件的分組流。報(bào)頭讀取器中的固定延遲回路602作為一個(gè)光學(xué)分組緩沖器(光學(xué)FIFO)，將數(shù)據(jù)分組延遲一個(gè)足夠長(zhǎng)的時(shí)間值，以使控制系統(tǒng)260/280完成所有確定隨后分組的路徑的操作。分組重新排序單元230和分組交換機(jī)232由系統(tǒng)邏輯控制單元(SLC)260/280進(jìn)行控制。所述系統(tǒng)控制單元發(fā)送控制信息(基于當(dāng)前業(yè)務(wù)速率、分組優(yōu)先級(jí)和目標(biāo)輸出端口狀態(tài))至重新排序單元230和交換機(jī)232。通過(guò)了解每一組成單元及其全部功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能交換系統(tǒng)的操作的理解。將按照各組成單元接收分組和控制信號(hào)的順序?qū)M成單元進(jìn)行描述。
該系統(tǒng)的備選實(shí)施例在圖2B和2C中示出，在題為“備選實(shí)施例”的部分將會(huì)討論。
圖3是分組檢測(cè)器222、光學(xué)放大器304和固定延遲回路(FDL)276的框圖。分組檢測(cè)器接收線路202上串行到達(dá)的光學(xué)分組形式的輸入，這些分組在線路204上離開(kāi)檢測(cè)器。分組的前沿(或定時(shí)比特)由光學(xué)抽頭302拾取，并在線路242和線路244上把它的復(fù)制分別發(fā)送到分散單元和分組對(duì)準(zhǔn)單元。分組檢測(cè)器能夠以電子或光學(xué)的方式，向分散單元或分組對(duì)準(zhǔn)單元或向兩者發(fā)送報(bào)頭(或定時(shí)信息)。在另一實(shí)施例中，省略了線路244，分組對(duì)準(zhǔn)單元自身具有分組檢測(cè)器。在本實(shí)施例中，分組檢測(cè)器以光學(xué)的形式發(fā)送報(bào)頭信息。在一個(gè)實(shí)施例中，抽頭302只引入一小部分信號(hào)到線路242和(可能地)244；也許有必要放大這些線路中的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)在線路242和244中采用鉺摻雜光纖放大器或類(lèi)似的光學(xué)放大器304來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)；這些線路可以由單獨(dú)的激光(圖中未給出)泵浦。
讓報(bào)頭具有特定波長(zhǎng)λ0是很方便的，這樣，裝置302可以從分組中無(wú)源地剝離波長(zhǎng)λ0的一部分光波。在一個(gè)備選實(shí)施例中，使報(bào)頭中的每一比特具有不同的波長(zhǎng)是很方便的(但是需要廣播更多波長(zhǎng))。在報(bào)頭具有多個(gè)波長(zhǎng)的情況下，λ0是定時(shí)比特的波長(zhǎng)。
分組到達(dá)的時(shí)間是分散單元使用的唯一的控制信息。為了把分組延遲適當(dāng)?shù)臅r(shí)間值，從而用控制信息同步它們的到來(lái)，分組檢測(cè)器包括一個(gè)延遲回路276。因此，分組檢測(cè)器發(fā)送一個(gè)表示分組到達(dá)分散單元的精確時(shí)間的信號(hào)。該信號(hào)是分組M的報(bào)頭中的定時(shí)比特；該比特支配線路242中控制比特的定時(shí)。在其它實(shí)施例中，有多個(gè)從分組檢測(cè)器到分散單元的線路242。每一線路傳輸一個(gè)定時(shí)信號(hào)到位于分散單元內(nèi)部的交換機(jī)。線路242中的信號(hào)要準(zhǔn)確按時(shí)到達(dá)是很重要的。在一個(gè)備選實(shí)施例中，把報(bào)頭(包括定時(shí)信號(hào))直接從分組檢測(cè)器發(fā)送到分散器。依靠該技術(shù)，分散器可能有必要具備一個(gè)光學(xué)到電子的轉(zhuǎn)換單元。
圖4A是分組分散單元(DC)224的示意圖。該單元接收輸入線路204上的分組并從多條線路206輸出。該單元在線路242上接收定時(shí)信息。如圖4B所示，用時(shí)間ΔM表示分組M通過(guò)光纖一個(gè)點(diǎn)所需的時(shí)間長(zhǎng)度。分組的寬度ΔM對(duì)于所有分組是一個(gè)常數(shù)。具有最小間隔時(shí)間ΔG，是通過(guò)光纖一個(gè)點(diǎn)的分組彼此間的最短間隔時(shí)間。智能交換系統(tǒng)200在輸出線路218上下行發(fā)送分組，在連續(xù)分組間保持最小“暗隙”。當(dāng)上行連接正在以低于100％的業(yè)務(wù)量速率發(fā)送時(shí)，連續(xù)分組間的是暗隙ΔG加上(ΔG+ΔM)的整數(shù)倍。假定智能交換機(jī)200用該格式從其它交換機(jī)接收分組。在智能交換機(jī)以另外格式接收分組時(shí)，在智能交換機(jī)200前有一個(gè)分組格式轉(zhuǎn)換單元也許是必要的。
圖4A中的分散單元包括多個(gè)1×2交換機(jī)，排列為樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。鈮酸鋰門(mén)和硅光放大器(SOA)都適用于該應(yīng)用。其它技術(shù)也可以用于所述的門(mén)。有一個(gè)單獨(dú)的、高速1×2交換機(jī)402在樹(shù)狀的根部，并且有一對(duì)相對(duì)慢速的1×2交換機(jī)404位于樹(shù)狀的第二級(jí)。圖4A中的樹(shù)是具有兩級(jí)的二進(jìn)制樹(shù)。為了各種應(yīng)用，該樹(shù)可以具備不同于兩級(jí)的很多級(jí)，并且該樹(shù)可以具有不同于這兩級(jí)的分支基部。在圖2A的模型實(shí)施例中，所述兩級(jí)的二進(jìn)制樹(shù)啟動(dòng)分散器以接收一條線路上的分組，并將分組從四條線路上輸出。離開(kāi)分散器單元DCn(或其它單元類(lèi)型)的線路組稱(chēng)作“內(nèi)部線路組”，在模型實(shí)施例的附圖中用L1n，L2n，L3n和L4n標(biāo)記，其中0≤n≤N-1。樹(shù)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)由分散器控制單元406交換。該控制單元接收線路242輸入的定時(shí)，并通過(guò)線路408發(fā)送控制信號(hào)至節(jié)點(diǎn)交換機(jī)402，和通過(guò)線路410至節(jié)點(diǎn)交換機(jī)404。
參考圖3和4A，分組檢測(cè)器222沿下行線路242發(fā)送表示分組M進(jìn)入檢測(cè)器的時(shí)間的信號(hào)。當(dāng)分組M通過(guò)延遲環(huán)路276時(shí)，線路242中的控制信號(hào)到達(dá)分散器控制單元406，這樣通過(guò)線路408發(fā)送的控制信號(hào)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間到達(dá)，以使交換機(jī)402在分組M通過(guò)交換機(jī)402之后而在另一分組到達(dá)交換機(jī)402之前改變狀態(tài)。換句話說(shuō)，交換機(jī)402在時(shí)間間隔ΔG中(參考圖4B)改變狀態(tài)。類(lèi)似地，線路410中的控制信號(hào)到達(dá)交換機(jī)404，所述交換機(jī)在進(jìn)入分組之間改變狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)402是高速、1×2光學(xué)交換機(jī)，能夠在短時(shí)間段ΔG中觸發(fā)，所述時(shí)間段為進(jìn)入的分組之間的最小間隔。注意，進(jìn)入交換機(jī)404的分組之間的間隔長(zhǎng)度至少是ΔM+2·ΔG。交換機(jī)404的成本和使用的功耗是它的交換速率的函數(shù)。因此，交換機(jī)404比交換機(jī)402更便宜。線路206中的分組之間的最小空白區(qū)ΔB至少增加到4·ΔG+3·ΔM。引導(dǎo)線路206中分組的交換機(jī)還可以更慢。
分散器單元的目的是創(chuàng)建ΔB，分組之間一個(gè)大的、有規(guī)則的間隔。因此，更慢和更低成本的交換機(jī)可以用于通過(guò)系統(tǒng)傳輸?shù)氖Ｓ喾纸M路徑。圖4B表示通過(guò)分散單元的連續(xù)分組的序列。一旦分組通過(guò)分散器，它通過(guò)的交換機(jī)就改變狀態(tài)。這樣，第一節(jié)點(diǎn)402切換每一分組，而第二節(jié)點(diǎn)404切換每一個(gè)其它分組。所述單元中的邏輯是很簡(jiǎn)單的；定時(shí)信號(hào)242在暗隙的開(kāi)頭到達(dá)節(jié)點(diǎn)。一旦接收該信號(hào)，控制邏輯406立即切換節(jié)點(diǎn)402，稍后一點(diǎn)，切換合適的第二節(jié)點(diǎn)404。在這兩種情況下，在分組清除后交換機(jī)都立即改變狀態(tài)。
參考圖5A，分組對(duì)準(zhǔn)單元(PA)的框圖。系統(tǒng)有N個(gè)對(duì)準(zhǔn)單元226，每個(gè)端口有一個(gè)。由于分組從對(duì)應(yīng)分散器單元224到達(dá)內(nèi)部線路206，每一PA負(fù)責(zé)參考系統(tǒng)全局定時(shí)信號(hào)262來(lái)對(duì)準(zhǔn)分組集合。圖5B表示全局參考信號(hào)262的應(yīng)用。四個(gè)分組(在圖的上半部分用A、B、C和D表示)從內(nèi)部線路206到達(dá)，如圖的上半部分所示，處于相對(duì)參考信號(hào)262的位置。對(duì)它們進(jìn)行重新對(duì)準(zhǔn)并相對(duì)于該信號(hào)微調(diào)，并且如圖中下半部分所示，退出對(duì)準(zhǔn)單元。
圖5C分組對(duì)準(zhǔn)單元226的圖示，沿著每一路徑合并了光學(xué)可變延遲裝置。分組邏輯單元(PLU)510使用線路244中從分組檢測(cè)器222向其發(fā)送的定時(shí)信號(hào)。圖5D是具有內(nèi)部分組檢測(cè)器522的對(duì)準(zhǔn)單元的圖示。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)明性，只詳細(xì)說(shuō)明了四組延遲環(huán)路(VDL)520組中的一個(gè)；其它的是同樣的結(jié)構(gòu)和功能。圖5C所示實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于在分組的端到端路徑中，只需要一個(gè)報(bào)頭讀取器和一個(gè)分組檢測(cè)器。在該設(shè)計(jì)中，PLU 510跟蹤分散器交換的狀態(tài)，來(lái)獲知分組在什么線路上到達(dá)。因?yàn)榉稚⑵骺偸且灶A(yù)定的對(duì)準(zhǔn)單元已知的模式交換，這是可能的。圖5D所示實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于PLU 512可以更簡(jiǎn)單，并且可能減小定時(shí)抖動(dòng)的可能。
下面是圖5D所示的實(shí)施例。分組在線路206上到達(dá)PA 226。從內(nèi)部分組檢測(cè)器PD 522獲取分組定時(shí)信號(hào)并發(fā)送至PLU 512。全系統(tǒng)參考信號(hào)262連接到PLU。固定延遲回路530為PLU提供足夠時(shí)間，來(lái)確定在MD2確定的給定周期中到達(dá)的4個(gè)(或更少)分組中每一個(gè)的延遲時(shí)間?；谙鄬?duì)到達(dá)時(shí)間和全局定時(shí)信號(hào)，PLU 512計(jì)算每一分組的延遲時(shí)間，以便產(chǎn)生對(duì)圖5A所述的輸出分組的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)，并相應(yīng)地設(shè)置節(jié)點(diǎn)524?？勺冄舆t單元520包括可以在分組路徑之內(nèi)或之外交換的串行連接的光學(xué)延遲回路526組。當(dāng)1×2交換機(jī)524設(shè)置為“低”，分組在零相對(duì)延遲路徑528上移動(dòng)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為“高”，分組按照每一環(huán)路的長(zhǎng)度延遲。在一個(gè)實(shí)施方式中，回路長(zhǎng)度的以2的乘方設(shè)置1，2，4，8，…，2n-1。重要地，從VDL 520中獲取的延遲的總值范圍為從零到(2n-1)時(shí)間單元設(shè)置的和。一個(gè)時(shí)間單元的延遲是滿足內(nèi)部系統(tǒng)功能和適合外部(下行)定時(shí)需求所需的最小時(shí)間調(diào)整。最長(zhǎng)延遲大約是與四個(gè)連續(xù)分組和它們之間間隔相關(guān)的時(shí)間?？傊?，內(nèi)部線路組上的分組集在它們各自的可變延遲單元522中異步到達(dá)。在由對(duì)準(zhǔn)單元進(jìn)行處理后，智能交換系統(tǒng)所有線路上的所有分組都相對(duì)于參考信號(hào)262進(jìn)行全局對(duì)準(zhǔn)。
在另一配置中(圖中未給出)，一個(gè)單元的所有四條輸入線路都可以由單個(gè)的4×32交換機(jī)管理。利用可調(diào)激光(或其它解復(fù)用型節(jié)點(diǎn))進(jìn)行內(nèi)部交換，該智能交換系統(tǒng)可以用三組選定的交換機(jī)構(gòu)成一組用作對(duì)準(zhǔn)單元，一組用作重新排序單元，而一組用作分組交換機(jī)。圖5E是分組對(duì)準(zhǔn)單元的一個(gè)備選設(shè)計(jì)，在題為“備選實(shí)施例”部分中進(jìn)行討論。圖5F是一個(gè)分組對(duì)準(zhǔn)單元284，在功能上類(lèi)似于PA 520，除了單元284由線路288上來(lái)自輸入端口控制器724(參見(jiàn)圖2C和7B)的電子信號(hào)直接控制之外。
圖6示出了報(bào)頭讀取器和分組延遲單元228。每一單元包括多個(gè)報(bào)頭讀取器和延遲回路，在它的內(nèi)部線路的內(nèi)部線路集中的每一個(gè)線208具有一個(gè)。報(bào)頭讀取器240獲取整個(gè)分組的光學(xué)復(fù)制，或最低限度的，控制系統(tǒng)260即刻使用的分組報(bào)頭180。分組M進(jìn)入線路208，在通過(guò)固定延遲回路602后在線路210上離開(kāi)。該回路是一個(gè)光學(xué)FIFO(先入先出緩沖器)，對(duì)所有分組延遲足夠的時(shí)間間隔，來(lái)使控制系統(tǒng)在分組離開(kāi)FIFO之前對(duì)分組執(zhí)行所有調(diào)度操作。通過(guò)線路246把報(bào)頭信息的光學(xué)復(fù)制發(fā)送至系統(tǒng)控制單元260。由于對(duì)系統(tǒng)中的所有分組做出全局性的對(duì)準(zhǔn)(同步)后，它們準(zhǔn)確地按照全局參考信號(hào)確定的時(shí)間到達(dá)報(bào)頭讀取器。在MD2確定的給定周期中，分組集按照順序G1，G2，……，GK(Gn如先前所定義)到達(dá)報(bào)頭讀取器，每一組之間具有固定時(shí)間間隔。在對(duì)應(yīng)的時(shí)分復(fù)用組H1，H2，…，HK中，報(bào)頭信息180被讀取并發(fā)送至系統(tǒng)控制單元260，其中Hn來(lái)自Gn的報(bào)頭記錄集。分組M的報(bào)頭包括如下數(shù)據(jù)字段·定時(shí)比特(TB)102(或光學(xué)包絡(luò)的前沿)，用于表示分組的存在，并且也表示分組到達(dá)的準(zhǔn)確時(shí)間；·QoS字段106，系統(tǒng)邏輯控制單元(SLC)用它來(lái)為分組分配分組優(yōu)先級(jí)(PP)；和·用于確認(rèn)針對(duì)分組的目標(biāo)輸出端口(TOP)104的信息。
上述三個(gè)字段TB、QoS和TOP由SLC使用，以生成和應(yīng)用其控制信號(hào)。SLC立即把分組報(bào)頭從光學(xué)轉(zhuǎn)換為電子格式(除非O/E轉(zhuǎn)換已經(jīng)執(zhí)行)并獲取報(bào)頭字段的內(nèi)容。在每一報(bào)頭比特處于單獨(dú)波長(zhǎng)上的情況下，可以用彩色濾光器(chromatic filter)或類(lèi)似裝置將每一報(bào)頭比特丟棄。另外，可以采用單一的波長(zhǎng)、串行的O/E轉(zhuǎn)換。分組報(bào)頭可以包括在智能交換機(jī)的多種實(shí)施例中使用的其它字段。尤其是，它們可以包括組播比特。
圖7A是系統(tǒng)邏輯控制單元SLC 260的示意圖。本專(zhuān)利和第八、第10個(gè)專(zhuān)利的中心思想是對(duì)進(jìn)入交換結(jié)構(gòu)的所有分組的可擴(kuò)縮的智能控制，其中考慮當(dāng)前業(yè)務(wù)量速率和QoS的需求。下面是對(duì)所述專(zhuān)利中詳細(xì)教導(dǎo)的交換系統(tǒng)的可擴(kuò)縮控制的方法和裝置的概要。可擴(kuò)縮控制單元706(結(jié)合IPC)調(diào)度進(jìn)入交換機(jī)232的所有分組的定時(shí)。在調(diào)度策略至少部分地基于QoS值的應(yīng)用中，IPC 704接收并處理來(lái)自每一周期中進(jìn)入系統(tǒng)的所有分組的報(bào)頭字段(包括QoS字段)。SLC 260使用可擴(kuò)縮方法和設(shè)備來(lái)確定給定分組在哪一時(shí)隙可以與其它任何分組沒(méi)有沖突地進(jìn)入光學(xué)分組交換機(jī)232。(當(dāng)同時(shí)發(fā)送兩個(gè)或更多分組到同一輸出端口時(shí)將產(chǎn)生沖突。)系統(tǒng)管理很有效的一個(gè)基本原因在于有一個(gè)邏輯單元(叫做請(qǐng)求處理器RP)，與每一輸出端口相關(guān)聯(lián)。RP優(yōu)先考慮預(yù)先調(diào)度的和當(dāng)前要使用輸出端口所有分組，給出它們的優(yōu)先級(jí)和定時(shí)，其調(diào)度每一分組何時(shí)進(jìn)入分組交換機(jī)，合理地避免沖突。為了通知RP710針對(duì)其端口調(diào)度的所有進(jìn)入的分組，需要路由每一請(qǐng)求分組到適當(dāng)?shù)腞P。第一和第七個(gè)專(zhuān)利中定義的互連結(jié)構(gòu)是自路由的，且允許把多路分組路由到相同目標(biāo)。因此，在這里將其用作請(qǐng)求交換機(jī)708，來(lái)有效地路由請(qǐng)求分組到期望的請(qǐng)求處理器，并且也用作應(yīng)答交換機(jī)712，把應(yīng)答分組從請(qǐng)求處理器路由回發(fā)出請(qǐng)求的輸入端口控制器。
如圖7A所示，光學(xué)報(bào)頭信息通過(guò)線路246進(jìn)入系統(tǒng)邏輯控制單元260，其中由O/E轉(zhuǎn)換器702將其轉(zhuǎn)換為電子形式，然后通過(guò)線路722發(fā)送到其對(duì)應(yīng)的輸入端口控制器(IPC)704。所述IPC執(zhí)行線路卡功能，包括報(bào)頭查找和其它業(yè)務(wù)管理功能。對(duì)于每一接收和分析的報(bào)頭，輸入端口控制器建立一個(gè)請(qǐng)求分組130并通過(guò)線路716將其發(fā)送至請(qǐng)求系統(tǒng)706，該系統(tǒng)在構(gòu)造和功能上類(lèi)似于第八和第十個(gè)專(zhuān)利中所教導(dǎo)的。報(bào)頭組在通過(guò)全局參考信號(hào)確定的周期中到達(dá)系統(tǒng)控制單元260，并按照順序H1、H2、…，HK。對(duì)于每個(gè)k，滿足1≤k≤K，與Hk中報(bào)頭相關(guān)的分組處于Gk中，因此位于線路組Lkn(0≤n≤N-1)上。此外，這些分組是去往分組交換機(jī)PSk232的。在每一請(qǐng)求/認(rèn)可周期中，輸入端口控制器只對(duì)一個(gè)交換機(jī)提交單個(gè)請(qǐng)求，并從請(qǐng)求處理器接收單個(gè)應(yīng)答。通過(guò)分辨正在處理哪組報(bào)頭，來(lái)識(shí)別交換機(jī)編號(hào)和分組的ID。輸入端口控制器也知道每一分組離開(kāi)FIFO和進(jìn)入重新排序單元的時(shí)間。在請(qǐng)求分組中，輸入端口控制器給出將相關(guān)分組插入到適當(dāng)分組交換機(jī)232的可用時(shí)間的列表和AVT 114。所述AVT時(shí)間基于通過(guò)重新排序單元或通過(guò)該單元中的一組延遲環(huán)路直接發(fā)送的分組。當(dāng)接收到對(duì)于請(qǐng)求的應(yīng)答分組140時(shí)，輸入端口控制器更新其AVT列表，并在適當(dāng)時(shí)間通過(guò)線路248發(fā)送重新排序命令150至重新排序單元。所述重新排序命令發(fā)送并到達(dá)RS 230，剛好在分組從報(bào)頭讀取器中的FIFO 602離開(kāi)之前；因此，重新排序單元中的邏輯單元就有時(shí)間來(lái)設(shè)置適當(dāng)?shù)慕粨Q機(jī)。所述RP根據(jù)在當(dāng)前周期中其調(diào)度的分組更新其內(nèi)部AVT。
每一請(qǐng)求處理器710控制分組的數(shù)據(jù)流進(jìn)入分組交換機(jī)?；谌鏠oS和目標(biāo)輸出端口負(fù)載的信息，請(qǐng)求處理器選擇可用時(shí)隙并將其作為應(yīng)答分組140中的TS 122返回(通過(guò)應(yīng)答交換機(jī)AS 712和線路718)到發(fā)送請(qǐng)求的輸入端口控制器。在一些情況下，有必要丟棄分組。在一個(gè)實(shí)施例中，在每一請(qǐng)求周期中，只針對(duì)一個(gè)分組交換機(jī)232接收請(qǐng)求分組。在輸入端口控制器收到應(yīng)答分組時(shí)，IPC了解到發(fā)送分組到分組交換機(jī)的時(shí)機(jī)，從而了解到分組所需的延遲。當(dāng)請(qǐng)求處理器認(rèn)可分組后，經(jīng)由線路720發(fā)送針對(duì)分組的交換設(shè)置信息至交換控制器SC 714，可以直接地或通過(guò)輸入端口控制器發(fā)送。SC從所有請(qǐng)求處理器收集交換設(shè)置信息并根據(jù)交換注入時(shí)間進(jìn)行組織。剛好在分組集到達(dá)交換機(jī)232之前，SC在線路250上發(fā)送適當(dāng)?shù)慕粨Q設(shè)置信息，來(lái)設(shè)置交叉節(jié)點(diǎn)902。
參考圖6和圖7A，在一個(gè)備選實(shí)施例中，O/E轉(zhuǎn)換器702可以位于報(bào)頭讀取器240(而不是SLC 260中)中。在該實(shí)施例中，線路246傳輸電子信號(hào)。該實(shí)施例方便地減少了系統(tǒng)中光波導(dǎo)地?cái)?shù)量，替代它的是低成本、高速度的串行通信技術(shù)。
SLC 260確定所有分組中每一分組的延遲時(shí)間，其中一個(gè)時(shí)間單元MD2由與一個(gè)分組相關(guān)的時(shí)間加上它在“分散”線路上最小分組間間隔構(gòu)成。SLC的結(jié)果是確定每一分組在可以進(jìn)入分組交換機(jī)232之前必須等待的時(shí)間，合理地避免沖突，同時(shí)考慮到當(dāng)前業(yè)務(wù)量速率和QoS需求。輸入端口控制器704是確定已到達(dá)相關(guān)輸入端口的分組的延遲處理的最后設(shè)備。重要的是，在確定延遲值所花費(fèi)的時(shí)間中，分組正在通過(guò)FIFO傳送。緊挨在分組離開(kāi)FIFO 602之前，輸入端口控制器通知重新排序單元分組的延遲時(shí)間。換句話說(shuō)，重新排序單元230可以看作是一個(gè)在相同點(diǎn)終止的固定延遲線路組。例如，分組可以按A，B，C，D，E和F的順序進(jìn)入系統(tǒng)，并按任意次序離開(kāi)，例如C，F(xiàn)，B，D，A和E。在該例中，分組A比分組F的延遲長(zhǎng)8個(gè)時(shí)間段。
參考圖7A和圖7B，外部控制和接口單元(ECIU)254有至少兩個(gè)功能。第一，其具有利用系統(tǒng)中的所有處理部件的雙向通信，包括IPC704(圖7A)或724(圖7B)，和RP 710。第二，其是系統(tǒng)和外部之間的接口，目的包括管理、運(yùn)行、維護(hù)、性能測(cè)量和診斷。
參考圖8，其是分組重新排序單元230的示意圖。當(dāng)從線路248上接收到來(lái)自SLC 260的重新排序分組時(shí)，由控制單元CTL 810進(jìn)行處理。緊挨在分組到達(dá)線路210之前，重新排序分組150通知CTL 810線路編號(hào)和預(yù)期的延遲。CTL設(shè)置解復(fù)用器812中的交換機(jī)，它可以由1×2節(jié)點(diǎn)排列的二進(jìn)制樹(shù)實(shí)現(xiàn)，例如圖4A中所示，或用其它合適的光學(xué)解復(fù)用器設(shè)計(jì)。解復(fù)用器812具有多個(gè)輸出端。當(dāng)出現(xiàn)分組的輸出端口業(yè)務(wù)量過(guò)載和分組QoS值過(guò)低時(shí)，輸出端814丟棄分組。輸出端816通過(guò)線路212沒(méi)有延遲地連接到交叉交換機(jī)。每一延遲環(huán)路818的長(zhǎng)度為MD2，因此，解復(fù)用器單元的其它輸出端以MD2的整數(shù)倍延遲分組。
圖9A表示交叉分組交換機(jī)232，適用于智能交換系統(tǒng)200。交叉分組交換系統(tǒng)232從線路212接收分組，在線路214上發(fā)出分組，在線路250上接收交換設(shè)置信息。該交叉系統(tǒng)通常包括N2個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)902建立從輸入線路到輸出線路的光學(xué)連接。按照控制系統(tǒng)260的操作，一個(gè)輸入連接到零個(gè)或一個(gè)輸出線路，而一個(gè)輸出連接到零個(gè)或一個(gè)輸入線路。在描述的實(shí)施例中，系統(tǒng)包括K個(gè)分組交換機(jī)232，離開(kāi)分散器單元的每一線路對(duì)應(yīng)一個(gè)交換機(jī)。分組交換機(jī)PSk232接收并交換所有從線路組Lkn到達(dá)的分組，其中1≤k≤K且0≤n≤N-1。在系統(tǒng)200的圖示中，K＝4，這樣，PS1從線路組L1n交換分組，PS2從線路組L2n交換分組，PS3從線路組L3n交換分組，PS4從線路組L4n交換分組。在該交換系統(tǒng)的其它實(shí)施例中，分組交換機(jī)的編號(hào)可以是不同于K的編號(hào)。適合的交換機(jī)可以有多種類(lèi)型·光學(xué)交叉交換機(jī)；·交叉類(lèi)N×N交換機(jī)，其中每一輸入端口能夠從N個(gè)波長(zhǎng)中選擇一個(gè)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，并且每一輸出端口調(diào)諧到只接收其中一個(gè)波長(zhǎng)，并且每一輸出端口接受不同的波長(zhǎng)；或·如參考專(zhuān)利中所描述的光學(xué)MLML交換機(jī)。
MLML交換機(jī)可以自路由或可以光學(xué)從屬于交換控制器714(如第二個(gè)專(zhuān)利中描述的)中的電子MLML網(wǎng)絡(luò)。在使用MLML交換機(jī)的情況下，將各種長(zhǎng)度的光學(xué)延遲線路附加到最內(nèi)部環(huán)路的輸出是很有用的。在單個(gè)角度的所有節(jié)點(diǎn)的延遲線路是相等的。這樣，所有的分組從MLML網(wǎng)絡(luò)和所述延遲線路組成的系統(tǒng)合并出來(lái)后，進(jìn)行了重新對(duì)準(zhǔn)。
圖9B表示交叉分組交換機(jī)278，其中由連接到該交叉系統(tǒng)的每一輸入端口的信號(hào)來(lái)設(shè)置輸入-輸出的連接。它在線路212上接收分組，從線路214發(fā)送出分組，在線路726上從輸入端口相關(guān)的IPC直接接收交換設(shè)置信息(參見(jiàn)圖7B和2C)。該交叉系統(tǒng)通常包括N2個(gè)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)902建立從輸入線路到輸出線路的光學(xué)連接。按照控制系統(tǒng)280的操作，一個(gè)輸入連接到零個(gè)或一個(gè)輸出線路。
圖10表示附加的分組對(duì)準(zhǔn)單元234。該單元在結(jié)構(gòu)和功能上類(lèi)似于圖5A所示的對(duì)準(zhǔn)單元226。每一輸入線路214包括一個(gè)分組檢測(cè)器單元222，通過(guò)延遲回路發(fā)送每一輸入的分組，同時(shí)發(fā)送一個(gè)定時(shí)信號(hào)至相應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)單元226。而第一對(duì)準(zhǔn)單元226在對(duì)準(zhǔn)分組時(shí)存在每個(gè)過(guò)程，最后對(duì)準(zhǔn)單元234的目的是執(zhí)行集中處理之前的更精確對(duì)準(zhǔn)。
圖11是分組集中器單元236的示意圖。4個(gè)光線路216進(jìn)入該單元，并組合信號(hào)，直到所有分組離開(kāi)單個(gè)光纖為止。由于相對(duì)于全局參考信號(hào)對(duì)分組進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，沒(méi)有兩條輸入線路同時(shí)發(fā)送分組到集中器中。重要的是，在下行發(fā)送的分組之間總是保持最小暗區(qū)ΔG。分組在線路218上離開(kāi)集中器和交換系統(tǒng)。這里或許需要一個(gè)如圖2C中所示的最終光放大器。
備選實(shí)施例如果從線路202進(jìn)入系統(tǒng)的分組被充分隔開(kāi)，或者如果低成本高速率的1×2交換機(jī)是可用的，那么就不需要分散器單元224了。具有這一特性的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如圖2B所示。在圖2B中，有N條線路進(jìn)入智能交換系統(tǒng)，N條線路位于系統(tǒng)內(nèi)部，以及N條線路離開(kāi)系統(tǒng)。由于去掉了分散步驟，該實(shí)施例就不包括圖2A所示的以下單元·分散器單元224；·附加分組對(duì)準(zhǔn)單元234；和·分組集中器單元236。
這樣，分組通過(guò)線路220從分組交換機(jī)232直接離開(kāi)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例，圖2B中所示的205，對(duì)通過(guò)線路202發(fā)送到系統(tǒng)的分組用世界范圍的全局時(shí)鐘定時(shí)。這樣到達(dá)每一輸入線路的分組在該線路上均勻隔開(kāi)，并且N條輸入線路中的每一線路上的間隔都是均勻的。在該類(lèi)型的理想情況下，為對(duì)準(zhǔn)N條輸入線路上初始分組集，分組對(duì)準(zhǔn)單元284中的交換機(jī)設(shè)置一旦確定，這些設(shè)置將同樣保持用于所有后來(lái)到達(dá)的分組。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，如果僅是不頻繁地，對(duì)分組的到達(dá)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)對(duì)準(zhǔn)交換做出一些少量調(diào)節(jié)。
圖5E表示分組對(duì)準(zhǔn)單元226，其采用光學(xué)解復(fù)用器514，這樣分組在離開(kāi)之前通過(guò)多個(gè)光學(xué)延遲線路504中的一個(gè)。于是，光學(xué)分組在一個(gè)由最長(zhǎng)延遲線路確定的范圍中被延遲，其中定時(shí)增量涉及選定線路中延遲回路數(shù)目。
在另一實(shí)施例中，圖2C、圖7B和圖9B中給出的設(shè)計(jì)在所有可能的地方使用了電子設(shè)備，這樣減少了光纖、連接器和其他光學(xué)設(shè)備的數(shù)量。系統(tǒng)270包括以下特征·所有單元間信號(hào)部件和控制單元，包括電纜、連接器和電路板部件，在任何可行或保證節(jié)約的情況下，都使用低成本高速率的OTS(現(xiàn)貨供應(yīng))電子傳輸技術(shù)。
·每一通過(guò)系統(tǒng)的端對(duì)端路徑只有一個(gè)固定延遲回路FDL 276，在OE單元272處，較早執(zhí)行光學(xué)報(bào)頭的O/E到電子格式的轉(zhuǎn)換，每一分組僅一次。
·分組報(bào)頭的內(nèi)容在電子通信線路282上發(fā)送至系統(tǒng)邏輯控制系統(tǒng)(SLC)280。
·SLC接收分組到達(dá)的即時(shí)通知，并確定所有分組的所有定時(shí)、對(duì)準(zhǔn)和重新排序設(shè)置。
·每一路徑只有一個(gè)分組對(duì)準(zhǔn)設(shè)備284，在功能上類(lèi)似于可變延遲單元520，除了輸入處理器控制單元(IPC)724生成控制信號(hào)288之外，也要考慮到已經(jīng)提及的因素、以及分組可能用到的所有路徑和部件的端對(duì)端定時(shí)測(cè)量。
·分組的重新排列由重新排序單元(RS)230執(zhí)行，在功能上類(lèi)似于圖8中的重新排序單元。
·圖9B表示光學(xué)交叉交換機(jī)278。該交換機(jī)由IPC組直接控制。IPC利用信號(hào)線路726控制與該IPC相關(guān)的單個(gè)輸入端口。它設(shè)置一個(gè)節(jié)點(diǎn)902，在輸入線路212上建立到一個(gè)輸出線路214的光學(xué)連接。(當(dāng)沒(méi)有分組時(shí)，不建立連接。)·IPC 724可以命令與其相關(guān)的測(cè)試分組生成器(TP)296生成一個(gè)光學(xué)測(cè)試分組，并注入到前端來(lái)測(cè)試源自該輸入端口的任何光學(xué)路徑的端對(duì)端操作，這樣，獲取了任何這樣的路徑的精確的定時(shí)信息。至測(cè)試分組生成器的命令是通過(guò)線路274從輸入端口控制器發(fā)送的。
·光學(xué)分組反饋抽頭(OFB)292，位于分組交換機(jī)的輸入端口，通過(guò)來(lái)自線路202的系統(tǒng)輸入和從線路212到數(shù)據(jù)交換機(jī)的輸入之間的1×2交換機(jī)序列和延遲線路序列，通知IPC 724分組的成功傳輸和精確的分組到達(dá)時(shí)間。光學(xué)編碼器(OE)272提供進(jìn)入系統(tǒng)的分組(包括測(cè)試分組)到達(dá)的精確時(shí)間。來(lái)自O(shè)FB和OE的信號(hào)提供通過(guò)系統(tǒng)的分組的精確的定時(shí)測(cè)量，有利地，通過(guò)在運(yùn)行期間向控制系統(tǒng)和IPC提供微調(diào)定時(shí)所需的信息，并刪除附加的對(duì)準(zhǔn)步驟。光學(xué)管道中的錯(cuò)誤和故障也可以用該方式識(shí)別。由光學(xué)分組生成器296生成的測(cè)試分組在系統(tǒng)配置、維護(hù)和正常運(yùn)行期間提供定時(shí)信息。
·OFB 292通過(guò)電子線路294向控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。所述信號(hào)表示端到端成功通信和正常分組業(yè)務(wù)通過(guò)系統(tǒng)的精確定時(shí)，從而允許在正常運(yùn)行期間進(jìn)行定時(shí)和對(duì)準(zhǔn)的微調(diào)。針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行期間出現(xiàn)的光纖溫度效應(yīng)，該處理允許系統(tǒng)的調(diào)諧，也可以針對(duì)其它效應(yīng)進(jìn)行調(diào)諧。
·OFB 298位于交換機(jī)的最終輸出端，它方便地通知系統(tǒng)邏輯控制系統(tǒng)成功交換和分組通過(guò)分組交換機(jī)278在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的精確定時(shí)。在OFB 298的一個(gè)應(yīng)用中，“目標(biāo)”IPC(IPCT)發(fā)送一個(gè)I/O消息160至“發(fā)送”IPC(IPCS)，請(qǐng)求IPCS生成一個(gè)光學(xué)測(cè)試分組(TP)并發(fā)送至IPCT的輸出地址。當(dāng)TP進(jìn)入交換機(jī)時(shí)，IPCS用OFB 292確定時(shí)間tIN。IPCS發(fā)送一個(gè)I/O消息至IPCT，它包括TP進(jìn)入數(shù)據(jù)交換機(jī)的時(shí)間(tIN)(與其它信息，一起識(shí)別S，T，消息的性質(zhì)，和分組TP將到達(dá)輸出端T的預(yù)期時(shí)間)。IPCT用OFB 298確定TP離開(kāi)交換機(jī)的精確時(shí)間tOUT；然后確定端口S和T之間的延遲tST＝tOUT-tIN。把該定時(shí)測(cè)量發(fā)送回IPCS，這樣就可以在發(fā)送分組到IPCT時(shí)做出微調(diào)。備選地，處理器T可以通過(guò)I/O消息簡(jiǎn)單地發(fā)送定時(shí)值到IPCS。IPCS用該數(shù)值確定tST。在S＝T的情況下，IPCS使用輸入OFBS292和輸出OFBS298的連接來(lái)測(cè)量tSS。
·在一次運(yùn)行中，目標(biāo)地址T循環(huán)通過(guò)所有端口編號(hào)，IPCS生成并更新所有輸出端的內(nèi)部定時(shí)表。通過(guò)所述方法和手段，系統(tǒng)中所有部件的定時(shí)和延遲都可以測(cè)量。IPC用該信息來(lái)確定如何設(shè)置分組對(duì)準(zhǔn)單元，以便做出微調(diào)。IPC可以生成一組測(cè)試分組，發(fā)送到多個(gè)輸入端口，來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的整體性能和測(cè)量各個(gè)部件、光纖和連接的定時(shí)參數(shù)。作為正常運(yùn)行的一部分，可以自動(dòng)啟動(dòng)該處理，或由ECIU來(lái)命令執(zhí)行。所述ECIU可以命令輸入處理器(S)向目標(biāo)處理器(T)發(fā)送測(cè)試分組，來(lái)開(kāi)始所述的排序；出于正在維護(hù)和運(yùn)行的目的，將結(jié)果tST發(fā)回到控制系統(tǒng)。
·OFB的其它用途包括部件故障檢測(cè)、和與ECIU 254結(jié)合的其它操作和維護(hù)功能。
·光學(xué)放大器(OA)286放大信號(hào)，其目的包括增加下行傳輸?shù)男盘?hào)強(qiáng)度和提高光信號(hào)與噪聲比。光學(xué)放大器位于沿著適當(dāng)保持信號(hào)服務(wù)和信號(hào)比噪聲電平的光學(xué)路徑的多個(gè)位置上。
參考圖2A、圖2B、圖2C、圖7A和7B，外部控制和接口單元(ECIU)254與系統(tǒng)中所有IPC和RP連接。ECIU具有多個(gè)到請(qǐng)求交換機(jī)708輸入端口的連接256、和多個(gè)來(lái)自請(qǐng)求交換機(jī)708輸出端口的連接258，這樣就可以向任何RP發(fā)送和從任何IPC接收I/O分組。類(lèi)似地，ECIU具有多個(gè)到應(yīng)答交換機(jī)712輸入和輸出連接，這樣就可以向任何IPC發(fā)送I/O分組并接收來(lái)自任何RP的I/O分組。該連接性能的使用包括·為IPC的運(yùn)行設(shè)置并更改參數(shù)；·為IPC的運(yùn)行設(shè)置并更改算法；·定時(shí)地或周期地從IPC和RP接收正常運(yùn)行和業(yè)務(wù)量狀況的通知；·為RP的運(yùn)行設(shè)置并更改參數(shù)；·為RP的運(yùn)行設(shè)置并更改算法；·在運(yùn)行期間從RP接收業(yè)務(wù)流量信息；·從IPC和RP接收異常運(yùn)行或業(yè)務(wù)量狀況地定時(shí)和緊急通知，例如，1×2光交換機(jī)、光纖或連接、或電子線路等連接或部件的故障；
·ECIU可以命令具體IPC生成測(cè)試分組，用于測(cè)試、初始化、診斷、故障查找和微調(diào)操作；·任何RP可以發(fā)送I/O分組P至任何IPC(其中分組P不是應(yīng)答分組140)·通過(guò)RP發(fā)送分組，任何IPC、S可以發(fā)送I/O分組P至一個(gè)目標(biāo)IPC，T，該RP轉(zhuǎn)發(fā)P至IPC T；類(lèi)似地，通過(guò)把分組發(fā)送至一個(gè)IPC，任何RP可以發(fā)送I/O分組至另一RP，該IPC轉(zhuǎn)發(fā)P至目標(biāo)RP。
IPC到IPC的通信的一個(gè)用途是生成光學(xué)測(cè)試分組，并用它收集一個(gè)端口到另一端口的路徑的定時(shí)信息。RP到IPC通信(除了初始應(yīng)答分組功能以外)的一個(gè)用途是將異常狀況通知IPC，如與RP相關(guān)的輸出地址的過(guò)量業(yè)務(wù)量。通常，IPC比RP具有更強(qiáng)的處理性能。IPC分析業(yè)務(wù)量信息并可以通知ECIU，所述ECIU也具有更強(qiáng)處理和分析能力，并可以用所述信息管理系統(tǒng)。ECIU的功能包括操作界面、維護(hù)、診斷和故障查找、收集和分析業(yè)務(wù)量數(shù)據(jù)、設(shè)置端口在線和離線、并管理用戶需求，如針對(duì)不同業(yè)務(wù)類(lèi)型和不同端口的QoS服務(wù)。通過(guò)所述的方法和手段，系統(tǒng)中的任何處理元件彼此間高速連接，是系統(tǒng)中所有通信的的并行、可擴(kuò)縮特性的優(yōu)點(diǎn)。
系統(tǒng)270(圖2C)可以在系統(tǒng)290(圖2D)中采用，類(lèi)似于圖2B中所示的系統(tǒng)205，其中輸入端202連接上行數(shù)據(jù)流，輸出端220連接下行數(shù)據(jù)流。在一個(gè)本類(lèi)型的備選實(shí)施例中，系統(tǒng)270可以用作“交換核心”，以類(lèi)似于圖2A所示系統(tǒng)200所使用的方式使用分組分散器224和集中器236。在該實(shí)施例中，來(lái)自分散器的線路206是系統(tǒng)270的輸入端，線路216是系統(tǒng)270的輸出端，直接連接到分組集中器236。優(yōu)點(diǎn)在于，不再需要系統(tǒng)200分組對(duì)準(zhǔn)單元234，因?yàn)镾LC 280結(jié)合單個(gè)分組對(duì)準(zhǔn)單元284使用光反饋292來(lái)微調(diào)分組的定時(shí)，這樣第二次對(duì)準(zhǔn)/調(diào)節(jié)步驟就沒(méi)有必要了。
在系統(tǒng)200和205的其它實(shí)施例中，測(cè)試分組生成器296、光反饋292和298、和SLC 280都可以合并來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的和用途，包括系統(tǒng)安裝、設(shè)置、重新配置、運(yùn)行、管理、系統(tǒng)分析、診斷和修復(fù)功能。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可以把本專(zhuān)利教導(dǎo)的精神，與第八和第十參考專(zhuān)利中教導(dǎo)的精神相結(jié)合。例如，系統(tǒng)的一些輸入或輸出線路可以是電子形式。在另一實(shí)施例中，對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行光學(xué)交換，而對(duì)其它數(shù)據(jù)進(jìn)行電子交換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，該方案結(jié)合參考專(zhuān)利中精神能夠?qū)崿F(xiàn)其它變體。
權(quán)利要求
1.一種路由信息分組的交換系統(tǒng)，包括多個(gè)輸入設(shè)備；調(diào)度單元；交換單元；和多個(gè)可變延遲線路單元，所述調(diào)度單元控制分組進(jìn)入所述交換單元前、在所述可變延遲線路單元中耗費(fèi)的時(shí)間量。
2.按照權(quán)利要求1所述的交換系統(tǒng)，其中所述調(diào)度單元部分基于來(lái)自輸入設(shè)備的請(qǐng)求，設(shè)置所述可變延遲線路單元的延遲長(zhǎng)度。
3.一種分組交換系統(tǒng)中的分散器，用于創(chuàng)建分組間的最小間隔，所述分散器具有傳輸輸入的多個(gè)分組的輸入線路、和傳輸多個(gè)輸出分組的多個(gè)輸出線路，所述分散器包括多個(gè)以樹(shù)狀結(jié)構(gòu)排列的1×2交換機(jī)，所述樹(shù)狀結(jié)構(gòu)具有L0，L1，…，LN-1多個(gè)級(jí)別，有2J個(gè)交換機(jī)位于第J級(jí)；邏輯單元，用于設(shè)置樹(shù)狀結(jié)構(gòu)中的交換機(jī)；和兩個(gè)整數(shù)M和N，0≤M＜N≤N，位于第N級(jí)的交換機(jī)成本要低于位于第M級(jí)的交換機(jī)。
4.一種交換系統(tǒng)，具有多個(gè)輸入線路、多個(gè)分散單元、多個(gè)輸入分組對(duì)準(zhǔn)單元、多個(gè)報(bào)頭讀取單元、多個(gè)重新排序單元、多個(gè)分組交換機(jī)、多個(gè)輸出分組對(duì)準(zhǔn)單元和多個(gè)分組集中器、和交換邏輯控制器，其中進(jìn)入輸入控制線路的分組通過(guò)分散單元，然后是輸入分組對(duì)準(zhǔn)單元，再然后是重新排序單元，之后是分組交換機(jī)，再之后是輸出分組對(duì)準(zhǔn)單元，然后是輸出分組對(duì)準(zhǔn)單元；進(jìn)入所述分組交換機(jī)從而同時(shí)位于所述分組交換機(jī)的兩個(gè)分組去往所述分組交換機(jī)的不同輸出端口；報(bào)頭讀取器將分組報(bào)頭信息發(fā)送到所述交換邏輯控制器；交換邏輯控制器將信息發(fā)送到所述重新排序單元；重新排序單元包含可變長(zhǎng)度延遲線路；通過(guò)分組在分組重新排序單元中耗費(fèi)時(shí)間的可變量，實(shí)現(xiàn)分組交換機(jī)單元中分組的無(wú)沖突。
5.按照權(quán)利要求4所述的交換系統(tǒng)，其中邏輯控制器是電子的。
6.按照權(quán)利要求4所述的交換系統(tǒng)，其中光學(xué)分組進(jìn)入交換機(jī)，光學(xué)分組離開(kāi)交換機(jī)，以及所述分組的有效負(fù)載保持在光學(xué)領(lǐng)域而決不轉(zhuǎn)換到電子領(lǐng)域。
7.一種透明分組交換方法，包括檢測(cè)到達(dá)分組的報(bào)頭；將報(bào)頭信息發(fā)送到至少一個(gè)邏輯單元；在分散單元處接收分組，分散單元的輸出線路多于輸入線路；在分散器輸出線路上重新對(duì)準(zhǔn)分組；比較分組的報(bào)頭；利用報(bào)頭信息為分組選擇進(jìn)入交換機(jī)的特定時(shí)間。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中，在比較步驟中，基于服務(wù)質(zhì)量和分組的離開(kāi)交換機(jī)輸出端口的預(yù)先調(diào)度，對(duì)分組的報(bào)頭進(jìn)行比較。
9.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中，在交換步驟中，所述交換是電子的。
10.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中，在交換步驟中，所述交換是光學(xué)的。
11.一種透明光學(xué)交換系統(tǒng)，包括多個(gè)輸入線路、多個(gè)輸出線路、和多個(gè)光學(xué)交換單元PS1、PS2、…，PSK，其中作為光學(xué)分組的數(shù)據(jù)進(jìn)入和離開(kāi)透明光學(xué)交換系統(tǒng)，所述光學(xué)分組的報(bào)頭決不轉(zhuǎn)換為電子形式；交換光學(xué)交換單元PSJ所需的時(shí)間量超過(guò)進(jìn)入交換機(jī)的分組間的時(shí)間量；將進(jìn)入透明光學(xué)交換單元的分組分散到分散線路上；分散線路上兩分組間的時(shí)間量超過(guò)設(shè)置光學(xué)交換單元PSJ所需的時(shí)間量；進(jìn)入透明光學(xué)交換系統(tǒng)的分組通過(guò)光學(xué)交換單元PSJ到所述分組的目標(biāo)輸出端口。
12.按照權(quán)利要求11所述的透明光學(xué)交換系統(tǒng)，其中分組對(duì)準(zhǔn)單元重新對(duì)準(zhǔn)分組，以使分組群同時(shí)地進(jìn)入光學(xué)交換單元PSJ。
13.按照權(quán)利要求11所述的透明光學(xué)交換系統(tǒng)，其中具有分組重新排序單元，對(duì)分組重新排序以使同時(shí)進(jìn)入光學(xué)交換PSJ的兩個(gè)分組去往PSJ的不同輸出端口。
全文摘要
一種路由信息分組的交換系統(tǒng)，可以同時(shí)接收各種分組格式。所述分組格式包括電子分組傳輸，光學(xué)波分復(fù)用數(shù)據(jù)(WDM)，其中個(gè)別幀包括多個(gè)將發(fā)送至公共輸出線路的分組，每一分組在各自波長(zhǎng)上傳播，WDM分組中，個(gè)別分組的報(bào)頭在不同于其它分組(例如有效負(fù)載)的波長(zhǎng)上傳播，有效負(fù)載也在單獨(dú)的波長(zhǎng)上傳播或再分成子分組，每一子分組在各自波長(zhǎng)上傳播等等。該系統(tǒng)包括多個(gè)輸入設(shè)備、一個(gè)調(diào)度單元、一個(gè)交換單元、和可變延遲線路單元。分組交換系統(tǒng)中的一個(gè)分散器建立分組間的最小間隔。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1773958SQ20051002300
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
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