基于时间同步的全光时片交换方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于时间同步的全光时片交换方法。该方法将光网络中的连续业务数据流在时域分割组装为周期性重复的光时片，并通过异步传输模式进行传送。各网络节点通过全网时间同步获得高精度同步时间，并控制光开关在精确的时间点周期性将到达的光时片交换至目标端口，从而完成全光交换。当一个连接请求到达时，源节点根据网络可用时隙资源信息计算可用路由、波长和占用时隙，并通过连接管理模块预留这些资源。在资源预留完成后，源节点在预留的时隙将承载业务的光时片周期性发出。目的节点将接收到的光时片还原为原始业务流。本发明较现有交换技术有明显优势，无需全光缓存及全光逻辑器件的参与就可以实现可靠的灵活子波长粒度全光交换。
【专利说明】基于时间同步的全光时片交换方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光网络通讯【技术领域】，具体涉及一种基于时间同步的全光时片交换方法。
【背景技术】
[0002]随着网络数据交换量的急剧增加，电分组交换网络的节点尺寸、成本及能耗面临着巨大的考验，最终的网络容量将受限于路由器的带宽瓶颈。引入全光交换是突破该瓶颈的有效途径。
[0003]然而，现有全光电路交换(OCS)技术只能提供波长级大粒度的数据交换，网络带宽利用率很低。全光分组交换(OPS)技术可以提供超细子波长粒度交换，但其需要全光缓存及全光逻辑器件的参与。目前这些器件尚不成熟无法实际应用，并且在可以预见的将来其发展前景并不乐观。全光突发交换(OBS)技术可以看作是OCS技术和OPS技术的结合，并能在一定程度上克服其缺点。通过带外信令，OBS可以在没有光缓存的情况下实现子波长粒度交换。然而同OPS—样，由于丢包的存在，OBS无法保证可靠的数据传输，特别是在高业务负载情况下，在没有缓存器件时OBS的丢包率会远超过传统分组交换技术，这严重限制了 OBS技术的应用。
[0004]由上可知，在当前全光交换网络中，现有OCS技术、OPS技术还是OBS技术均存在一些缺陷，尚没有一种全光交换技术能够同时克服这些缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此,本发明的目的在于提出一种基于时间同步的全光时片交换方法。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的实施例的基于时间同步的全光时片交换方法，包括以下步骤:在单波长或多波长光网络中，各个支持全光时片交换的波长链路通过时域上周期性重复的OTSS帧传送数据，其中，每个所述OTSS帧包含任意数量可变长时片，且每个时片与时片之间设有保护时隙，同一所述波长链路中的每个OTSS帧拥有完全相同的时片构成，每个周期性重复的时片组构成一个OTSS子波长光通道；光交换节点采用异步方式通过光开关控制器将各个入光纤端口到达的各个时片交换至任意出光纤端口。
[0008]根据本发明实施例的基于时间同步的全光时片交换方法，可克服现有交换技术的不足之处，无需全光缓存及全光逻辑器件的参与就可以实现可靠的灵活子波长粒度全光交换。
[0009]另外，根据本发明实施例的基于时间同步的全光时片交换方法还可以具有如下附加技术特征:
[0010]在本发明的一个实施例中，还包括:所述光交换节点的光开关控制器与时间服务器相连，并通过所述时间服务器获取高精度时间信号；以及所述时间服务器通过卫星或地面网络同步其所连接的所述光交换节点的本地时间。[0011 ] 在本发明的一个实施例中，还包括:当网络时隙资源状态发生变化时，发生资源变化的波长链路两端的光交换节点向全网泛洪该波长链路一个周期的变化时片信息，其中，所述变化时片信息包括时片起始/结束时间点、时隙占用/释放信息、时片承载业务信息。
[0012]在本发明的一个实施例中，还包括:当一个连接请求到达时，源节点根据请求的目的节点、请求带宽以及网络可用时隙资源信息计算可用路由、波长和所述路由的各段波长链路上所要占用的一组或多组周期性时隙起始/结束时间点，并将计算结果发送至所述源节点的连接管理模块，以及启动建路流程。 [0013]在本发明的一个实施例中，还包括:在一个建路流程启动后，所述源节点的连接管理模块发起沿所述路由方向“RESV”消息的传递，依次向所述路由途经节点发送包含所述路由、波长及各段波长链路上所要占用的周期性时隙起始/结束时间点的信息，直到所述目的节点接收到“RESV”消息或发生失败终止情况为止；在所述源节点发出所述“RESV”消息后，以及每个所述途经节点接收到所述“RESV”消息后，这些节点根据所述路由、波长及各段波长链路上所要占用的周期性时隙起始/结束时间点信息对其路由下一跳出端口的周期性时隙资源进行预留，其中，所预留的资源在预留期间不得被其他连接占用；在所述目的节点接收到“RESV”消息后，从所述目的节点起沿所述路由方向的反方向依次向路由途经节点发送“C0NF”预留确认消息，直到所述源节点接收到“C0NF”消息为止；在每个所述路由途经节点接收到所述“C0NF”消息后，通过CCI连接控制接口对光开关控制器进行配置操作，并根据所述时隙起始/结束时间点设置周期性的开关时间点SP;在所述源节点接收到“C0NF”消息并完成光开关控制器的配置操作后，整个连接建立流程完成，并启动数据传输。
[0014]在本发明的一个实施例中，还包括:在数据传输时，所述源节点根据所选波长通道的线速对业务数据流进行重新编码，按照计算得到的各占用时隙长度调制到时片周期为所述OTSS帧长的OTSS子波长光通道，并在计算得到的首段波长链路上的各所述时隙起始时间点将重新编码后的数据通过光发射机在所选波长通道向下一个路由途经节点发出；每个所述路由途经节点在光开关控制器配置的周期性开关时间点对光开关进行倒换操作，将周期性到达的时片交换至同一目标出端口。
[0015]在本发明的一个实施例中，还包括:在计算得到一条可用路由后，采用时片移位聚合算法确定首段波长链路上所要占用的一组或多组周期性时隙，其中，定义Vi为波长
链路ei上存在的时片集合，的,其中f、C1分别表示波长链路ei上第
k个时片的起始/结束时间点，Ki表示波长链路ei上时片的数量；其中，打为波长链路ei
的传输时延；…，％)为所述计算得到的一条可用路由，其中H为的波长链路
数目；￥。和乃分别为聚合后的时片集合及累计传输时延，初值设定为空集，7:丨初值
设定为O;依次对Vi (i=l~H)进行如下处理:(1) Wr = DtMtan-TJ,C1-τη-Λ2)
Ψ。一 ψευψ/ ；(3) r/;在完成对所有Vi (i=l~H)的处理后，得到聚合后
的可用时隙资源信息.K'= 如果Vc/上所有可用时隙的总数据传输带宽小于连接请
求带宽，则在所述路由声上不存在满足条件的可用时隙，此时采用时片移位聚合算法在另一条可用路由上重新进行计算，或返回路由计算失败消息；如果上所有可用时隙的总数据传输带宽不小于连接请求带宽，则在Vc/上选择首段波长链路一段或多段周期性可用时隙％，其总数据传输带宽不小于连接请求带宽，其中，Crt、Cd和N分
别表示首段波长链路上第η段所述可用时隙的起始/结束时间点，以及所述可用时隙的数量。
[0016]在本发明的一个实施例中，还包括:根据计算确定的首段波长链路上所要占用的可用时隙Ψ。，得到所述路由各段波长链路上所要占用的时隙的起始/结束时间点:定义
Crt、tt:d分别为波长链路ei上第η个所述可用时隙的起始/结束时间点，分别通过如下公式计算得到:，，其中和分别表示首段波长链
【权利要求】
1.一种基于时间同步的全光时片交换方法，其特征在于，包括以下步骤: 在单波长或多波长光网络中，各个支持全光时片交换的波长链路通过时域上周期性重复的OTSS帧传送数据，其中，每个所述OTSS帧包含任意数量可变长时片，且每个时片与时片之间设有保护时隙，同一所述波长链路中的每个OTSS帧拥有完全相同的时片构成，每个周期性重复的时片组构成一个OTSS子波长光通道； 光交换节点采用异步方式通过光开关控制器将各个入光纤端口到达的各个时片交换至任意出光纤端口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 所述光交换节点的光开关控制器与时间服务器相连，并通过所述时间服务器获取高精度时间信号；以及 所述时间服务器通过卫星或地面网络同步其所连接的所述光交换节点的本地时间。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 当网络时隙资源状态发生变化时，发生资源变化的波长链路两端的光交换节点向全网泛洪该波长链路一个周期的变化时片信息，其中，所述变化时片信息包括时片起始/结束时间点、时隙占用/释放信息、时片承载业务信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 当一个连接请求到达时，源节点根据请求的目的节点、请求带宽以及网络可用时隙资源信息计算可用路由、波长和所述路由的各段波长链路上所要占用的一组或多组周期性时隙起始/结束时间点，并将计算结果发送至所述源节点的连接管理模块，以及启动建路流程。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括: 在一个建路流程启动后，所述源节点的连接管理模块发起沿所述路由方向“RESV”消息的传递，依次向所述路由途经节点发送包含所述路由、波长及各段波长链路上所要占用的周期性时隙起始/结束时间点的信息，直到所述目的节点接收到“RESV”消息或发生失败终止情况为止； 在所述源节点发出所述“RESV”消息后，以及每个所述途经节点接收到所述“RESV”消息后，这些节点根据所述路由、波长及各段波长链路上所要占用的周期性时隙起始/结束时间点信息对其路由下一跳出端口的周期性时隙资源进行预留，其中，所预留的资源在预留期间不得被其他连接占用； 在所述目的节点接收到“RESV”消息后，从所述目的节点起沿所述路由方向的反方向依次向路由途经节点发送“C0NF”预留确认消息，直到所述源节点接收到“C0NF”消息为止； 在每个所述路由途经节点接收到所述“C0NF”消息后，通过CCI连接控制接口对光开关控制器进行配置操作，并根据所述时隙起始/结束时间点设置周期性的开关时间点SP ； 在所述源节点接收到“C0NF”消息并完成光开关控制器的配置操作后，整个连接建立流程完成，并启动数据传输。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括: 在数据传输时，所述源节点根据所选波长通道的线速对业务数据流进行重新编码，按照计算得到的各占用时隙长度调制到时片周期为所述OTSS帧长的OTSS子波长光通道，并在计算得到的首段波长链路上的各所述时隙起始时间点将重新编码后的数据通过光发射机在所选波长通道向下一个路由途经节点发出； 每个所述路由途经节点在光开关控制器配置的周期性开关时间点对光开关进行倒换操作，将周期性到达的时片交换至同一目标出端口。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括: 在计算得到一条可用路由后，采用时片移位聚合算法确定首段波长链路上所要占用的一组或多组周期性时隙，其中， 定义Vi为波长链路ei上存在的时片集合
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括: 根据计算确定的首段波长链路上所要占用的可用时隙Ψ。，得到所述路由各段波长链路上所要占用的时隙的起始/结束时间点:定义C1、tf分别为波长链路ei上第η个所述可用时隙的起始/结束时间点，分别通过如下公式计算得到:
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括: 在由时间同步误差或传输时延抖动因素导致的时片冲突发生时，在发生冲突的路由途经节点出端口处通过电域或光域可变时延器件对冲突时片进行延时，避免冲突发生。
【文档编号】H04L12/721GK103580771SQ201310556993
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】华楠, 郑小平, 张汉一, 周炳琨 申请人:清华大学