一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵及运行方法
【专利摘要】本发明为一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵及运行方法，光交叉矩阵包括矩阵控制器和n2个相同的波长选择开关，n为2至9的整数，各有1+n2个分插复用端口，分别为输入、出端口和n2-1个互连端口，各波长选择开关一一对接。矩阵控制器与各波长选择开关连接，控制各端口启闭，构成n2向的光交叉矩阵；线卡控制器与矩阵控制器及各波长选择开关通信连接，传输数据。其运行方法为：矩阵控制器按数据包走向，查看相关端口状态，若为闲，建立通信链路；若为忙，比较优先级，对优先级低的广播，忽略本次操作；若本次优先级高，中断当前操作，建立通信链路，传输完成后拆除通信链路。本发明为光信号的处理和交换，减少干扰，提高效率，有利升级。
【专利说明】一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵及运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤通信【技术领域】，具体为基于波长选择开关的一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵及运行方法。
【背景技术】
[0002]光纤通道(Fiber Channel，简称FC)是一种具有高速、大容量、低延迟特点的新一代数据传输技术，用于计算机设备之间数据传输，传输率可以达到I或2Gbps甚至更高。与其它局域网络技术不同，它不仅支持主机一外设的通道连接，还支持主机一主机的网络连接。它支持多种传输速率(133Mb/s到8Gb/s，目前正在发展更高速率)及串行物理传输媒介，包括同轴电缆、双绞线和光纤。光纤通道标准组织专门成立了航空电子分委员会(ANSI FC-AE)，主要研究FC技术如何应用于航空电子领域，目前已经制定了 5种协议规范，FC-AE-1553 是其中一种，另外还有 FC-AE-ASM、FC-AE_FCLP、FC-AE-RDMA 与 FC-AE-VI。光纤通道凭借高带宽、低延迟、低误码率的优异性能开始应用于航空航天高速电子设备互连当中，如 F/A-18E/F、EA-18G、E-2D、F-35、AH-64Apache、B-lB、V22 等。目前光纤通道作为存储局域网在国内外商用领域中已被广泛采用，但光纤通道作为总线协议并提供在航空电子环境下的支持，以FC-AE构建新一代的统一航空电子网络在国内的应用还需要有待进一步发展。
[0003]实现光纤通道技术主要包括带有F端口的光纤通道交换机和N端口的终端设备接口卡两部分组成，其中光纤通道交换机主要包括线卡和交换单元两部分组成，交换单元通常采用以下几种方法:采用集中式处理器和存储器实现、采用交换矩阵的方式多数采取电交叉协议芯片实现、采用多级多平面的多机柜架构式。传统的交换单元实现方式均是采用光电转换后再进行数据交换处理，电子“瓶颈”效果明显，并且光纤通道交换机中使用的电交叉模块由于光电转换的效应极大限制了光纤通道交换机的性能和速度等指标，不利于光纤通道交换机的升级换代。
[0004]目前，基于MEMS、LC或者LCoS等技术波长选择开关技术成熟，比较成熟的商用的1X9的10端口波长选择开关市场应用正如火如荼。一些更高端的I X 16端口或者1X20端口的开关也正在进行市场推广。利用波长选择开关可以组成点对点的光交换矩阵，代替传统的电交换矩阵应用，减少电磁干扰，极大提高光纤通道交换机的工作效率。
[0005]光纤通道技术在总线技术方面的应用，特别是应用在某些苛刻的环境条件下，由于其高速、抗干扰等优异的特性势必成为下一代总线技术。但目前光纤通道交换机中的电交叉矩阵的“电子瓶颈”明显地成为光纤通道技术发展的障碍，尚未见到一种可代替电交叉矩阵的光交叉矩阵。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵，包括矩阵控制器和η2个相同的I Xn2波长选择开关，构成有η2个输入端口和η2个输出端口的η2向的光交叉矩阵。
[0007]本发明的另一目的是设计一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法，矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构，获取数据包走向，查看相关各接收端口状态，根据各端口的忙闲，按数据包的帧结构的优先级，建立通信链路，完成数据传输后，拆除通信链路。
[0008]本发明设计的一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵，所述光纤通道交换机包括线卡控制器和交叉矩阵，所述交叉矩阵为光交叉矩阵，包含矩阵控制器和η2个相同的I X η2波长选择开关，η为2至9的整数，每个I Xη2波长选择开关有1+η2个分插复用端口，其中I个端口作为本光交叉矩阵的单向接收的输入端口，另I个端口作为本光交叉矩阵的单向发送的输出端口，其余η2-1个端口为互连端口，与其它η2-1个波长选择开关的互连端口经光纤一对一地连接。矩阵控制器与各波长选择开关连接，控制波长选择开关各端口的启闭，构成有η2个输入端口和η2个输出端口的η2向的光交叉矩阵；矩阵控制器与光纤通道交换机的线卡控制器通信连接，接收光纤通道交换机系统发送的数据，线卡控制器与各波长选择开关的输入输出端口通信连接，实现数据传输。
[0009]一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法，矩阵控制器收到线卡控制器发送的数据包的帧结构，获取数据包走向，查看相关各互连端口状态，如果端口为闲状态，接通相关端口建立通信链路；如果端口为忙状态，进行优先级比较，若是优先级低的广播，忽略本次操作；若是本次要求数据交换的优先级别高于当前端口正在进行的操作，中断当前端口正在进行的操作，接通相关端口建立通信链路，进行数据传输；数据传输完成后，拆除通信链路。
[0010]本发明光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实现η2向中某向i同时向其它n2-l向传输信号，即进行广播操作的方法如下:
[0011]矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构获得i向信号要同时向本光交叉矩阵的其它方向发送数据，即进行广播，矩阵控制器查看波长选择开关i与本光交叉矩阵的其它波长选择开关互连端口的状态；如果端口为闲状态，则控制波长选择开关i与其它波长选择开关互连的端口接通，建立通信链路，配置波长选择开关i分配波长，波长选择开关i接收的广播信号按n2-l种不同波长、经光纤互连的端口，发送至其它波长选择开关，由其它波长选择开关的输出端口送出。广播结束后撤销波长选择开关i与其它波长选择开关互连的通信链路。如果选择开关i与其它波长选择开关互连的端口中有一个或数个为忙状态，因广播操作指令的优先级较低，忽略对于忙状态端口的本次广播操作。
[0012]本发明光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实现η2向中某向i向其它n2-l向中的j向传输信号，即进行线路交换操作的方法如下:
[0013]矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构获得i向信号要向本光交叉矩阵的j向发送数据，即进行线路交换，矩阵控制器查看波长选择开关i与波长选择开关j互连端口的状态；如果端口为闲状态，则控制波长选择开关i与波长选择开关j互连的端口接通，建立通信链路，配置波长选择开关i分配波长，波长选择开关i接收的输入信号按该波长、经光纤互连的端口，发送至波长选择开关j，由其输出端口送出。广播结束后撤销波长选择开关i与波长选择开关j互连的通信链路。如果波长选择开关i与波长选择开关j互连的端口为忙状态，矩阵控制器进行优先级比较，如果本次要求线路交换的优先级别高于当前端口正在进行的操作，中断当前端口正在进行的操作，保护现场，接通i j互连端口建立通信链路，进行数据传输；数据传输完成后，拆除通信链路；再恢复到中断前的现场，继续工作。如果本次要求线路交换的优先级别低于当前端口正在进行的操作，矩阵控制器向光纤通道交换机反馈线路忙，进入等待状态，待i j互连端口为空闲状态，接通i j互连端口建立通信链路，进行本次线路交换的数据传输，数据传输完成后，拆除通信链路。
[0014]与现有技术相比，本发明一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵及运行方法优点是:1、本光交叉矩阵用作光纤通道交换机的交换单元，以光的形式处理信息，相比传统的采用光电转换后再进行数据交换处理的电交叉矩阵的交换单元，提高了光纤通道交换机的电磁兼容性，，减少电磁干扰，并克服电光转换而带来的电子“瓶颈”问题；2、本光交叉矩阵直接进行光信号的处理和交换，提高了光纤通道交换机的性能和速度等指标，极大地提高了光纤通道交换机的工作效率；3、构成光交叉矩阵的波长选择开关技术成熟，1X9的10端口波长选择开关已有成熟的商用市场，一些更高端的I X 16端口或者I X 20端口的开关也已在市场上出现，便于本发明的推广应用；4、光交叉矩阵有利于光纤通道交换机进一步升级换代，且可节约升级成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本光纤通道交换机中的光交叉矩阵实施例4向全光交换矩阵4个1X4波长选择开关的连接结构示意图；
[0016]图2为图1所示实施例光交换矩阵在光纤通道交换机中的连接架构示意图；
[0017]图3本光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实施例矩阵控制器的广播操作流程图；
[0018]图4本光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实施例矩阵控制器的线路交换操作流程图。
【具体实施方式】
[0019]光纤通道交换机中的光交叉矩阵实施例
[0020]本光纤通道交换机中的光交叉矩阵实施例为四向光交叉矩阵，包括矩阵控制器和4个相同的I X 4波长选择开关WSSA、B、C、D，，每个I X 4波长选择开关WSS有5个分插复用端口，其中I个端口作为本光交叉矩阵的单向接收的输入端口，另I个端口作为本光交叉矩阵的单向发送的输出端口，其余3个端口为互连端口，与其它3个波长选择开关的互连端口经光纤一对一地连接。4个1X4波长选择开关的连接如图1所示。如图2所示，矩阵控制器与各波长选择开关连接，控制波长选择开关WSS各端口的启闭，构成有4个输入端口和4个输出端口的A、B、C、D4向的光交叉矩阵。矩阵控制器与光纤通道交换机的线卡控制器通信连接，接收光纤通道交换机发送的数据，线卡控制器与各波长选择开关的输入输出端口通信连接，实现数据传输。
[0021]按本实施例相同的连接方式，矩阵控制器连接9个1X9波长选择开关，构成有9个输入端口和9个输出端口的光交叉矩阵。矩阵控制器连接16个I X 16波长选择开关，构成有16个输入端口和16个输出端口的光交叉矩阵。
[0022]光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实施例[0023]本例采用上述光纤通道交换机中的光交叉矩阵实施例的四向光交叉矩阵。
[0024]本例光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实现4向中A向同时向其它B、C、D向传输信号，即进行广播操作的方法中矩阵控制器的运行如图3所示，具体如下:
[0025]矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构获得A向信号要同时向本光交叉矩阵的B、C、D方向发送数据，即进行广播，矩阵控制器查看波长选择开关A与本光交叉矩阵的B、C、D波长选择开关互连端口的状态；如果各端口均为闲状态，则控制波长选择开关A与B、C、D波长选择开关互连的端口接通，建立通信链路，配置波长选择开关A分配波长，波长选择开关A接收的广播信号按3种不同波长、经光纤互连的端口，发送至B、C、D波长选择开关，由B、C、D波长选择开关的输出端口送出。广播结束后撤销波长选择开关A与B、C、D波长选择开关互连的通信链路。如果选择开关A与B、C、D波长选择开关互连的端口中有一个或数个为忙状态，因广播操作指令的优先级较低，忽略对于忙状态端口的本次广播操作。
[0026]本例光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法实现4向中的A向向B向传输信号，即进行线路交换操作的方法中矩阵控制器的运行如图4所示，具体如下:
[0027]矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构获得A向信号要向本光交叉矩阵的B向发送数据，即进行线路交换，矩阵控制器查看波长选择开关A与波长选择开关B互连端口的状态；如果端口为闲状态，则控制波长选择开关A与波长选择开关B互连的端口接通，建立通信链路，配置波长选择开关A分配波长，波长选择开关A接收的输入信号按该波长、经AB光纤互连的端口，发送至波长选择开关B，由其输出端口送出。广播结束后撤销波长选择开关A与波长选择开关B互连的通信链路。如果波长选择开关A与波长选择开关B互连的端口为忙状态，矩阵控制器进行优先级比较，如果本次要求线路交换的优先级别高于当前端口正在进行的操作，中断当前端口正在进行的操作，保护现场，接通AB互连端口建立通信链路，进行数据传输；数据传输完成后，拆除通信链路；再恢复到中断前的现场，继续工作。如果本次要求线路交换的优先级别低于当前端口正在进行的操作，矩阵控制器向光纤通道交换机反馈线路忙，进入等待状态，待AB互连端口为空闲状态，接通AB互连端口建立通信链路，进行本次线路交换的数据传输，数据传输完成后，拆除AB互连端口间的通信链路。
[0028]上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵，所述光纤通道交换机包括线卡控制器和交叉矩阵，其特征在于: 所述交叉矩阵为光交叉矩阵，包括矩阵控制器和η2个相同的IXn2波长选择开关，η为2至9的整数，每个I Xη2波长选择开关有1+η2个分插复用端口，其中I个端口作为本光交叉矩阵的单向接收的输入端口，另I个端口作为本光交叉矩阵的单向发送的输出端口，其余η2-1个端口为互连端口，与其它η2-1个波长选择开关的互连端口经光纤一对一地连接；矩阵控制器与各波长选择开关连接，控制波长选择开关各端口的启闭，构成有η2个输入端口和η2个输出端口的η2向的光交叉矩阵；矩阵控制器与光纤通道交换机的线卡控制器通信连接，线卡控制器与各波长选择开关的输入输出端口通信连接。
2.根据权利要求1所述的光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法，其特征在于: 所述矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构，获取数据包走向，查看相关各互连端口状态，如果端口为闲状态，接通相关端口建立通信链路；如果端口为忙状态，进行优先级比较，若是优先级低的广播，忽略本次操作；若是本次要求数据交换的优先级别高于当前端口正在进行的操作，中断当前端口正在进行的操作，接通相关端口建立通信链路，进行数据传输；数据传输完成后，拆除通信链路。
3.根据权利要求2所述的光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法，其特征在于: 实现η2向中某向i同时向其它n2-l向传输信号，即进行广播操作的方法如下: 矩阵控制器从线卡控制 器收到的数据包帧结构获得i向信号要同时向本光交叉矩阵的其它方向发送数据，即进行广播，矩阵控制器查看波长选择开关i与本光交叉矩阵的其它波长选择开关互连端口的状态；如果端口为闲状态，则控制波长选择开关i与其它波长选择开关互连的端口接通，建立通信链路，配置波长选择开关i分配波长，波长选择开关i接收的广播信号按n2-l种不同波长、经光纤互连的端口，发送至其它波长选择开关，由其它波长选择开关的输出端口送出；广播结束后撤销波长选择开关i与其它波长选择开关互连的通信链路；如果选择开关i与其它波长选择开关互连的端口中有一个或数个为忙状态，忽略对于忙状态端口的本次广播操作。
4.根据权利要求2所述的光纤通道交换机中的光交叉矩阵的运行方法，其特征在于: 实现η2向中某向i向其它n2-l向中的j向传输信号，即进行线路交换操作的方法如下: 矩阵控制器从线卡控制器收到的数据包帧结构获得i向信号要向本光交叉矩阵的j向发送数据，即进行线路交换，矩阵控制器查看波长选择开关i与波长选择开关j互连端口的状态；如果端口为闲状态，则控制波长选择开关i与波长选择开关j互连的端口接通，建立通信链路，配置波长选择开关i分配波长，波长选择开关i接收的输入信号按该波长、经光纤互连的端口，发送至波长选择开关j，由其输出端口送出；广播结束后撤销波长选择开关i与波长选择开关j互连的通信链路；如果波长选择开关i与波长选择开关j互连的端口为忙状态，矩阵控制器进行优先级比较，如果本次要求线路交换的优先级别高于当前端口正在进行的操作，中断当前端口正在进行的操作，保护现场，接通i j互连端口建立通信链路，进行数据传输；数据传输完成后，拆除通信链路；再恢复到中断前的现场，继续工作；如果本次要求线路交换的优先级别低于当前端口正在进行的操作，矩阵控制器向光纤通道交换机反馈线路忙，进入等待状态，待i j互连端口为空闲状态，接通i j互连端口建立通信链路，进行本次线路交换的数据 传输，数据传输完成后，拆除通信链路。
【文档编号】H04Q11/00GK103795469SQ201410068736
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】张明宇, 刘志强, 覃波, 龚焕星, 黄誉 申请人:中国电子科技集团公司第三十四研究所, 桂林大为通信技术公司, 桂林信通科技有限公司, 桂林聚联科技有限公司