CN1286550A

CN1286550A - 光数据包流的数据包的路由选择的方法

Info

Publication number: CN1286550A
Application number: CN00126073A
Authority: CN
Inventors: C·格林格纳; H·盖格尔; E·戈特瓦德
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2001-03-07
Also published as: EP1079657A3; DE50011422D1; US6947421B1; DE19940565C1; EP1079657B1; JP2001111529A; EP1079657A2

Abstract

发送方把路由信息(li1、li2)转换为所分配的混合频率(FG1、FG2),并且借助于这个混合频率通过调制一个载波信号(cs)产生路由信号(LS1、LS2)。产生的路由信号(LS1、LS2)放在至少一个数据包(DP1)之前和/或之后,并且在一个光数据包流(DS1、DS2)的内部传递。接收方分析利用关于用于调制的混合频率(FG1、FG2、SFG)的路由信息(li1、li2),并且根据从混合频率(FG1、FG2、SFG)中获得的路由信息(li1、li2)进行交换。

Description

光数据包流的数据包的路由选择的方法

本发明涉及光数据包流的数据包的路由选择的方法和具有用于该数据包的路由选择的一个光传输系统，这些数据包分别通过一个空数据的时间间隔分离。

在未来几年内由于因特网应用的推广包定向的数据通信大概可能呈指数上升，而结合固定网络的电话仅仅缓慢地增长。由此不久的将来可以预见在光学的包处理领域对例如光数据包的路由选择的方法有较高的需求。

在现行和未来的光传输系统中，特别是在按照WDM原理(波分复用)工作的传输系统中，以数据包的形式借助于光信号传输数据，其中数据包可以包括不同的信号类型或者信号格式，并且特别是在使用WDM技术的情况下分配给各个数据包多个传输信道。不仅关于所使用的协议和/或关于所使用的数据传输速率可以区分如此的信号类型或者信号格式。对此作为实例此外列举了ATM(异步传输模式)，IP(互联网协议)和吉位以太网。

为了最佳地利用提供用于光传输的传输带宽，特别合乎意愿地借助于一个光数据包流传输多个不同的信号类型，并且可以连接独特地传递这些信号类型。对此迄今实现，光传输系统通常使用一个连续的、包定向的信号结构，该结构附加支持光传输系统的光透明度。此外，如此信号结构的使用特别要求，所使用的、包定向的信号结构与现行的光传输系统或者传输设备兼容，以及在各自的光传输设备中可以连接独特地传递数据包。

在迄今实现的传输系统中，为了光数据包的路由控制，首先在一个光交换设备中光电地改变光数据包，然后根据电子数据包标题确定附属于各自数据包的路由信息。根据已确定的路由信息或者改变通过电子数据信号体现的数据包或者电-光地改变该数据包，并且因此交换通过光数据信号体现的数据包。这以在光传输设备中光数据信号或者光数据包流的光-电-光转换为前提，在该光传输设备中交换数据包。

此外，已知了纯粹的光数据包交换，在该包交换中不同于迄今实现的传输系统，唯独借助于光传输设备实施光数据包交换。对此，光数据包具有一个光数据包标题，通过各自的光交换设备逐位地光处理该数据包标题。根据借助于一个巨大的技术费用从光数据包标题中获得的交换信息在交换设备中交换附属的、光数据包。可是，如此纯粹的光路由选择方法的实现根据在吉赫范围内对于光传输系统来说通常的、高的传输速率要求一个显著的光学的、电路技术的费用和一个高的存储费用，这在实践中导致显著的实现障碍。

基于本发明的任务在于，改善一个光数据包流的数据包的光路由选择。以根据权利要求1前序部分的特征的方法为出发点，通过说明部分的特征解决该任务。

根据本发明方法的主要观点是，发送方把路由信息转换为所分配的混合频率，并且通过载波信号与这个混合频率的调制产生路由信号。已产生的路由信号放在至少一个数据包之前和/或之后，并且传递包括放在之前和放在之后的路由信号在内的数据包。接收方分析关于已用于调制的混合频率的路由信号，并且根据从混合频率中获得的路由信息交换数据包。根据本发明把混合频率分配给存在于发送方用于各自数据包路由的路由的路由信息，并且通过有益的方式该混合频率用于一个已确定的载波信号的调制，因此产生路由信号。根据本发明这个已产生的路由信号在一个发送单元中放在各自的、至少一个光数据包之前和/或之后，并且包括放在之前和/或之后的路由信号在内的数据包经过一个光传输路径传递到一个接收单元。比如象SDH数据包或IP数据包的不同信号类型可以有益地包在这个数据包或者“数据外壳”中，对此首先从信号类型到信号类型的不同实现的电子数据包标题中读出其路由信息，并且转换为用于产生光路由信号的混合频率，路由信号被放在不同信号类型或者信号格式的、包在光数据包中的数据之前和/或之后。因此可以通过有益的方式，唯独根据通过接收方分析放在光数据包之前和/或之后的路由信号而再生的路由信息交换或者路由包在光数据包中的不同信号类型的数据。这意味着，在接收单元或者交换设备中交换各个光数据包，不必首先光-电转换和电分析利用完整的光数据包。有益地仅仅分析利用关于用于载波信号调制的混合频率的放在光数据包之前和/或之后的路由信号，并且这些信号根据分配给各自混合频率的路由信息进行路由。通过低的电路技术费用实现放在之前和/或之后的路由信号的如此的分析利用，因此，节省了一个具有时钟脉冲再生的光接收单元的使用和一个复杂的分析逻辑。

根据一个根据本发明的方法的另外的改进，通过载波信号与混合频率的调幅-权利要求2-或通过载波信号与混合频率的调角-权利要求3-实施路由信息转换为路由信号。有益的是，不仅在发送单元中而且在接收单元中，不仅对于载波信号与混合频率的调幅而且对于载波信号与混合频率的调角也不需要较高的电路技术费用，特别是在使用调幅的情况下在接收单元或者交换设备中可以非常成本低地并且可靠电路技术地实现从所传输的路由信号中再生混合频率。

根据本发明方法的另外的根本优点在于，选择数据传输速率或一半的数据传输速率作为路由信号的载波频率，并且低频的调制频率用于路由信号的调制-权利要求4。数据传输速率或一半的数据传输速率作为载波频率的根据本发明的选择有利于在必须传输的数据包内部仅仅节省数据传输资源，也就是说对于在光数据包中传输的数据信号的时钟脉冲来说仅仅需要少量的附加位，并且因此可以自由支配节省的数据传输容量或者节省的附加位，特别可以借助于自由可支配的位传输附加的数据。对于光数据包的路由选择来说如此选择载波信号频率是不重要的。这意味着，对于根据本发明的路由选择所必需的载波信号可以具有任意的频率，对此必须满足附加条件-调制频率显著小于选择的载波频率。通过使用低频的调制频率用于产生路由信号来满足这个条件。通过使用低频的调制频率附加显著简化了关于混合频率或者包含在其中的路由信号的分析利用，并且可以实现不同路由信息的最可靠的探测。

根据一个根据本发明方法的另外改进，借助于至少一个放在数据包之后的路由信号结束一个连接。因此根本不限制一个连接的一个数据包或者多个数据包的时间长度，也就是说在光交换设备的同一输出端上可以直接连续地接转或者路由一个连接的多个数据包，不用把路由信号放在跟随第一数据包的数据包之前，因为首先通过这个唯一的、放在这个连接的直接连续传递的最后数据包之后的路由信号结束该连接。

根据本发明的另外有益的改进从另外的权利要求中特别推断出一个具有数据包路由选择的光传输系统。

下面根据二个方框图和一个示意图详细阐述本发明。图示

图1以一个方框图示范指出一个光传输系统的概要结构，

图2以一个示意图指出包括放在其之前和之后的路由信号的一个光数据包，和

图3以一个另外的方框图指出了具有数据包路由选择的一个光传输系统。

在图1中描述了一个示范的具有一个第一、第二和第三光传输设备OTE1-OTE3的光传输系统OTS，其中例如第一光传输设备OTE1具有一个第一输入端i1和一个第一输出端e1，第二光传输设备OTE2具有一个第二输入端i2和一个第二输出端e2，以及第三光传输设备OTE3具有一个第三输入端i3和一个第三输出端e3。此外，在该光传输设备OTS中预先规定一个光网络节点0NK，其例如具有一个第一、第二和第三节点输入端ik1、ik2、ik3以及一个第一、第二和第三节点输出端ek1、ek2、ek3。第一光传输设备OTE1的第一输出端e1经过一个第一光纤OF1与光网络节点ONK的第一节点输入端ik1连接，并且第一节点输出端ek1借助于第二光纤OF2接在第二光传输设备OTE2的第二输入端i2上。于此类型，第二光传输设备OTE2的第二输出端e2经过一个第三光纤OF3接在光网络节点ONK的第二节点输入端ik2上，以及光传输网络ONK的第二节点输出端ek2经过第四光纤OF4接在第一光传输设备OTE1的第一输入端i1上。因此第一和第二光传输设备OTE1、OTE2经过用于光传输数据的光网络节点ONK连接，对此预先规定优选一个第一数据流DS1在一个第一传输方向TD1上从第一到第二光传输设备OTE1、OTE2光传输数据，一个第二数据流DS2在一个第二传输方向TD2上从第二到第一光传输设备OTE2、OTE1光传输数据。

此外，例如用于馈入数据到第一和/或第二数据流DS1、DS2中的第三光传输设备OTE3经过一个第一和第二光连接纤维OV1、OV2连接在光网络节点ONK上，其中光网络节点ONK的第三节点输入端ik3或者第三节点输出端ek3与第三光传输设备OTE3的第三输出端e3或者与第三输入端i3连接。因此例如借助于第一和第二连接纤维OV1、OV2和光网络节点ONK把存在于第三光传输设备OTE3中的数据可以在第一或第二传输方向TD1、TD2上馈入第一或第二数据流DS1、DS2，或在第三光传输设备OTE3上从第一或第二数据流DS1、DS2中读出必须传递的数据以及传输到第三光传输设备OTE3。

在图2中，在一个示意图中例如描述了包括根据本发明的放在之前和之后的路由信号LS1、LS2在内的一个光数据包DP。包括不同连接的放在其之前和之后的路由信号LS1、LS2在内的多个数据包DP形成第一或者第二数据流DS1、DS2。此外，该示意图具有一个水平的和一个垂直的轴T、OSA。其中通过水平轴指明一个数据包DP或者放在之前和之后的路由信号LS1、LS2的开始和结束的时间T或者时刻，并且通过垂直轴OSA指明光信号OS或者必须传输的光数据的幅度OSA。第一和第二数据流DS1、DS2具有根据本发明的数据包DP，其包括放在之前和放在之后的路由信号LS1、LS2，其中分别通过具有最小长度的、空数据的数据间隔L分离第一和第二数据流DS1、DS2的数据包DP。在图2中例如说明了一个数据包DP和用于解释根据本发明方法的一个第一和一个第二路由信号LS1、LS2，其中第一路由信号LS1放在数据包DP之前，并且第二路由信号LS2放在数据包DP之后。此外通过代表数据包DP或者第一和第二路由信号LS1、LS2的光信号OS的幅度OSA不超过最大的信号幅度值SA_max，并且不低于最小的信号幅度值SA_min。通过第一路由信号LS1例如路由信息可以通过描述路由的、紧接着的网络节点ONK或者光传输设备附加于数据包DP上，对此借助于第二路由信号LS2例如指明光传输设备OTE1至OTE3的一个连接的一个数据包或者一组数据包DP的结束或光网络节点ONK。

为了阐明光信号OS的结构，在图2中示范描述了第一至第四时刻t1-t4，这些时刻标记数据包DP或者第一或第二路由信号LS1、LS2的传输的开始或者结束。在一个空数据的时间间隔L之后，在第一时刻t1开始传输第一路由信号LS1，一直继续直到完全传输放在数据包DP之前的第一路由信号LS1。在第二时刻t2 ，达到第一路由信号的时间结束，并且传输光数据包DP。在传输光数据包DP之后，在第三时刻t3传递放在光数据包DP之后的第二路由信号LS2。在第四时刻t4达到第二路由信号LS2的结束，并且接着一个另外的空数据的数据间隔L。

在图2中仅仅示范地部分描述了事先说明的光信号OS，也就是说多个如此的、具有放在之前和之后的路由信号LS1、LS2的光数据包DP用于借助于根据本发明的方法光传输数据，其全盘描述连续的第一和第二数据流DS1、DS2。对此在接连的数据包DP与放在之前和之后的路由信号LS1、LS2之间的空数据的时间间隔L具有时间上的最小长度，其明显小于毫秒，也就是说在毫秒范围内。这使经济适当的电子电路例如用于控制包括放在之前和之后的路由信号LS1、LS2在内的光数据包DP的交换成为可能。

在图3中说明一个方框图，其用于阐明根据本发明的、具有数据包DP的路由选择的光传输系统OTS，对此例如按照一个有益的实现在光网络节点ONK和第一光传输设备OTE1内部阐明根据本发明的方法。为此详细阐明第一光传输设备OTE1和光网络节点ONK-已经在图1中描述-的概括结构。第一光传输设备OTE1的第一输入端i1或者第一输出端e1经过第四或者第一光纤OF4、OF1连接在光网络节点ONK的第二输出端ek2或者第一输入端ik1上，其中经过第一光纤OF1传输第一数据流DS1，并且和经过第四光纤OF4传输同第一数据流相反的第二数据流DS2。此外，光网络节点ONK的第二输入端ik2和第三输出端ek3经过第一和第二光连接纤维OV1、OV2连接在第三光传输设备OTE3上，以及光网络节点ONK的第三输入端ik3和第一输出端ek1经过第二和第三光纤OF2、OF3连接在第二光传输设备OTE2-在图3中通过虚线标出的线表明。

第一光传输设备OTE1具有一个发送单元TU、一个控制单元MC、一个调制单元MU、生成单元GU、一个存储器单元SE以及一个转换单元CU，其中发送单元TU、调制单元MU、生成单元GU、存储器单元SE和转换单元CU包围控制单元MC。此外第一光传输设备OTE1的接在第一光纤OF1上的第一输出端e1连接在发送单元TU上。各自的必须传输的数据包DP和附属的路由信息lix存储在存储器单元SE中，并且可以通过控制单元MC在读周期的帧内从存储器单元SE中被读出。

在光网络节点ONK中，例如布置了一个中央控制单元CPU，一个路由选择单元LU、一个开关单元SWU、一个接收单元RU以及一个光延迟节DE，其中路由选择单元LU具有一个同步单元SYNC和一个分析利用单元EVU。此外，光网络节点ONK的第一输入端ik1经过接收单元RU连接在一个光耦合器OK上，其把传输的光信号OS或者第一数据流DS1划分为一个第一主数据流DS11和一个第一分数据流DS12，其中第一主数据流DS11被传递到光延迟节DE上，并且第一分数据流DS12被传递到路由选择单元LU，也就是说光耦合器OK连接在光延迟节DE上并且连接在路由选择单元LU上。开关单元SWU与光网络节点ONK的第一和第三输出端ek1、ek3连接，并且与光延迟节DE以及与路由选择单元LU或者路由选择单元的分析利用单元EVU连接。此外，中央控制单元CPU不仅连接在路由选择单元LU的同步单元SYNC上，而且连接在路由选择单元LU的分析利用单元EVU上。

在所选择的实施例中，通过在第一光传输设备OTE1中布置的生成单元GU、由控制单元MC控制、产生一个具有固定载波频率的、例如数据传输速率或半数据传输速率的载波信号cs，并且传输到控制单元MC。此外，通过控制单元MC从存储器单元SE中读出数据包DP和附属的路由信息lix。在图3中例如描述了一个第一和第二数据包DP1、DP2和附属的第一和第二路由信息li1、li2。首先借助于转换单元CU例如第一数据包DP1的第一路由信息li1转换为第一混合频率FG1，并且通过调制单元MU和借助于第一混合频率FG1把载波信号cs调制为一个第一路由信号LS1。例如借助于一个预定义的标准混合频率SFG附加产生一个第二路由信号LS2、其用于标记第一数据包DP1或者最后数据包DP的结束。借助于各自的混合频率FG1、SFG例如借助于调幅或调角实施载波信号cs的转换或者调制，其中各自的混合频率FG1、SFG主要包括低频的频率。借助于控制单元SE，已产生的第一路由信号LS1放在第一数据包DP1之前，并且已产生的第二路由信号LS2放在第一数据包DP1之后。与此类似，全部在第一光传输设备OTE1中存在的要传输的数据包DP与其路由信息lix结合，并且接着在第一数据流DS1中串行地传输到发送单元TU。由发送单元TU经过第一光纤OF1传输包括放在之前和之后灯第一与第二路由信号LS1、LS2在内的第一数据包DP1到光网络节点ONK的接收单元RU。

借助于后面的光耦合器OK，在接收单元RU中接收的光信号OS或者第一数据流DS1被划分为第一主数据流DS11和第一分数据流DS12。借助于光延迟节DE，第一主数据流DS11被延迟一个最小长度，其中最小长度至少包括对于放在之前的第一路由信号LS1的分析利用和用于接通路由LW所必需的开关周期。

第一分数据流DS12被传输到路由选择单元LU的同步单元SYNC，也就是说包括放在之前和之后第一与第二路由信号LS1、LS2在内的第一数据包DP1被传输到同步单元SYNC。在同步单元SYNC中，放在第一数据包DP1之前的第一路由信号LS1的已调制的载波信号cs用于时钟脉冲同步，也就是说通过匹配于数据传输速率的载波信号cs的频率，这个载波信号cs有益地用于在光网络节点ONK中的时钟脉冲生成。因此从载波信号cs中获得时钟脉冲信息ti，其被传递到中央控制单元CPU。

由同步单元SYNC把包括放在之前和之后的第一与第二路由信号LS1、LS2在内的第一数据包DP1传输到路由选择单元LU的分析利用单元EVU。在分析利用单元EVU中，首先探测准备阶段或者放在第一数据包DP1之前的第一路由信号LS1，并且借助于中央控制单元CPU进行处理。对此探测用于调制载波信号cs的第一混合频率FG1，并且例如通过第一混合频率FG1再生的、适合于第一数据包DP1的路由选择的第一路由信息li1转换为一个控制信号ss控制开关单元SWU。借助于控制信号ss，通过开关单元SWU选出一个特殊信道或者一个特殊的光纤OF用于连接或者包括放在之前和之后的第一与第二路由信号LS1、LS2在内的、附属于一个连接的第一数据包DP1，并且接通通过光延迟节DE适当延迟的、包括放在之前和之后的第一与第二路由信号LS1、LS2的第一数据包DP1。这个控制信号ss一直未改变地附在开关单元SWU上，直到通过分析利用单元EVU探测到第二、体现第一数据包DP1传输结束的路由信号LS2。在探测到以标准混合频率产生的第二路由信号LS2之后完成控制信号ss到开关单元SWU的传输。此外例如在第一和第二路由信号LS1、LS2的有效分析利用之后，拒绝在分析利用单元EVU中存在的、包括分别处理的第一和第二路由信号LS1、LS2在内的第一数据包DP1。

在图3中按照点画线描述了在开关单元SWU中对于第一数据包DP1接通的路由LW。在描述的实施例中，包括放在之前和之后的第一与第二路由信号LS1、LS2在内的第一数据包DP1经过第二光连接纤维OV2继续传递到第三光传输设备OTE3。

如果一个连接的多个数据包DP直接连续地在第一数据流DS1中传输，则第一路由信号LS1放在一个连接的这组数据包DP的第一数据包DP1之前，第二路由信号LS2放在这组数据包DP的最后数据包之后。因此实现，在传输这组数据包DP的时期内保持控制信号ss，并且借助于开关单元SWU，这组的全部数据包DP继续传输到同一个输出端。

对于开关单元SWU的实现，例如可以预先规定具有极化电子束分离器、电子可开关的偏振旋转器和极化滤波器的光分路器，以及也许预先规定光放大器。对此也可以有选择地使用借助于半导体放大器的光分路器。

根据本发明的方法的应用决不局限于WDM传输系统，而且绝对可以应用于经过任意光学的、包定向的传输线路的数据包DP的路由选择。

Claims

1．一个光数据包流(DS1)的数据包(DP)的路由选择的方法，这些数据包分别通过一个空数据的时间间隔(L)分离，其特征在于，

-发送方把路由信息(li1、li2)转换为所分配的混合频率(FG1、FG2、SFG)，

-通过载波信号(cs)与这个混合频率(FG1、FG2、SFG)的调制产生路由信号(LS1、LS2)

-产生的路由信号(LS1、LS2)放在至少一个数据包(DP1)之前和/或之后，

-传递包括放在之前和之后的路由信号(LS1、LS2)在内的数据包(DP1、DP2)，

-接收方分析利用关于用于调制的混合频率(FG1、FG2、SFG)的路由信号(LS1、LS2)，并且

-根据从混合频率(FG1、FG2、SFG)中获得的路由信息(li1、li2)交换数据包。

2．按照权利要求1的方法，其特征在于，通过载波信号(cs)与一个混合频率(FG1、FG2、SFG)的调幅实施路由信息(li1、li2)转换为路由信号(LS1、LS2)。

3．按照权利要求1的方法，其特征在于，通过载波信号(cs)与一个混合频率(FG1、FG2、SFG)的调角实施路由信息(li1、li2)转换为路由信号(LS1、LS2)。

4．按照权利要求1至3之一的方法，其特征在于，

-选择数据传输速率或半数据传输速率作为路由信号(LS1、LS2)的载波频率，并且

-低频的调制频率用于路由信号(LS1、LS2)的调制。

5．按照权利要求1至4之一的方法，其特征在于，借助于放在至少一个数据包(DP1、DP2)之后的路由信号(LS2)结束一个连接。

6．具有用于数据包(DP)的路由选择的光传输系统(OTS)，这些数据包分别通过一个空数据的时间间隔(L)分离，

-具有一个发送和一个接收单元(TU、RU)，

-具有一个布置在发送方的转换单元(CU)，其用于把至少一个数据包(DP1)的路由信息(li1、li2)转换为通过一个载波信号(cs)和一个混合频率(FG1、FG2、SFG)的调制而产生的路由信号(LS1、LS2)，以及把路由信号(LS1、LS2)附加在一个数据包(DP1、DP2)之前和/或之后，

-具有传输媒介(OF1)，其用于传输包括放在之前和之后的路由信号(LS1、LS2)在内的数据包(DP1、DP2)，

-具有一个布置在接收方的分析利用单元(EVU)，其用于识别并分析利用路由信号(LS1、LS2)，并且

-具有一个开关单元(SWU)，其用于根据通过对路由信号(LS1、LS2)的分析利用而确定的路由信息(li1、li2)接通至少一个数据包(DP1)。

7．按照权利要求6的光传输系统，其特征在于，预先规定一个同步单元(SYNC)，其应用放在一个数据包(DP1)之前的路由信号(LS1)的载波信号(cs)进行时钟脉冲同步。

8．按照权利要求6或7的光传输系统，其特征在于，预先规定一个布置在接收方的、用于分开数据包流(DS1)的一部分的光分路器(OK)，其中数据包流的已分开的部分(DS12)被继续传递到分析利用单元(EVU)。

9．按照权利要求6至8之一的光传输系统，其特征在于，在接收方预先规定一个光延迟节(DE)，其用于把数据包流(DS11)延迟一个最小的长度，其中最小长度包括对于放在之前的路由信号(LS1)的分析利用和用于接通路由(LW)所必需的开关周期。

10．按照权利要求6至9之一的光传输系统，其特征在于，在光分路器(OK)和光开关单元(SWU)之间布置光延迟节(DE)。