[发明专利]动态控制网络链路上的波长分配和方向的方法和系统

说明书

本发明涉及光网络系统和方法，更具体地是涉及动态控制网络链路上的波长分配和方向的系统和方法。

各种网络，尤其是因特网上的数据传输在过去若干年急剧增加，并且随着引入需要更多带宽的新业务，这种趋势数据仍会继续下去。网络通信量的惊人增加使我们认识到企业网络中的设备线路和路由器自身的容量可能无法满足对更多带宽的需求。大量的网络传输要求网络具有高容量线路和能够路由变长并且突发到达的数据分组的路由器。

即使能够，当前的电子IP交换路由器也会难以测量IP传输的增长。光数据分组交换路由器可以克服电子路由器中的困难。具体地，密集波分多路复用(DWDM)技术的出现显著增加了光纤传输系统的理论容量。单根DWDM光纤每秒可以传送超过10万亿位的数据。然而由于多数波长分配方案反映出必须在一个链路的两个方向上对称分配传输容量的过时观念，对这种扩充容量的开发利用经常是非常低效的。

近来的研究表明，因特网内部链路和网络中的典型数据传输模式通常是极不对称的，无论这些链路是属于WDM链路还是典型的传输链路均是如此。例如，在一天的较早时间内，多数传输可能集中在一个方向上(例如从东到西)。而在一天的较晚时间内，会发生完全相反的传输模式。根据一天的周期内的起伏观察到的比例大约为1∶5或1∶3。这些起伏是与时间相关的，并且时间粒度通常以小时甚至是天为单位，其中某些起伏只在更长的时间段内才能发现。由于提供的容量通常是两个方向中的最大需要容量的两倍而不是双向传输的容量总和，因而大量的传输容量没有被利用。

由于在传统传输系统中以对称方式提供容量，系统总是处于在一个方向上使用交换机容量但在另一个方向上闲置交换机容量的状态。这意味着在传输量相对较小时浪费了大量的交换机容量。当前的传输系统不提供可以根据需要以一个非对称方式重新分配浪费的交换机和链路容量以便允许传输容量与两个方向上的实际传输路由匹配的手段。

一个WDM系统通常具有数十甚至数百个理论上可以为两个方向上的传输而分配的数据传输波长。传统的传输系统不能利用一个方向上未充分利用的波长来增加其它可能出现过载的方向上的容量。因而当前的传统传输系统不能弥补一个链路的两个方向之间的数据传输量方面的差异，从而导致在不同时间点上无法充分利用一个或两个业务流方向上的传输容量。

虽然在静态光传输系统(例如光交叉连接)中在某种程度上解决了这个问题，但由于光交换技术的出现要求对波长(信道)资源进行极度动态的分配，这个问题随之变得更加尖锐。实际上，某些光交换技术的效率(即WDM访问技术的阻塞概率)取决于出端口上可用信道的数量。所以一个传输方案分配波长以便允许实现非对称传输模式的传输方案可以在具体的光交换机解决方案和任何普通的交换解决方案中产生显著的效率改进。

当前的传输系统的对称波长分配产生了一种两倍于系统在两个方向中需要的最大容量的容量分配。所以各个方向均被分配了系统可能在任何一个方向上发现的最大容量。在这种方案中，两个方向上的信道通常可能远远没有被充分利用。与之相反，一个可以被动态配置的非对称传输信道(波长)分配可以增加相同数量的信道的传输容量或减少传送指定传输量所需的信道数量。例如，通过分配两个方向的容量总和的方式取代为一个链路分配两倍于两个方向中的最大容量的容量的方式，其中上述容量总和可能小于最大容量的两倍。甚至对于传统的非WDM传输系统也可以带来这种益处。

具体地，在光交换领域(主要是WDM领域)，需要使分组的入阻塞最小化。如果在某处一个系统具有10个可用波长并且有11个需要沿一个链路同时发送的分组，则没有可用于第11个数据分组的容量。第11个数据分组会被缓冲(延迟)，如果没有可用缓冲区或所有可用缓冲区已满，则会被丢弃。所以，可用于系统的波长越多，则在指定链路上可以同时发送的分组就越多。一个链路上的波长资源动态方向管理可以提供一个在指定时间和指定方向上增加一个指定链路上的波长数量的手段，其中在该链路上可以把数据分组移到下一个结点上。通过从一个方向(容量利用不充分)向另一个缺乏容量的方向转移波长可以实现这一手段。当前的传输系统不具有在WDM领域的传输资源提供中反映传输量中实际存在的非对称的能力。