[发明专利]一种基于负载选择的OPS节点光缓存装置及缓存方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，具体涉及一种用于光分组交换核心节点的光缓 存装置。

技术背景

光分组交换OPS(Optical packet switching)是近年来兴起的一种新型 交换技术，它结合了电子式分组技术和光交换技术的特点，支持灵活的、任 意小粒度的分组级交换，被业界认为是未来解决网络光/电/光信息瓶颈问题 的最理想交换方式。在OPS网络中，当同一波长的多个分组同时需要从中间 节点的同一端口输出时，就会发生竞争，而以IP业务为主的Internet网络 中分组突发性很大，则业务在OPS网络核心节点中发生竞争的概率也更大。 常用的竞争解决方案主要有三种，即光纤延迟线(FDL)缓存、波长转换和偏 射路由方案，它们分别在时间域上、波长域上和空间域上解决竞争问题，由 于波长转换器尚未成熟，而偏射路由仅适合特定的格形网络，因此，FDL缓存 是目前被容易实现和最常用的光域缓存技术。由于FDL不能提供随机接入存 储，OPS节点的FDL架构和控制机制还有待进一步研究，以提高有限数目FDL 缓存效率和竞争解决的性能。

在现有的FDL解决光分组竞争结构中，将FDL配置在OPS输入节点处的缓存 有队头阻塞和解决竞争的性能较差的问题；FDL配置在节点输出的缓存解决分 组竞争性能较好，但存在节点内部需要加速和需求FDL数目较大的问题；FDL 配置在输出-输入节点间的反馈共享和输出式共享缓存降低了需求FDL数目， 但光信号存在多次循环损耗和降低信噪比的风险。因此，研究新型的FDL配置 结构和控制策略，本发明结合输出缓存和共享反馈缓存的优点，使有限数目 FDL的竞争解决能力和FDL利用率提高，减小OPS节点体积和提高OPS性能是OPS 实现极迫切的现实问题。

发明内容

针对现有的光分组交换OPS节点配置光纤延迟线FDL缓存解决分组竞争存 在体积庞大、FDL离散的缓存粒度使其利用率不高、OPS在业务大负载时竞争 解决能力下降的缺陷，本发明设计了一种基于负载选择输出/反馈共享式FDL 缓存的装置和控制方法。

本发明设计一种基于负载选择的OPS节点光缓存装置，该装置包括：光复 用器/解复用器、光开关、光分路器/合路器、简并式配置的基于负载选择的 输出/反馈共享式FDL模块、分段共享式输出FDL缓存模块和交换控制模块。其 中，输出/反馈共享式FDL模块的N个端口共享M根光纤延迟线FDL，OPS节点的 输出通过交换控制模块连接光复用器，由光复用器与输出/反馈共享式FDL模 块输入端相连，输出/反馈共享式FDL模块输出端通过光纤延迟线连接光开关， 光开关的输出端1连接光解复用器，并通过光合路器与OPS节点的多个输出端 口合路；光开关的输出端2分别反馈连接OPS节点的输入端口，交换控制模块 根据到达业务负载值是否超过阈值决定选择光开关输出端1或2连通；交换控 制模块的部分输出连接分段共享式输出FDL缓存模块。

输出/反馈共享式FDL模块有M个输入/输出端口提供D，2D，3D，…，MD的时 间延迟粒度，输出/反馈共享式FDL模块的M个输出端口通过光开关与OPS节点 输入的扩展M个输入端口连接或通过光解复用器与OPS节点输出端口的光合路 器连接，作为输出容量缓存扩展模块或反馈竞争解决模块使用。

OPS节点统计到达业务的负载值，当业务负载低于设置阈值时，缓存输出 线上的光开关通过解复用器连通OPS节点相应的输出端口，与输出端配置的分 段共享式FDL缓存器复用，扩展端口的输出缓存容量；当到达OPS节点的业务 负载大于等于阈值时，缓存输出线上的光开关连接OPS节点交换控制模块输入 端的M个扩展端口，输出/反馈共享式FDL模块作为反馈共享缓存器使用，允许 分组多次循环进入反馈缓存模块起着更好的分组竞争解决作用。同时，OPS节 点还配置有N个输入/输出端口，通过交换控制模块在每个输出端口选择一根 光纤，将每根光纤平均分成B段(输出端口缓存深度)，每段的单位时间延迟 为D，每段上一级的光纤就可以共享其下一级的所有光纤，实现了每个输出端 口配置容量为BD(即缓存深度为B倍的时间单位延迟)的分段共享式FDL缓存。

该装置充分实现单个端口上光纤延迟线的共享，且B+M≤N(其中，B是输 出端口缓存深度，M是输出/反馈共享式FDL模块的端口数，N是OPS节点输入/ 输出端口数)。通过与输出FDL缓存对比，本发明分段式共享输出缓存所需要 的FDL数目明显减少。