基于光纤延时线的fifo共享缓存路由器及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于光纤延时线的先进先出（FirstInFirstOut，FIFO）光共享缓存路由器及其工作方法。该共享缓存路由器允许N个流的数据分组共享。该结构包含一个（N+M）×（N+M）无阻塞光交换矩阵，M条光纤延时线以及一个逻辑控制单元。通过设置光纤延时线长度<img file="23068dest_path_image002.TIF" wi="216" he="24" />以及采用基于排序的分组调度算法，本发明可以模拟在任意分组到达情况下的FIFO共享光缓存功能。
【专利说明】基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光FIFO共享缓存队列，具体利用光纤延时线实现光分组动态缓存，通过feedback结构实现光缓存共享，进而通过基于排序的调度策略保障分组FIFO调度并充分利用光纤延时线存储资源，实现了一种基于光纤延时线的全光FIFO共享缓存队列。
【背景技术】
[0002]在光传输网络中，由于没有物理上的光存储器，在以存储转发(store-and-forward)方式传送信息的网络节点，人们通常先将到达的光信号转换为电信号，进而通过电存储器(如RAM)存储，然后在端口空闲时再转换为光信号发送到光通路。但是，这种“光-电-光”转换的方法严重地限制了光数据包处理的速度，同时带来了大量的能量消耗。另一方面，光纤延时线(fiber delay line,FDL)被认为是目前唯一可行的不需要其它介质转换实现光信号“存储”的方法。FDL主要利用光信号在光纤中传播时存在延时的特性，用不同长度光纤作为介质来延迟输入光信号，从而模拟光缓存功能。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种在光交换网络中实现全光FIFO共享缓存的路由器及其工作方法。
[0004]所述的FIFO共享缓存路由器包括N个输入链路，N个输出链路和N个丢弃链路，一个(N+M) X (N+M)的 无阻塞光交换矩阵，N个1X2的交换模块，M条光纤延时线以及一个逻辑控制单元；
[0005]无阻塞光交换矩阵的N个输入端口连接N个输入链路，N个输出端口通过N个I X 2的交换模块连接N个输出链路和N个丢弃链路，剩余的M个输出端口通过M条光纤延时线连接回M个输入端口 ；逻辑控制单元连接无阻塞光交换矩阵的控制端。
[0006]进一步改进，光纤延时线长度A设置为
【权利要求】
1.一种基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器，其特征在于包括:N个输入链路，N个输出链路和N个丢弃链路，一个(N+M) X (N+M)的无阻塞光交换矩阵，N个I X 2的交换模块，M条光纤延时线以及一个逻辑控制单元； 无阻塞光交换矩阵的N个输入端口连接N个输入链路，N个输出端口通过N个1X2的交换模块连接N个输出链路和N个丢弃链路，剩余的M个输出端口通过M条光纤延时线连接回M个输入端口 ；逻辑控制单元连接无阻塞光交换矩阵的控制端。
2.根据权利要求1所述的基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器，其特征在于:光纤延时线长度A设置为G 二 min( $ +1, ^ +1)- = 12M，组成大小为B的共享缓存队列，并允许所有输入输出端口访问，其中€=Σ二、
3.一种基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器的工作方法，包括光分组缓存及光分组交换；其特征在于具体包括以下步骤:当光分组需要被缓存时，由外部输入端口按FIFO队列送入光纤延时线，经由光纤延时线产生传输时延，再由交换矩阵送入光纤延时线，实现多次循环动态存储光信号；之后各光分组按FIFO队列离开或当缓存溢出时，将由交换矩阵直接转发到输出端口，经由1X2的交换模块分别转发到输出链路或丢弃链路。
4.根据权利要求1所述的基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器的工作方法，其特征在于所述的FIFO队列设置过程为:1)所有到达分组根据其输出端口分为N个流，控制器为属于同一个流的分组分配唯一的值K来表示该分组的离开顺序，当有分组离开，属于同一个流的所有分组的离开值减I ; 2)将M条延时线均分为N组 ，每组延时线属于一个流，长度按照线性规则增长，1,2,3,,, ο
5.根据权利要求3或4所述的基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器的工作方法，其特征在于对于FIFO队列共享缓存的过程为:离开值为k的分组总是被发送到长度不大于k的光纤延时线。
6.根据权利要求3或4所述的基于光纤延时线的FIFO共享缓存路由器的工作方法，其特征在于FIFO缓存队列分组调度的流程为: 控制逻辑Cj (t)，j I [O, N|l]表示输出链路状态，如果Cj (t) = I表示输出链路j允许分组离开，否则输出链路关闭，在每个时隙，对于所有出现在交换矩阵M+N个输入端口的分组: 1)将所有已存储分组的离开值K减1，将离开值为O的分组发送到相应输出链路； 2)将在交换矩阵M+N个输出端口的分组根据其离开端口分为N个流； 3)对出现在交换矩阵输入端的属于第i个流的分组，1= 1,..., N，根据分组离开顺序值排序，排序过的分组将根据其离开顺序被依次发送到属于第i个流组的最短延时线到最长延时线，重复执行该过程，直到第N个流； 4)对于每个流没有被分配到延时线的分组，依次按照其离开值K的逆序依次发送到空闲的最长延时线到最短延时线； 5)如果没有空闲延时线，将剩余分组经由空闲输出端口丢弃。
【文档编号】H04L12/863GK103731359SQ201310674951
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】王晓亮, 谢安, 姜晓鸿, 陆桑璐 申请人:南京大学