[发明专利]用于多级光突发交换系统的控制层和方法

说明书

发明领域

本发明描述了用于基于分布式突发光交换机的大容量分组交换架构的构建的方法和系统。具体而言，本发明涉及供允许光突发交换闭路环形网络之间的互连的交换架构使用的控制层。

发明背景

光突发交换可在无界光学介质格式或有界光学介质格式中使用。无界光学介质是其中一组任意地网状结构互连的光交叉连接提供光纤传输路径基础设施的光学介质，其中光突发通过该光纤传输路径基础设施在分布遍及该网状结构各处的源和目的地之间传播。

在有界光学介质格式中，该光传输基础设施是闭路的以提供受约束的传输路径，一般是光纤环，其中跨该受约束的传输路径来在源和目的地之间在无需中介光交叉连接的情况下实现直接连通性是可行的。在前者的无界情形中，光突发必须通过光路径网状结构来路由，并且被调度成确保诸突发不在该网络的任何一点处发生冲突。在后者的有界情形中，诸突发仅需要被调度即可，因为路由是沿着在所有源和所有目的地之间共享的单个传输介质的径直传播。

本发明涉及该有界光突发交换系统格式。在此为一系列源-目的地对提供接入以从共享光传输介质卸下光突发和向该共享光传输介质插入光突发。通过使用单个连续光纤环来将一组光突发源-目的地对连接在一起来提供此方面的一示例，其中该单个连续光纤环具有为每个对提供卸下和插入点的分接点（tappoint）。此布置提供任何源可藉以向任何目的地传送的手段。每个源必须精确地安排其在每个光信道处的突发传输的时间以确保它将不影响尝试在相同光信道上传送的任何源或与其发生冲突。这些光信道由用于光传输的波长来定义。调度被用来确保没有冲突发生并且用来确保系统上的每个源具有通过该光传输介质对每个目的地的公平接入，并且确保每个目的地被给予通过该光传输介质对每个源的公平连通性。

该系统还提供传入服务流藉以被排队并且然后跨该介质各自被传送到其分别的目的地的手段。复用的服务流可在源处出现，所以该系统的服务管理方面分用这些服务流并且然后将它们复用到诸队列中用于向正确目的地传输。该调度系统移除排队的服务信息并且将此信息以突发格式跨该介质向其在该系统上的目的地端口传送。

当这些传入服务流是以太网的流时，该光突发交换系统提供分布式以太网交换。在旧式以太网交换技术下，网络是通过使用光传输技术互连以太网交换机来创建的。在此这些交换节点提供一些客户端端口，而其他端口被保留用于互连交换节点。此布置的问题在于网络所有者必须将该网络的交换层与该网络的传输层分开地进行工程实现。分布式以太网交换通过将该光突发交换层用作传输层和交换结构（fabric）两者来克服该问题。此简化为承运商提供了围绕该闭路光纤介质的诸端口之间的帧级直接光转发。使用了此类分布式交换系统，交换级的数目也得以最小化，这减小了通过该网络的固有等待时间并且简化了置备和管理通过该网络的诸流所需的控制面开销。

然而该基于光突发交换的分布式交换的缺陷在于，该突发介质是闭路的并且因此在容量上固有地受限。该系统的容量由光源调制器的传输比特率和能得到支持的光信道的数目来设定。例如，有80个可能的有效波长的10Gb/秒光线路速率将标称地比例换算成800Gb/秒。该标称容量不是可完全实现的，因为具有现实时间调度的该光突发交换系统将显现出83%左右的交换结构效率。更大规模的网络可通过在固定光连接上互连分布式以太网交换机来创建，但是尽管相较于由固定光线路来互连的旧式交换机而言这样减少了交换级的数目，但是其仍然承袭了控制面管理以及个体帧的多跳的负担。

最终因此，从光突发交换系统构建的该分布式以太网交换由于诸突发不能延伸到该闭路光介质之外这一事实而在规模上受到限制。无界光突发交换系统能够比例缩放到大得多的理论极限，但难以商用地构建。尽管有界光突发系统是实际可行的，但是其在规模上有由在该闭路介质上可能实现的频谱效率设定的限制。