多跳光通信网络的制作方法

专利名称：多跳光通信网络的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及光通信网络，例如时域波长交织网络。
背景技术：
图1示意性示出示例性传统时域波长交织网络(TWIN )10。TWIN 10包括无源光网络(PON) 12,其物理地交互连接多个边节点14。 PON 12具有多个内部节点16。每一内部节点16具有光交叉连接 (OXC)，其被配置为仅基于波长无源地路由多个光传输光纤18之 间的光通信。每一边节点14包括波长可调谐光收发机(未示出)。因 此，边节点14充当用于TWIN的端用户之间承载的光通信的源和目 的地。
在TWIN 10中，每一波长信道^皮唯一地分配给边节点14中的一 个，以用于接收光通信。于是，源边节点14通过简单地在已经被分配 给期望的边节点14的波长信道上将光通信发送到PON 12来将光通信 发送到期望的边节点14。 PON 12仅基于光通信的波长将光通信路由 到期望的目的地边节点14。为了发送到第二目的地边节点14，源边节 点14简单地将其光收发机的传输波长重置为已经被分配给第二目的 地边节点14的波长信道。
因此，PON 12自动处理光通信的路由。也就是说，光通信无需 标记或地址头来启用路由。波长单独确保光通信中的一个将被路由到 期望的目的地边节点14。
为此，PON 12没有用于支持在其内部节点16緩冲光通信的硬件。 内部节点16自动地并且立即地朝向光通信的目的地节点来路由所接 收的光通信。此外，PON 12的OXC可以同时路由多个光通信，从而 不同光通信之间的碰撞不导致PON 12的内部节点16的信息损失。具 体地说，两个光通信之间的碰撞将导致在目的地边节点14中的一个的 碰撞。因此，将光通信调度为在目的地边节点14没有重叠的到达时间 典型地避免了这样的碰撞。
具体地说，PON 12实现有向树的拓朴，其中，每一边节点14是 对应的树中的一个的根。每一有向树经由关联的内部节点16将所接收 的光通信路由到树的根，即目的地边节点14。在这样的拓朴中，光通 信之间的拥塞出现在目的地边节点14。为了减少这样的目的地拥塞， 源边节点14作为突发和交织突发将光通信的传输调度到不同的目的 地边节点。

发明内容
将接收波长信道分配给单个边节点把边节点的数量限制为可用 波长信道的数量。在此，TWIN的各种实施例将接收波长信道分配给 多于一个的边节点。因此，TWIN具有比波长信道的可用数量多的边 节点。这样的配置可以使得能够缩放边节点的数量，而无需增加可用 波长信道的数量的高成本。
一个实施例表征一种装置。该装置包括时域波长交织光网络， 用于连接多个边节点。所述边节点中的每一个被配置为在关联的波长 信道上从边节点中的其它边节点接收光通信。所述边节点的数量大于 所述波长信道的数量。
第二实施例还表征一种装置，其包括光网络和由所述光网络交 互连接的多个边节点。每一边节点具有关联的波长信道。所述光网络 被配置为响应于通信处于与所述边节点的目的地关联的波长信道上， 将光通信从边节点中的一些源边节点路由到边节点中的目的地边节 点。所述边节点的数量大于所述波长信道的数量。
第三实施例表征一种在TWIN上发送通信的方法。该方法包括 基于通信的载波波长执行第一通信路由，以经由TWIN的光网络将所 述通信从源节点路由到第二节点。该方法包括根据所述光通信中承 载的路由数据来确定所述第二节点是否是所述通信的目的地。所述路 由数据是对所述光网络中的通信的波长信道的辅助信息。该方法包括 响应于确定所述第二节点不是所述通信的目的地来执行第二通信路 由，以经由所述TWIN的光网络将所述光通信从所述第二节点路由到 第三节点。


通过附图和以下描述更充分地描述各种示例性实施例。然而，本 发明可以以各种形式来实施，而不限于具体实施方式
和附图中的描述 的实施例。
图1示出传统时域交织网络(TWIN); 图2示出TWIN的示例性实施例； 图3示出图2的TWIN的内部节点的示例性配置； 图4示出图2的TWIN的边节点中的一个； 图5示出图2所示的TWIN的特定实施例的光通道； 图6示出与图5所示的TWIN的特定实施例关联的虚拟拓朴； 图7是在所连接的TWIN (例如图2的TWIN )上发送通信的方 法的流程图8示出颜色合并处理如何变换示例性流量矩阵； 图9a示出显示示例性TWIN中的颜色路由的有向图； 图9b示出与图9a的TWIN关联的辅助示图的部分。 在附图和文本中，相同的标号表示具有相似功能的元件。
具体实施例方式
在此，为了筒单，我们有时使用颜色来指代波长。颜色可以指代 可见光、红外光或紫外光的波长。参见图2，示例性TWIN IO，包括无源光网络(PON) 12，以及由 PON 12，交互连接的多个边节点14，。 PON 12，仅基于光通信的波长无 源地路由边节点14，之间的光通信。PON 12，包括光纤传输通道18，和 内部节点16，。每一边节点14，具有多信道光收发机，用于发送和接收 光通信。
图3示意性地示出通过图2所示的TWIN IO，的示例性内部节点 16，如何变换光通道X、 Y和Z。示例性内部节点16，基于波长无源地 路由光端口 A、 B、 C和D之间的光通信的光。端口 A、 B、 C和D 中的每一个连接到成对输入和输出光纤传输通道18，，光纤传输通道 18，又连接到其它内部或边节点14，(未示出)。对于连接到边节点14， 的光端口 A-D中的光端口，示例性内部节点16，运行为光分插复用器 (OADM)。对于连接到其它边节点14，的光端口 A-D中的光端口， 示例性内部节点16，运行为光交叉连接(OXC)。
内部节点16，可以合并到来的光通道(例如光通道X和Y)，其 承载相同波长的光。然而，内部节点16，不分割到来的光通道，从而 所接收的一个波长的光被指向给TWIN IO，中的多于一个的输出光端 口 。例如，在光通道R和潜在光通道S之间分割光通道Z是被禁止的。
图4示意性地示出图2的边节点14，中的示例性的一个。示例性 边节点14，包括波长可调谐光发射机Tx、固定波长光接收机Rx以及 电交换机(SW ),电交换机将光接收机Rx连接到光发射机Tx和一 个或多个端用户(EU)。光发射机Tx可调谐为在分配给边节点14， 中的邻近边节点的波长信道上发送光。在此，所选择的边节点的邻近 边节点是可以经由PON 12，从所选择的边节点的光发射机Tx直接接 收光通信的其它边节点。光接收机Rx被配置为在分配给关联的边节 点14，的单个波长信道接收光通信。电交换机(SW)以电的方式将所 接收的通信从接收机Rx路由到本地端用户(EU)中的一个或多个或 本地发射机Tx。也就是说，电交换机SW在从光到电形式的转换之后 执行通信的本地路由。电交换机SW基于来自所接收的通信的辅助路 由数据(即附加到所接收的光通信的波长信道的数据)来进行这种本 地路由判决。辅助路由数据确定本地边节点是最终目的地还是仅是用 于特定通信的中间边节点。
再次参见图2， PON 12，仅基于其中的光通信的波长信道将光通 信无源地路由到边节点14，。然而。在TWIN IO，中，多个边节点14， 被分配相同波长。也就是说，TWIN IO，具有比可用波长信道更多的边 节点14，。为此，边节点14，中的一个或多个不能够仅经由由PON 12， 执行的光路由来与边节点14，中的其它边节点直接通信。
反之，在TWIN10，中，源边节点14，可以经由PON 12，将光通信 仅直接发送到关联的一組"邻近，，边节点14，。在此，这样的经由PON 的直接全光传输被称为单跳传输。源边节点14，经由一个或多个中间 边节点14，(即经由多跳传输)将通信间接发送到TWIN的其它边节 点14，。中间边节点14，运行为单跳光通信的目的地和多跳光通信的网 关。作为网关，中间边节点14，重传所接收的光通信，从而这样的通 信可以通过PON 12，执4亍一个或多个其它跳。这样添加的跳将所述通 信路由到不是原始源边节点14，的邻近边节点的边节点14，。在第二跳 或更高跳期间，光通信可以处于与原始光通信相同的波长信道或不同 的波长信道。具体地说，在第二跳期间的通信的波长取决于目的地边 节点12，的波长分配而不是原始光通信的波长信道。
在TWIN的各个实施例中，在到达通信的最终目的地边节点之 前，通信可以在TWIN的PON上进行一跳、两跳或多跳。在TWIN 的PON交互连接边节点的同时，PON自身可以连接或可以不连接。
图5示出与图2所示的TWIN IO，的特定实施例的单跳关联的光 通道。在该特定实施例中，每一边节点14，(即为了方便以1、 2、 3 和4来标记)在两个波长信道(即分别被称为红色和蓝色的信道)上 发送光通信。在该特定实施例中，边节点l和3被分配目的地颜色蓝 色，边节点2和4净皮分配目的地颜色红色。对于这些颜色分配，图5 以实线和虛线分别示出红光和蓝光的单跳光通道。对于这一组单跳光 通道，由各组节点{3，4}、 {3，4}、 {1，2}和{2,3}给出边节点1、 2、 3和4 的邻近边节点。于是，如果分别从各组{3，4}、 {3}、 {1，2}和{3}选择中
间边节点，则以下的通信的两跳传输是可能的从边节点l到边节点 2、从边节点2到边节点1、从边节点3到边节点4、从边节点4到边 节点1。
响应于从PON 12，接收光通信，所述一组中间边节点14，选择性 地运行为网关或目的地。为此，边节点14，支持选择/交换功能，其输 出取决于所接收的光通信的形式，例如由图4的智能电交换机(SW) 执行的功能。具体地说，光通信承栽由中间边节点14，使用的辅助路 由数据，用于判断是运行为网关节点还是目的地节点，即将通信下路 到本地端用户。因为当可用波长信道的数量小于可用目的地的数量时， 通信的波长信道并不唯一确定通信的目的地，所以需要辅助路由数据。
光通信可以承载辅助路由数据作为头或时间脉冲序列。辅助路由 数据可以包括将要横穿的(即，由原始源边节点14，所确定的)中间 边节点14，的整个序列。在替换中，辅助路由数据可以仅包括最终目 的地边节点14，的标识或最终目的地和原始源边节点14，的标识。中间 边节点14，具有智能电路，用于读取辅助路由数据，从所述数据确定 下一跳的形式，并将表示下一接收边节点14，的标识的数据发送到本 地光发射机。本地光发射机通过PON 12，在适合于下一跳的波长信道 上使用表示下一接收边节点14，的标识的数据来将通信重新转换为光 形式。
TWIN具有由网络的单跳结构所定义的虚拟拓朴。在此，虚拟拓 朴是形成在TWIN的边节点上的有向弧的图。当且仅当边节点"a，，可 以经由单跳将光通信发送到边节点"b，，时，该图包括从边节点"a，，到边 节点"b"的有向弧。
传统TWIN的虛拟拓朴是全连通有向图，其中， 一对反向弧连接 每一对边节点，这是因为这样的TWIN的任意边节点可以通过单跳用 光来将通信发送到任意其它边节点。反之，在此的TWIN的实施例不 具有全连通虚拟拓朴，这是因为它们具有多于可用波长信道的数量的 边节点。由于它们具有多于波长信道的边节点，所以给定的边节点不 能经由单跳处理将通信至少发送到一个其它边节点。非全连通虚拟拓
朴的示例是图5的TWIN的拓朴，图6示出这种非全连通虛拟拓朴。 虽然以上描述已经被限制为TWIN的特定实施例，但本发明倾向 于包括其它实施例。例如，PON可以具有不同数量的内部节点和/或 光纤通道、带有不同数量端口的内部节点、不同的物理拓朴和在内部 节点的不同的路由配置。此外，边节点可以具有不同的波长信道分配 和/或带有不同数量的可用波长信道的光收发机。此外，TWIN可以被 配置为实现不同的虚拟拓朴。
图7示出在所连接的网络上发送通信的方法30。网络的示例包括 图2的TWIN IO，以及其它网络，所述其它网络包括PON和由所述 PON交互连接的一组边节点，其中，边节点中的一个或多个运行为 PON的网关。
方法30包括仅基于通信的栽波波长从源节点到第二节点经由 光网络(例如TWIN)执行通信的第一路由(步骤32)。方法32包 括在第二节点确定通信的目的地节点是否是所述第二节点(步骤 34)。所述确定步骤包括读取并分析光通信中所承载的路由数据。 所读取的路由数据是对光网络中的所接收的光通信的波长信道的辅助 信息。方法30包括响应于确定所述第二节点不是通信的目的地，经 由光网络执行从所述第二节点到第三节点的通信的第二路由(步骤 36)。在所述第二路由步骤中，光网络仅基于通信的载波波长对通信 进行路由，所述栽波波长可以与在第二节点原始接收的光通信的载波 波长相同或不同。所述执行第二路由的步骤可以包括响应于确定所 述第二节点是通信的目的地，将通信下路到直接连接到所述第二节点
的边节点。
在TWIN的各个实施例中，由中间边节点接收通信的处理可能需 要比在PON上通过单跳的通信的光路由更多的时间和/或成本更高。 因此，有可能通过将TWIN配置为近似地最大化其中的单跳吞吐量来 增加总吞p土量和/或减少总成本。
按基于给定流量矩阵近似地最大化单跳吞吐量的方式， 一些方法 可用于设计TWIN的配置。在流量矩阵T中，元素Ta,b定义从源边节
点"a"到目的地边节点"b"承载的流量。各种设计方法产生了考虑给定 物理架构(即PON的物理拓朴)以及PON和边节点之间的连接的配 置。各种方法涉及执行用于配置内部节点的OXC和OADM的一些步
用于设计TWIN的各种方法涉及执行颜色分配步骤(I)、树设 计步骤(II)以及流路由步骤(III)。颜色分配步骤涉及将目的地波 长信道或颜色分配给TWIN每一边节点。树设计步骤涉及确定可与给 定物理架构兼容的虛拟拓朴。具体地说，这涉及配置PON的OXC和 OADM，以定义其中的物理光通道并固定虚拟拓朴。流路由步骤涉及 确定如何将流量流路由到由树设计步骤所产生的虚拟拓朴。流路由步 骤确定将如何在各个中间边节点之间分配流量。
I.颜色分配
颜色分配步骤将W个目的地波长信道(即颜色)分配给N个边 节点，其中，W和N由物理架构来定义，并且3\>\￥。按近似地最大 化由给定流量矩阵T所定义的单跳吞吐量的方式来执行颜色分配。也 就是说，颜色分配步骤近似地最大化<§,"，其中，仅对与虛拟拓朴中 的有向弧对应的节点对U， b)求和。单跳吞吐量的最大化经受两个 约束。第一个约束是每一边节点仅可以通过光将通信流量发送到多 达W个邻近边节点。因此，在每一流量矩阵的行中，不多于W的元 素将获得来自单跳流量的贡献。第二个约束是所选择的边节点的W 个邻近边节点必须被分配不同目的地颜色。因此，通过将目的地颜色 与流量矩阵的列关联可见仅用于每一列颜色的流量矩阵的行中的一 个条目将获得单跳流量贡献。
存在用于实现颜色分配步骤的一些算法。
在一种算法中，通过颜色合并处理来产生颜色分配。通过以下方 式来启动颜色合并处理将唯一颜色分配给流量矩阵的每一列并且其 后以成对方式来合并列颜色。每一合并器被选择，从而产生单跳吞吐 量的最小后续损失。列颜色合并器导致吞吐量损失，这是因为每一源 边节点可以仅通过光来发送到给定颜色的一个边节点。因此，对于流 量矩阵的每一行，两个列颜色的合并器需要颜色被合并的列的元素中 的一个获得零单跳流量贡献。选择将要合并的列颜色，以最小化单跳 流量贡献中的这样的损失。对于其它对列颜色迭代合并处理，直到仅
剩下w个列颜色。于是，列的剩余颜色将目的地颜色的分配提供给关
联的边节点。
图8示出对流量矩阵的单跳贡献的演进作为用于具有5个边节点 和三个波长信道(即颜色)的TWIN的处理颜色合并处理过程。在该 处理中，流量矩阵T的列被初始地分配目的地颜色红色(R)、白 色(W)、蓝色(B)、绿色(G)和黄色(Y)。在第一迭代中，该 处理选择合并列4和2的列颜色，从而列2和4携带颜色标记W。列 颜色合并器的这种选择导致吞吐量的最小后续损失。合并列2和4的 颜色还需要按最小化单跳吞吐量的后续损失的方式来将每一行的条目 设置为"0"。在第二迭代中，该处理选择合并列3以及列2和4的列颜 色，从而列2-4携带颜色标记W。列颜色合并器的这种选择导致吞吐 量的下一最低后续损失。合并列2、 3和4的颜色还需要按最小化单跳
吞吐量的后续损失的方式来将每一行的条目设置为"o，，。在所述第二迭
代之后，因为仅剩下三个颜色，所以停止处理。从得到的列颜色分配 中，用于边节点l、 2、 3、 4和5的目的地颜色分配分别被找到为R、 W、 W、 W和Y。
在第二种颜色分配算法中，整数线性编程算法产生边节点的颜色 分配。线性编程算法使用任意传统方法来最大化
<formula>formula see original document page 12</formula>
经受约束
<formula>formula see original document page 12</formula>。
在此，Q是交叉连接矩阵，11\是关于虚拟拓朴的有向树的二进制变量，
所述虚拟拓朴的根是边节点"b", Yk( a， b )是从边节点"a"到边节点"b" 的有向弧的特征函数，W是一组波长信道，V是物理TWIN拓朴的边节点集合。如果物理光通道从边节点"a"到达边节点"b"，则Q，ab等于 "1"，反之则等于"O"。如果虚拟拓朴的边节点"b"被分配目的地颜色 "k，，，则二进制变量ukb等于"l"，反之则等于"O"。如果存在从边节点
"a，，到边节点"b"的虚拟拓朴的有向弧被配置为携带颜色"k"，则函数Yk (a， b)等于"l"，反之则等于"O"。
II.树设计
树设计步骤涉及基于对于边节点的先前的目的地颜色的分配来 选择给定物理架构的有向光通道。在有向树中，每一目的地边节点是 树叶为可以通过光发送到目的地边节点的边节点的树的根。有向树的 分支是从叶子到根的通过物理架构的光通道。随着分支逼近根，各个 分支可以合并到一起。对于每一标记了颜色的目的地边节点，树设计 步骤通过将物理节点添加到根为目的地边节点的树来构建标记了颜色 的有向树。树设计阶段尝试找到实现最大化单跳吞吐量并遵守物理约 束的虚拟拓朴的光通道。所述物理约束可以防止实现最高吞吐量虚拟 拓朴。
迭代算法可用于在给定的物理架构上形成有向树。在这些算法 中，每一迭代涉及选择候选节点对，其后尝试找到按与现有的标记 了波长的树一致的方式连接所述节点对的物理光通道。如果找到了这 样的光通道，则将用于该对的有向光通道添加到现有树。当光通道将 边节点"a，，连接到边节点"b，，时，该处理包括在虚拟拓朴中添加从"a" 到"b"的有向弧。对该算法进行迭代，直到获得虚拟拓朴，在所述虚拟 拓朴中，每一边节点连接到W个向外有向弧，其中，W是波长信道 (即颜色)的数量。
该算法通过搜索辅助图中的最短光通道来迭代地形成物理光通 道。通过配置给定PON的内部节点中的OXC和/或OADM来形成光 通道。在该算法期间，辅助图增强OXC/OADM约束，从而辅助图的 有限代价光通道与可兼容于现有的标记了波长的树的光通道对应。该 算法选择用于潜在地添加到现有树的每一节点，以减少流量矩阵元素
Ta，b。也就是说，对连接到树的潜在节点的选择尝试最大化单跳吞吐量 中的后续增加。该算法具有以下步骤。
首先，对于每一颜色，该算法包括设置颜色的边节点之间的物 理光通道的周期序列。随着设置周期通道，将辅助图更新为具有用于 所述周期通道的合适的交叉连接。对于每一颜色，现在考虑路由及不 拒绝该颜色的边节点对。设置所述周期光通道的步骤确保将连接最终 虛拟拓朴。简单算法可用于有助于通过用于颜色中的每一个的辅助图 设置所述周期序列中的可行的周期序列。为了使用该算法，考虑有向 图G，其顶点属于V，其有向弧属于A，从而如果弧(i， j)在A中， 则弧(j， i)也在A中。于是，将对称的正代价Cij与A中的每一有 向弧关联。给定Ucv,子循环问题是找到覆盖U中的全部节点的G 中的弧断连周期，最小代价子循环问题是找到具有最小代价的周期。 将U看作一个颜色的一组边节点，所述周期提供用于连接所述边节点 的可行周期。为了逼近最小代价子循环问题，形成mxm矩阵 (d(i，j)h^u,其中，m是U中的元素的数量，d(i,j)是图G中的节点"i" 和"j"之间的最小代价通道的代价。于是，对于矩阵(d(i，j))解决旅行商 问题(TSP)，以获得最小代价子循环问题的解。于是，使用G中的 最短路径来按由TSP问题的解所指定的顺序连接U中的节点会根据所 期望的该颜色的边节点产生可行的子循环。启发式解决TSP的一些方 法搜索2-最优周期，即不能通过对周期的区间进行反转来减少长度的 周期。搜索2-最优周期的一种方式涉及重复搜索周期的部分的有利的 反转，直到获得改进的2-最优解。即使2-最优解不必是最小代价的， 找到2-最优解可以也提供找到子循环问题的解的方法。
接下来，该算法包括重复执行循环，以产生一组有向树，从而 边节点是所述有向树中的一个的根。所述循环包括选择具有最大流 量矩阵元素并且尚未被路由或拒绝的剩余边节点对(i， j)。接下来， 所述循环包括找到从在节点"i"的发射机到在节点"j"的接收机的辅 助图的最小代价光通道，其中，光通道具有分配给目的地节点"j"的波 长。如果所述光通道的代价是有限的，则保存该光通道，并在虚拟拓
朴中添加从"i"到"j"的有向弧。所述循环还包括更新辅助图，以显 示路由边节点对(i， j)的物理光通道。如果该光通道的代价无限的， 则所述循环包括将边节点对(i, j)标记为拒绝。对于虚拟拓朴的 新的边节点对重复所述循环，直到路由或拒绝全部边节点对。
在上述算法中，使用辅助图使得能够通过以下方式来构建物理光 通道将OXC和OADM配置为合并公共波长信道，从而OXC和 OADM不划分多个输入光纤之间的输入波长信道。为了构建辅助图， 有用的是，记住，可以由有向图G (V， A)来表示TWIN的物理拓 朴，其中，V是节点的一组顶点，A是连接所述节点的物理光纤的一 组有向边。每一边(i， j) GA被分配权值Cij，该权值定义使用边(i， j)的代价。所述代价可以是所述边的资源值或物理链路(i, j)的长 度，例如构建和/或操作关联的物理链路的代价，其可以包括光纤、中 继器和/或放大器代价。从图G(V， A)中，对于每一波长信道wGW 创建辅助图G，w(V，， A，)，其中，W是TWIN的一组可用波长信道。 在该辅助图中，V，中的每一顶点表示波长信道w上的TWIN节点的输 入(或输出)光端口，或TWIN节点的上路或下路端口。所述上路和 下路端口可以分别表示在源节点的发射机和在目的地节点的接收机。
以下描述用于根据物理拓朴的图G产生辅助图G，w之一的变换。 对于每一边(i， j) GA，其中，i， jEV，以权值Cij创建对应的外部 边(v" (j) ， v/n (i) ) EA，，其中，Vi。ut (j) ev，表示在连接到节 点j的节点"i"的输出端口 ， v/n(i) ev，表示在连接到节点i的节点"j" 的输入端口。对于每一节点kev,通过权值Ck(i, j)创建对应的内 部边(vkin (i) ， vk°ut (j) ) EA，，其中，"i"和"j"是G中节k 的邻近节点。权值Ck (i， j)用作使用对被连接到节点"i"和"j"的光 纤的端口进行连接的节点"k"的内部边的代价。对于直接连接到边节点 的每一节点"k"，创建边(vkin ( + ) , vk。ut (j))，以表示从(即边 节点的发射机的)上路端口到节点k的每一邻近节点j的vk°ut (j)。 此外，对于直接连接到边节点的每一节点k,创建(vkin (j) ， vk°ut (-))，以表示将v, (j)连接到(即边节点的接收机的)下路端口
的链路。所有内部权值Ck。， *)初始被设置为0。
随着将图的颜色的每一新路径添加到树设计，更新辅助图的一组
权值(即(cm和Ck(i，j))。所述更新增强了物理约束。例如，如果添
加波长w的光通道并且光通道按节点i、 k和j的顺序横穿这些节点， 则在辅助图G，w中，所述更新将对于jVj把形式Ck (i， j，)的全部内 部权值设置为无穷。这样的更新防止了上述方法在节点"k，，添加具有分 叉路由的相同波长w的后续的光通道，从而避免了在两个不同输入端 口之间划分一个波长的输入光通道。
所述辅助图还可以用于最小化资源使用，同时形成虛拟拓朴的有 向树。例如，当建立新的光通道以横穿链路(i， j)时，代价Cij可以 被设置为零，以鼓励将来的通道合并到相同的多点对一点有向树。
图9a-9b示出来自示例性TWIN的有向图IO"的辅助图的结构。
参见图9a，示例性TWIN具有内部节点16，，光纤18，以及边节 点(未示出)。在示例性TWIN中，每一内部节点直接连接到对应的 边节点。内部节点16，枚举为节点1、 2、 3、 4、 5和6，并且还由分配 给它们的对应的边节点的颜色(即R或G)来标记。示例性TWIN支 持两个波长信道(即红色(R)和绿色(G))上的光通信。这样的通 信的物理光通道(LP)也被示意性地示出，并且被标记颜色，即关联 的有向树的R或G，即用于所述光通道的目的地边的颜色。
图9b示出图9a所示的示例性TWIN IO"的节点1和2的辅助图 的部分40。该辅助图组合波长信道的两种颜色。部分40包括内部节 点1和2、以及对应的边节点14'，为了方便，它们设置在节点1和2 中。部分40包括输入和输出端口 (P)，即Vin和V。ut,并示出内部 和外部物理光纤(虛线)。部分40示出通过端口 (P)并且到边节点 14'的光通道的路由。
III.流路由。
由于树设计步骤固定虚拟拓朴(即(Qa，d)，因此流路由步骤确 定该固定的虚拟拓朴上的流量流。具体地说，给定源和目的地对，流
路由步骤确定将沿着可以从给定源将通信传送到给定目的地的路径在 虚拟拓朴的各个有向弧之间被路由的流量的百分比。替换处理可用于 执行所述流路由步骤。
第一种替换处理涉及经由最短路径从源边节点到目的地边节点 路由通信流。在该替换中，流路由被选择为最小化从源边节点进入到 目的地边节点所需的跳的数量。
第二种替换处理涉及以近似地最小化拥塞测量c的方式定义流 路由。拥塞c被认为是任意目的地边节点的最大使用。对一组真实流
变量(即Fsd (i， j))执行经受约束的最大化，其中，Fsd (i， j)是 在从节点"i"到节点"j，，的网络拓朴V的有向弧上从源节点"s，，到目的地 节点"d，，的流量流。在此，因为按每波长数据率来归一化流量矩阵T， 所以到达每一目的地的中流小于或等于"1，，。真实流变量满足以下有用 的流约束
S i e v Fsd(i， k) - S j e v F^(k, j) - {- Ts，d if k = s, + Ts4 if k = d， 0 if k " and k
其中，s、 d、 i、 j和k是TWIN的物理拓朴中的节点。真实流变量也 被限制为在虛拟拓朴的有向弧上，这样，对于由所述虚拟拓朴中的孤
所连接的每一对节点(a, b)施加了以下约束s"evFSd"b)S "'b。 最终，由于拥塞C被定义为任意目的地边节点的最大使用，因此，对 于每一物理节点jev，拥塞必须满足Ss,d,ievF^(i，j)《C。典型地，
标准多物品流程序可以用于确定一组真实流变量，其最小化经受上述 约束的C。此外，该方法典型地确定C的值。假定C的最小值不大于 "1"，最终流路由设计在给定的物理网络上是可行的。于是，关联的一 组真实变量(FSd (i，j) }的集合提供中间边节点可以使用以智能地确定 应该如何路由所接收的流量的流信息。
根据该公开、附图和权利要求，本领域技术人员将理解本发明的 其它实施例。
权利要求
1、一种装置，包括时域波长交织光网络，用于连接多个边节点，所述边节点中的每一个被配置为在关联的波长信道上从所述边节点中的其它边节点接收光通信，所述边节点的数量大于所述波长信道的数量。
2、 如权利要求1所述的装置，其中，所述边节点中的至少两个 被分配相同的波长信道。
3、 如权利要求1所述的装置，其中，所述时域波长交织光网络 包括无源光网络，其基于光通信的波长信道将光通信路由到边节点。
4、 如权利要求1所迷的装置，其中，所述边节点中的至少一个 被配置为在不同的第二波长信道上将所述光通信中的所接收的一些 光通信光重传到所述边节点中的其它边节点。
5、 如权利要求l所述的装置，其中，所述边节点中的每一个能 够经由TWIN将通信发送到其它边节点中的每一个。
6、 一种方法，包括基于通信的载波波长执行第一通信路由，以经由TWIN的光网络 将所述通信从源节点路由到第二节点；基于所述光通信中承栽的辅助路由数据来确定所述第二节点是 否是所述通信的目的地；以及响应于确定所述第二节点不是所述通信的目的地来执行第二通 信路由，以经由所述TWIN的光网络将所述通信从所述第二节点路由 到第三节点。
7、 如权利要求6所述的方法，其中，所述执行第二路由的步骤 包括在执行第一路由期间，在与用于发送所述通信的波长信道不同 的波长信道上发送所述通信。
8、 如权利要求6所述的方法，其中，每一执行步骤包括将所 述通信发送到如下光网络，所述光网络基于波长无源地路由光信号。
9、 如权利要求6所述的方法，还包括 基于所述光通信中承载的辅助路由数据确定所述第三节点是否是通信的目的地；以及响应于确定所述第三节点不是所述通信的目的地来执行第三通 信路由，以经由所述光TWIN将所述通信从所述第三节点路由到第四 节点。
10、如权利要求6所述的方法，其中，所述辅助数据列出指示用 于所述通信的下 一 中间节点的标识的信息。
全文摘要
一种装置，包括时域波长交织光网络，其连接多个边节点。所述边节点中的每一个被配置为在关联的波长信道上从所述边节点中的其它边节点接收光通信。所述边节点的数量大于所述波长信道的数量。
文档编号H04Q11/00GK101176380SQ200680016052
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月1日 优先权日2005年5月10日
发明者卡尔·杰里米·纽组曼, 因迪拉·维德佳佳 申请人:朗迅科技公司