CN1773958A - 用于可扩缩无拥塞交换系统的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种路由信息分组的交换系统，可以同时接收各种分组格式。所述分组格式包括电子分组传输，光学波分复用数据(WDM)，其中个别帧包括多个将发送至公共输出线路的分组，每一分组在各自波长上传播，WDM分组中，个别分组的报头在不同于其它分组(例如有效负载)的波长上传播，有效负载也在单独的波长上传播或再分成子分组，每一子分组在各自波长上传播等等。该系统包括多个输入设备、一个调度单元、一个交换单元、和可变延迟线路单元。分组交换系统中的一个分散器建立分组间的最小间隔。

Description

用于可扩缩无拥塞交换系统的方法和装置

相关的专利和专利申请

该专利申请基于2004年9月1日提交的题为“用于具有智能控制III的可扩缩无拥塞交换系统的方法和装置”的美国临时专利申请NO.60/606136，并要求其优先权，，其全部内容合并到这里作为参考。

公开的系统和操作方法，涉及在这里全部合并作为参考的下列专利和专利申请中公开的主题：

·美国专利号5,996,020，题为“A Multiple Level Minimum LogicNetwork”，发明人是Coke S.Reed；

·美国专利号6,289,021，题为“A Scaleable Low Latency Switchfor Usage in an Interconnect Structure”，发明人是John Hesse；

·美国专利申请号09/693,359，题为“Multiple Path WormholeInterconnect”，发明人是John Hesse；

·美国专利申请号09/693,357，题为“Scalable Wormhole-RoutingConcentrator”，发明人是John Hesse和Coke Reed；

·美国专利申请号09/693,603，题为“Scalable InterconnectStructure for Parallel Computing and Parallel Memory Access”，发明人是John Hesse和Coke Reed；

·美国专利申请号09/693,358，题为“Scalable InterconnectStructure Utilizing Quality-Of-Service Handling”，发明人是CokeReed和John Hesse；

·美国专利申请号09/692,073，题为“Scalable Method andApparatus for Increasing Throughput in Multiple Level MinimumLogic Networks Using a Plurality of Control Lines”，发明人是Coke Reed和John Hesse；

·美国专利申请号09/919,462，题为“Means and Apparatus fora Scaleable Congestion Free Switching System with IntelligentControl”，发明人是John Hesse和Coke Reed；

·美国专利申请号10/123,328，题为“A Controlled Shared MemorySmart Switch System”，发明人是Coke S.Reed和David Murphy；和

·美国专利申请号10/289,902，题为“Means and Apparatus fora Scaleable Congestion Free Switching System with IntelligentControl II”，发明人是Coke Reed和David Murphy；

技术领域

本发明涉及控制可适用语音和视频通信系统以及数据/因特网连接的互连结构的方法和装置。尤其是，本发明扩展了题为“Means andApparatus for a Scaleable Congestion Free Switching System withIntelligent Control”的第8个相关专利中引入的概念。

背景技术

本发明说明了如何利用组合发明来处理各种业务状况和无连接协议，包括因特网协议(IP)和以太网。此外，由于技术和体系的进步，将出现新的协议和系统。尤其是，本发明和组合发明在很大程度上扩大了可能的范围。因此，除了描述处理现有的分组格式的系统外，本发明还描述了处理将来的分组格式的系统。多个分组格式可以同时进入交换系统。该系统可以用不同的方法来处理各种分组类型。除了教导控制和交换分组的新方法外，本发明还教导如何在系统的输入和输出接口处理分组。

发明内容

毫无疑问在将来的20年中，通信业务量将会有显著的增加。下一代交换系统必须是可扩缩和智能的。下一代交换系统必须是可靠的，并且能够在更低花费基础上传送更多数据。该组合发明清晰地指出了交换技术未来的方法。未来的交换必须既可以处理以当前格式发送的数据，也可以处理以新格式发送的分组，所述的新格式是在此和组合专利中描述的交换过程中构建的。本发明描述了一种智能分组交换系统，可以同时处理多种类型的分组。本发明所述的该系统设计为具有很多输入和输出端口，每个端口具有较高带宽，具有较低等待时间，可靠并能降低成本。现有的透明交换是骨干电路(连接)交换。需要的是一种智能透明分组交换。本专利描述了第一个这样的装置。在第8、第10个专利和本发明中描述的装置可以有非常多的应用。它们可以替代现有的骨干交换，从而为整个系统提供更强的适应性。可以充当下一代高带宽路由器。通常，它们可以充当整个下一代数据移动平台的基本组成部件。

本发明的一种单独交换系统可以同时接收各种分组格式，它包括：

·电子分组传输；

·光学波分复用数据(WDM)，具有由多个待发送到公共输出线路的分组组成的单一帧，每一分组在单独的波长上传播；

·WDM数据分组，其中单个分组的报头在一个不同于剩余分组(例如有效负荷)的波长上传播(即，有效负荷)，并且在单波长上传播或者被再分为多个子分组，每一子分组在单独的波长上传输；和

·单波长系统，是格式(3)的子集。

这里采用的技术是很普遍的，对于本领域普通技术人员而言是很清楚的，这些技术可以应用于其它的电子和光学数据格式。每一上述分组格式可以到达第8和第10个专利中描述的类型的系统。在第8和第10个专利的描述中，光学分组在插入交换机之前被转换为电子形式。在本发明的一个实施例中，对到达的电子分组进行电子交换。在第一实施例中，格式(2)的分组都被转换为电子形式并进行电子交换，然后往回移位光学形式(OEO)。在第二个实施例中，在分组的目标都是同一输出端口的情况下，对格式(2)的分组进行光学交换，但是在帧中的分组的目标是不同输出端口的情况下，进行电子交换。在这里描述的一个实施例中，对格式(3)分组和格式(4)分组进行光学交换。在一个实施例中，交换机的每一输出线路被设计为只能传输三种数据类型中的一种。但是，对于每一类型，有至少一个来自交换机的输出线路，能够向下转发该类型的数据。一个重要的说明性实施例涉及到格式(3)的分组的光学交换。

所述的智能透明分组交换的主要步骤是：

·对到达分组的报头进行检测、处理并发送至一个或更多的逻辑单元

·所述电子逻辑单元(一个或多个)控制系统的分散组件。所述的分散单元在N个输入线路上接收分组，并在K个输出线路上输出分组，这样，在一个分散单元输出线路上的两个连续分组之间的最小暗区间隔(dark space interval)将大于输入线路上的两个连续分组之间的最小暗区。典型地，该分散组件的K个线路是2^J-N的形式，其中J是整数。

·分组在K个传输线路上重新对准。所述的重新对准是在数据线路上将分组往回移位一个可变距离，但是分组在每一线路上的连续顺序要不变地保留。

·然后，重新对准的分组的报头被读取并发送到一个或更多逻辑单元。

·逻辑单元比较目标为相同输出线路的分组的报头。两个或更多进行比较的分组可以从不同的输入端口到达，而且这种比较可以顾及服务质量(QoS)并结合在输出接口处的当前业务量。与去往相同输出端口的分组相关的信息的比较和基于该比较的动作构成了本发明和第8个专利中所述发明的重要技术特征。该技术特征为第8、第10个专利和本专利申请中所述的系统提供了高级的智能控制。该专利和第8、第10个专利中利用的控制系统定义了一个新型的、高性能的、在其它系统中尚未达到的控制系统。

·做出上述比较后，逻辑单元确定延迟每一分组多长时间以便防止冲突。因此，逻辑单元使分组在K个数据线路中重新排序。

·一个或更多的光学分组交换机的节点由逻辑单元设置，或者所述分组可以通过自选路由分组交换，例如第1个专利中教导的MLML交换。

·分组可以通过用宽频带的技术构建的交换机来发送，包括光学的和电子的。

·在第二可变延迟调整之后，离开光学分组交换机线路中的分组被集中到更少的数据线路中。典型地，有N个数据线路进入分组交换机和控制系统；有2^J-N或更多线路在系统内部；以及有N个线路离开交换机和控制系统。

在发送到输出线路之前，先把分组放大并清理。离开交换机的分组格式可以具有与进入交换机的分组格式的相同或不同的格式。另外，对分组交换内部的分组也会进行放大和清理。对于每一步骤的深入描述会在稍后的专利“具体实施方式”部分中给出。

这里描述的本发明的实施例中，有N个输入线路进入交换。每一输入线路通过J个分散交换机，以便使进入到分散单元(类似于时分解复用器)的输入线路的较重业务量通过K＝2^J个轻负载线路输出。这种处理的目的是：保证一个足够大的从分散单元的相同路径输出的任意连续分组对之间的“暗隙(dark gap)”。该较大间隙在分组通过系统传播的剩余过程中，可以允许更慢、更低成本的交换机。总共有N-2^J个线路离开N个分散器。为了方便说明，图中假定J＝2，这样K＝2^J＝4。这些线路可以用序列{L_kn}表示，其中1≤k≤K＝2^J且0≤n≤N-1。从而，从分散器单元DC_n离开的线路可以用L_1n，L_2n，…，L_Kn来表示。将MD₁定义为输入线路中的两个相邻分组的定时比特的起点之间的时间段(或“距离”)。将MD₂定义为MD₁-2^J，是在离开分散器的线路之一中的两个相邻分组的定时比特的起点之间的最小时间段。假定在输入的分组之间有一个可检测的暗隙，术语“定时比特”是指光学分组包络的前沿。光学或电子线路包含具有MD₂时间段的短脉冲的全系统参考信号。

在输入点PD从输入分组中读取定时比特。然后当把定时比特发送到读取定时比特并发送控制信号至分散器和重新对准模块中的交换机的逻辑单元时，使分组通过延迟环路。逻辑功能在于：分散器单元中的1×2交换机在分组到达前得到及时有序的设置，也就是说，交换机在连续分组之间的大暗隙期间被设置/重置。该方法还有另外一个优点：可以使离开分散器中的输出线路均衡地较重地承担负载。

所述分散器和重新排序器中的1×2交换机可以用铌酸锂门、半导体光放大器(SOA)或具有足够速度的其它类型的光学门构成。在交换机引起信号损失的情况下，将需要沿着线路进行放大。适当地设置所述的放大器，以便在使其通过给定数目的门后放大信号。(所述放大器并没有全部在图中标出)。这里还需要整理通过系统的信号的单元，有利地，维持适当的信噪比。位于分散器根部的交换机需要比进一步位于树形下部的交换机更快。位于分散树的第二级的交换机可以以低速率运行，而位于下一级的交换机可以更慢，依此类推。每一输入连接只有一个快速交换机是有利的，因为快速交换往往更加昂贵，且耗费更多能量。

从上行数据流进入交换机的分组通常在彼此之间以及与其它输入线路之间缺乏同步。重新对准单元的目的就是建立全局的同步。全系统的定时信号用于所述全局重新对准。控制线路、信号线路、数据线路和其它非分组传输线路和装置可以是光学的、电子的或采用两者技术的结合。在本发明的一些实施例中，可以有该参考信号的多重同步信号拷贝。所述的全局调整单元包括一组交换机和延迟回路。分组首先通过一个“向上”或“向下”发送分组1×2的根交换机，就是说，在该单元的备选分支上。向上传播的分组通过长为MD₂/2的延迟回路。在该环路之后，分组进入光学可变延迟单元VDL，它包括交换机树和回路，所述回路将分组延迟最小的0时间单位到最大的MD₂时间单位。分组通过根交换机的底部进入同一可变延迟单元VDL。这样，分组对准系统能够将分组延迟最小值零到接近3·MD₂/2的最大值。

分组以这样的方式离开对准单元，在2^J个轻负载线路的顶端线路上的分组具有其中心位于全系统的周期定时脉冲和在脉冲后传播了距离MD₁的点之间的中点。从顶端线路往下一线路上传输的分组具有在脉冲后传播MD₁的点和在脉冲后传播2-MD₁的点之间的中点的中心位置。对此继续，直到在2^J个线路的底端线路传播的分组具有在参考脉冲和在脉冲后传播了距离MD₁的点之间的中点的中心位置。

做出决定是否通过第一回路向上或向下发送分组，这样进入VDL系统的分组需要延迟一个MD₂/4和3·MD₂/4之间的数值。所述的第一回路的目的是为了避免将分组延迟接近MD₂的数值、和将随后的分组延迟接近零数值而引发冲突的问题。

在参考信号的两个连续脉冲之间的时间间隔中、离开系统对准单元的分组集合可以形成为组。用G₁表示在该间隔中从一些系统对准单元PA_n顶端线路L_1n离开的所有分组的集合。用G₂表示在该间隔中从位于对准单元顶端线路的下一个的线路L_2n离开的所有分组的集合。以此方法类推，G_K表示在该间隔中从对准单元的底端线路L_Kn退出的所有分组的集合。注意对于序列中的每一k，G_k包含N个或更少的分组，并且G_k中的所有分组相对于彼此对准。此外，如果1≤k≤K，则G_k中的所有分组以根据分组的长度加连续分组之间间隔的长度确定的数值先于G_k+1中的分组。

对准之后，分组进入分组报头读取器HR，它具有光学抽头连接到一个光学-电子转换器(O/E)。然后分组进入一个大规模的光学延迟回路，该回路为它延迟足够的时间来控制系统决定如何去做。所述延迟回路可以包括多个分组和充当FIFO(先输入先输出缓冲器)。对于每一输入端口，系统控制单元中具有一个输入端口控制器(IPC)；所述IPC读取分组报头来决定其优先级和输出端口。所述的分组交换是交叉型交换，具有N输入、N输出和N²个节点。交叉交换机的运行需要不多于1个的输入可以同时连接到给定的输出。控制系统的作用是遵照这种约束，同时考虑QoS需求和多个输入端口要在相同时间间隔中发送到相同输出端的竞争。所述控制系统可以按照可扩缩的方式来实现这些目的，通过可以被认为是与一组输出端口业务管理器结合的分组交换的“模拟”。分组在光学FIFO中期间，每一IPC发送当前分组的替代(一个“请求”)至适当的虚拟输出端口，用术语“请求处理器”表示。每一请求处理器(RP)控制并调度其相关输出端口的业务。对于每一周期，一个RP可以接收0个、1个或多个请求；它检验每一请求的定时和优先权字段，并决定何时让每一竞争IPC开始对它的各自分组使用交叉交换。典型地，每一IPC具有为较早进入FIFO的分组预订的将来的时隙、和当前使用的其它时隙。来自IPC的请求分组通知RP哪一时隙对其是可用的。所述RP跟踪仍然可用的当前的和将来时隙，也就是说，即将到来的向相关输出端口开放的时隙。所述RP处理来自一个或多个IPC的请求组、以及其可用时隙组；然后向每一请求IPC发送一个“应答”，指示分组何时必须进入交换机。在这个处理过程中，输入端口控制器(IPC)彼此之间不直接通信；类似的，请求处理器(RP)彼此之间也不直接通信。IPC仅与欲发送分组的RP进行通信；RP仅与请求IPC之间进行通信，但只是响应发送到其控制下的端口的请求。从IPC到RP的通信是由第1到第7个专利中公开的可扩缩请求交换机(RS)实现的。响应分组通过类似的应答交换机(AS)进行通信。控制系统在第8和第10个专利教导的发明中有所公开。

当所讨论的分组在光学FIFO中时，执行并完成上述步骤。所述RP向IPC通知其中发送分组到交叉交换(分组交换)的时隙。因此，当IPC得知每一分组何时从FIFO离开，将很容易计算分组从FIFO离开后的延迟时间，这样正好能按调度进入交叉交换。在从FIFO离开时，分组进入光学可变延迟单元(包括一个光学解复用器)，馈送到长度是分组周期时间的整数倍的延迟回路中。分组在RP指定的时间内被交换到适当的延迟回路并进入交叉交换，从而按照需要防止冲突。在许多情况下，输出端口可能会过载，因此，一个或多个分组必须丢弃；在这种情况下，分组在进入交叉交换前丢弃。当实现QoS时，请求处理器使用优先级确定如何丢弃。

分组在由报头确定的输出端口从交叉交换中离开。如果在前端执行分散步骤，去往相同输出端口的分组进入集中器(MUX)，将它们组合为单独下行线路。在一些实施例中，分组重新对准单元对分组进入MUX的次序进行了比较小的调整；因此，在下行时保持最小分组间暗隙。

附图说明

在图中，光信号路径通常用“λ”表示，当方向改变用平滑曲线画出；只有电子路径用锐角画出。

图1A是一个电子数据分组100的图示。图1B是帧中许多光数据分组100的图示，每一分组具有自己的波长。图1C是光数据分组120的图示，利用报头(102，104，106)的一个或多个波长和有效载荷108的一个或多个不同波长。(这一格式用在本专利的主要实施例中)。图1D是系统逻辑控制单元中输入端口控制器发送到系统逻辑控制单元中请求处理器单元的请求分组130的图示。图1E是由请求处理器发送回输入端口控制器的应答分组140；图1F是输入端口控制器发送来重新排序各分组的重新排序分组150的图示。图1G是表示I/O分组160和接口单元(ECIU)254，所述I/O分组用于输入处理器、请求处理器和外部控制之间的多种内部信令功能。

图2A是适合图1C方式智能交换分组的分组交换框图。图2B表示分组交换系统的一个实施例，其中没有使用分散单元。图2C表示只对分组传输使用光学线路和组件的一个实施例；在其它可能的地方使用电子线路和结构。光学反馈“抽头”通过系统提供与光学分组流相关的精确的时间信息。图2D表示使用图2C系统作为“交换核心”的一个备选实施例。

图3是光学分组检测器的图示，它具有一个放大单元和一个作为光学FIFO的光学固定延迟环路(FDL)。

图4A是分散器单元的图示，它增加输出分组间“暗隙”的数量。图4B是表示分组从一条线路分散为4条线路的图示，允许使用更低成本的光交换组件。

图5A是一组适合异步分组到达的分组对准单元的图示。图5B说明使用对准分组的参考信号。图5C更详细地说明了如何用延迟回路的序列在进入一个对准单元的K条线路中的一条上对准分组。图5D示出了分组对准单元，具有针对每一输入线路的分组检测器。为使本发明的原理具体化，对准单元和重新排序单元中描述的交换机是铌酸锂或SOA(硅光放大器)设备；备选实施例中使用可调激光器或其它类型的光学解复用器(demux)。图5E示出了一种备选分组对准单元的设计。图5F说明了一种类似于图5C中所示的分组对准单元，它由来自输入端口控制器的电子信号直接控制。

图6是具有四条输入线路的报头读取器的图示。

图7A是系统逻辑控制单元的框图，它是以可扩缩的、并行方式的操作。它收集所有进入分组的信息，确定每一分组的输出端口，并且重要的是，在发送到分组交换机之前确定每一分组的延迟时间，从而避免分组冲突。图7B是系统逻辑单元的一个备选实施例的框图，它在可能的情况下都采用电子信号线路，而对于正在运行的性能管理和系统调谐使用光反馈功能。

图8是分组重新排序单元的图示，其中将每一分组延迟一个由系统控制逻辑单元确定的数值。因此，在发送到光学交叉交换机之前，对到达的分组集合设置分别延迟并重新排序，这样分组在系统中传播时不会与任何其他分组有冲突。

图9A是交叉类型分组交换的图示，它适用于智能交换系统。图9B是交叉类型分组交换的图示，其中每一IPC设置它到输出端口的连接。

图10是分组对准单元的图示(在每一输入线路处具有分组检测器单元)，对每一分组应用一个较小的时间调节，为最终的集中器运行进行对准。

图11是分组集中器单元的图示，其中多个光学输入连接都合并为下行传输的单个输出。

具体实施方式

图1A，1B和1C说明了从上游到达的数据流的光学分组的格式。所述交换系统按照报头中的字段下行地转发分组。图1D，1E，1F和1G说明了用于单元间通信和控制的系统内部的电子分组。下面的列表给出了这些分组中各种字段的描述。

表1

AVT表示可用于将给出的分组注入分组交换机的输入端口控制器的所有时隙设置的字段。请求分组130的AVT字段114由系统逻辑控制单元260或280中的输入端口控制器704发送至请求处理器710，该处理器通过相关输出端口经线路218支配所有业务流；如果有必要，用AVT字段来确定分组的重新排序。

DS交换设置序列126，重新排序单元用它来改变其中分组进入分组交换的顺序(并因而改变时间)。

ICN系统逻辑控制单元的输入端口控制器的识别号码(输入端口地址)112。由请求处理器用它来返回应答分组140至发送该请求的输入端口控制器。

IOMSG消息的有效负载160，可以从一个IPC或请求处理器或外部控制单元发送到另一个。有效负载160的内容取决于发送的特定消息，并在这里进行详细描述。典型地，它包含包括分组的长度、分组ID子字段和其它关于消息类型的字段。

LN分散处理后的分组的相关线路编号124。

PAY分组的有效负载108，可以分成多个子分组，并能够用多个波长传输。

QoS服务质量字段106，请求处理器利用它做出关于分组值和收到的服务类型的决定。

TB引导定时比特，或光功率包络的前沿，它表示分组的存在和/或它到达的精确时间。

TOP分组的目标输出端口编号(地址)104。

TS请求处理器选择的时隙116，用于将给出的分组注入分组交换。该字段也可以用于表示分组即将被丢弃。

图2A表示一种智能交换系统的框图。选择性地给出了与多个互连线路连接的系统200的部件。分组通过线路202进入系统。图1A，1B和1C所示形式的分组在应用中充分适合该系统的交换，其中光学离散不是重要因素。在这里描述的第一个实施例中，假定分组是图1C中的形式。所述系统包括多个模块类型，包括：

·分组检测器(PD)222；

·分组分散器(DC)224；

·分组对准单元(PA)226和234(图2C中的284)；

·报头读取器(HR)228；

·分组重新排序单元(RS)230

·分组交换机(PS)232；

·分组集中器(PC)236

·系统逻辑控制单元(SLC)260(图2C中的280)，全面管理和控制通过系统的所有业务量；和

·外部控制和接口单元(ECIU)254，与系统内的所有内部处理设备进行通信，协调和更新一些功能的细节，并支持整个系统的外部操作、管理和控制。

分组在线路202上进入系统，然后经过分组检测器222，该分组检测器检测分组的前沿是否(具体何时)已经进入系统。该定时信号通过线路242发送到分散单元224，并且在一个实施例中，还会通过线路244发送到分组对准单元226。所述分组继续按照下面的路线通过交换系统传输到输出线路218：

·通过互连线路204到分组分散单元224(在功能上类似于时分解复用器)；

·通过互连线路206到分组对准单元226，它提供内部全系统的同步便于随后的处理。

·通过线路208到报头读取器和延迟单元228；

·通过互连线路210到分组重新排序单元230；

·通过线路212到分组交换机232；

·通过线路214到第二调整单元234，它做出较小的定时调整，以便将分组对准到适合下一集中步骤。

·通过线路216到分组集中器236(类似于时分复用器)，以及最后，

·分组通过线路218离开系统，并在传输中将其下行地发送到最终目的地。

分组分散单元224和分组对准单元226和234不使用分组的数据内容；替代地，他们使用到达分组的“包络”的定时。报头读取器单元228采用光学抽头来发送分组报头180的复制到系统逻辑控制单元，在这里将其转换成电子形式。控制系统260利用设备和装置来读取和处理报头信息，来管理后来的所有分组，以及处理通过交换系统组件的分组流。报头读取器中的固定延迟回路602作为一个光学分组缓冲器(光学FIFO)，将数据分组延迟一个足够长的时间值，以使控制系统260/280完成所有确定随后分组的路径的操作。分组重新排序单元230和分组交换机232由系统逻辑控制单元(SLC)260/280进行控制。所述系统控制单元发送控制信息(基于当前业务速率、分组优先级和目标输出端口状态)至重新排序单元230和交换机232。通过了解每一组成单元及其全部功能，可以实现对智能交换系统的操作的理解。将按照各组成单元接收分组和控制信号的顺序对组成单元进行描述。

该系统的备选实施例在图2B和2C中示出，在题为“备选实施例”的部分将会讨论。

图3是分组检测器222、光学放大器304和固定延迟回路(FDL)276的框图。分组检测器接收线路202上串行到达的光学分组形式的输入，这些分组在线路204上离开检测器。分组的前沿(或定时比特)由光学抽头302拾取，并在线路242和线路244上把它的复制分别发送到分散单元和分组对准单元。分组检测器能够以电子或光学的方式，向分散单元或分组对准单元或向两者发送报头(或定时信息)。在另一实施例中，省略了线路244，分组对准单元自身具有分组检测器。在本实施例中，分组检测器以光学的形式发送报头信息。在一个实施例中，抽头302只引入一小部分信号到线路242和(可能地)244；也许有必要放大这些线路中的信号。在一个实施例中，可以通过在线路242和244中采用铒掺杂光纤放大器或类似的光学放大器304来实现这一点；这些线路可以由单独的激光(图中未给出)泵浦。

让报头具有特定波长λ₀是很方便的，这样，装置302可以从分组中无源地剥离波长λ₀的一部分光波。在一个备选实施例中，使报头中的每一比特具有不同的波长是很方便的(但是需要广播更多波长)。在报头具有多个波长的情况下，λ₀是定时比特的波长。

分组到达的时间是分散单元使用的唯一的控制信息。为了把分组延迟适当的时间值，从而用控制信息同步它们的到来，分组检测器包括一个延迟回路276。因此，分组检测器发送一个表示分组到达分散单元的精确时间的信号。该信号是分组M的报头中的定时比特；该比特支配线路242中控制比特的定时。在其它实施例中，有多个从分组检测器到分散单元的线路242。每一线路传输一个定时信号到位于分散单元内部的交换机。线路242中的信号要准确按时到达是很重要的。在一个备选实施例中，把报头(包括定时信号)直接从分组检测器发送到分散器。依靠该技术，分散器可能有必要具备一个光学到电子的转换单元。

图4A是分组分散单元(DC)224的示意图。该单元接收输入线路204上的分组并从多条线路206输出。该单元在线路242上接收定时信息。如图4B所示，用时间ΔM表示分组M通过光纤一个点所需的时间长度。分组的宽度ΔM对于所有分组是一个常数。具有最小间隔时间ΔG，是通过光纤一个点的分组彼此间的最短间隔时间。智能交换系统200在输出线路218上下行发送分组，在连续分组间保持最小“暗隙”。当上行连接正在以低于100％的业务量速率发送时，连续分组间的是暗隙ΔG加上(ΔG+ΔM)的整数倍。假定智能交换机200用该格式从其它交换机接收分组。在智能交换机以另外格式接收分组时，在智能交换机200前有一个分组格式转换单元也许是必要的。

图4A中的分散单元包括多个1×2交换机，排列为树状结构。铌酸锂门和硅光放大器(SOA)都适用于该应用。其它技术也可以用于所述的门。有一个单独的、高速1×2交换机402在树状的根部，并且有一对相对慢速的1×2交换机404位于树状的第二级。图4A中的树是具有两级的二进制树。为了各种应用，该树可以具备不同于两级的很多级，并且该树可以具有不同于这两级的分支基部。在图2A的模型实施例中，所述两级的二进制树启动分散器以接收一条线路上的分组，并将分组从四条线路上输出。离开分散器单元DC_n(或其它单元类型)的线路组称作“内部线路组”，在模型实施例的附图中用L_1n，L_2n，L_3n和L_4n标记，其中0≤n≤N-1。树结构中的各个节点由分散器控制单元406交换。该控制单元接收线路242输入的定时，并通过线路408发送控制信号至节点交换机402，和通过线路410至节点交换机404。

参考图3和4A，分组检测器222沿下行线路242发送表示分组M进入检测器的时间的信号。当分组M通过延迟环路276时，线路242中的控制信号到达分散器控制单元406，这样通过线路408发送的控制信号在适当的时间到达，以使交换机402在分组M通过交换机402之后而在另一分组到达交换机402之前改变状态。换句话说，交换机402在时间间隔ΔG中(参考图4B)改变状态。类似地，线路410中的控制信号到达交换机404，所述交换机在进入分组之间改变状态。节点402是高速、1×2光学交换机，能够在短时间段ΔG中触发，所述时间段为进入的分组之间的最小间隔。注意，进入交换机404的分组之间的间隔长度至少是ΔM+2·ΔG。交换机404的成本和使用的功耗是它的交换速率的函数。因此，交换机404比交换机402更便宜。线路206中的分组之间的最小空白区ΔB至少增加到4·ΔG+3·ΔM。引导线路206中分组的交换机还可以更慢。

分散器单元的目的是创建ΔB，分组之间一个大的、有规则的间隔。因此，更慢和更低成本的交换机可以用于通过系统传输的剩余分组路径。图4B表示通过分散单元的连续分组的序列。一旦分组通过分散器，它通过的交换机就改变状态。这样，第一节点402切换每一分组，而第二节点404切换每一个其它分组。所述单元中的逻辑是很简单的；定时信号242在暗隙的开头到达节点。一旦接收该信号，控制逻辑406立即切换节点402，稍后一点，切换合适的第二节点404。在这两种情况下，在分组清除后交换机都立即改变状态。

参考图5A，分组对准单元(PA)的框图。系统有N个对准单元226，每个端口有一个。由于分组从对应分散器单元224到达内部线路206，每一PA负责参考系统全局定时信号262来对准分组集合。图5B表示全局参考信号262的应用。四个分组(在图的上半部分用A、B、C和D表示)从内部线路206到达，如图的上半部分所示，处于相对参考信号262的位置。对它们进行重新对准并相对于该信号微调，并且如图中下半部分所示，退出对准单元。

图5C分组对准单元226的图示，沿着每一路径合并了光学可变延迟装置。分组逻辑单元(PLU)510使用线路244中从分组检测器222向其发送的定时信号。图5D是具有内部分组检测器522的对准单元的图示。为了说明的简明性，只详细说明了四组延迟环路(VDL)520组中的一个；其它的是同样的结构和功能。图5C所示实施例的优点在于：在分组的端到端路径中，只需要一个报头读取器和一个分组检测器。在该设计中，PLU 510跟踪分散器交换的状态，来获知分组在什么线路上到达。因为分散器总是以预定的对准单元已知的模式交换，这是可能的。图5D所示实施例的优点在于：PLU 512可以更简单，并且可能减小定时抖动的可能。

下面是图5D所示的实施例。分组在线路206上到达PA 226。从内部分组检测器PD 522获取分组定时信号并发送至PLU 512。全系统参考信号262连接到PLU。固定延迟回路530为PLU提供足够时间，来确定在MD₂确定的给定周期中到达的4个(或更少)分组中每一个的延迟时间。基于相对到达时间和全局定时信号，PLU 512计算每一分组的延迟时间，以便产生对图5A所述的输出分组的相对对准，并相应地设置节点524。可变延迟单元520包括：可以在分组路径之内或之外交换的串行连接的光学延迟回路526组。当1×2交换机524设置为“低”，分组在零相对延迟路径528上移动；当节点设置为“高”，分组按照每一环路的长度延迟。在一个实施方式中，回路长度的以2的乘方设置：1，2，4，8，…，2^n-1。重要地，从VDL 520中获取的延迟的总值范围为从零到(2ⁿ-1)时间单元设置的和。一个时间单元的延迟是满足内部系统功能和适合外部(下行)定时需求所需的最小时间调整。最长延迟大约是与四个连续分组和它们之间间隔相关的时间。总之，内部线路组上的分组集在它们各自的可变延迟单元522中异步到达。在由对准单元进行处理后，智能交换系统所有线路上的所有分组都相对于参考信号262进行全局对准。

在另一配置中(图中未给出)，一个单元的所有四条输入线路都可以由单个的4×32交换机管理。利用可调激光(或其它解复用型节点)进行内部交换，该智能交换系统可以用三组选定的交换机构成：一组用作对准单元，一组用作重新排序单元，而一组用作分组交换机。图5E是分组对准单元的一个备选设计，在题为“备选实施例”部分中进行讨论。图5F是一个分组对准单元284，在功能上类似于PA 520，除了单元284由线路288上来自输入端口控制器724(参见图2C和7B)的电子信号直接控制之外。

图6示出了报头读取器和分组延迟单元228。每一单元包括多个报头读取器和延迟回路，在它的内部线路的内部线路集中的每一个线208具有一个。报头读取器240获取整个分组的光学复制，或最低限度的，控制系统260即刻使用的分组报头180。分组M进入线路208，在通过固定延迟回路602后在线路210上离开。该回路是一个光学FIFO(先入先出缓冲器)，对所有分组延迟足够的时间间隔，来使控制系统在分组离开FIFO之前对分组执行所有调度操作。通过线路246把报头信息的光学复制发送至系统控制单元260。由于对系统中的所有分组做出全局性的对准(同步)后，它们准确地按照全局参考信号确定的时间到达报头读取器。在MD₂确定的给定周期中，分组集按照顺序G₁，G₂，……，G_K(G_n如先前所定义)到达报头读取器，每一组之间具有固定时间间隔。在对应的时分复用组H₁，H₂，…，H_K中，报头信息180被读取并发送至系统控制单元260，其中H_n来自G_n的报头记录集。分组M的报头包括如下数据字段：

·定时比特(TB)102(或光学包络的前沿)，用于表示分组的存在，并且也表示分组到达的准确时间；

·QoS字段106，系统逻辑控制单元(SLC)用它来为分组分配分组优先级(PP)；和

·用于确认针对分组的目标输出端口(TOP)104的信息。

上述三个字段TB、QoS和TOP由SLC使用，以生成和应用其控制信号。SLC立即把分组报头从光学转换为电子格式(除非O/E转换已经执行)并获取报头字段的内容。在每一报头比特处于单独波长上的情况下，可以用彩色滤光器(chromatic filter)或类似装置将每一报头比特丢弃。另外，可以采用单一的波长、串行的O/E转换。分组报头可以包括在智能交换机的多种实施例中使用的其它字段。尤其是，它们可以包括组播比特。

图7A是系统逻辑控制单元SLC 260的示意图。本专利和第八、第10个专利的中心思想是对进入交换结构的所有分组的可扩缩的智能控制，其中考虑当前业务量速率和QoS的需求。下面是对所述专利中详细教导的交换系统的可扩缩控制的方法和装置的概要。可扩缩控制单元706(结合IPC)调度进入交换机232的所有分组的定时。在调度策略至少部分地基于QoS值的应用中，IPC 704接收并处理来自每一周期中进入系统的所有分组的报头字段(包括QoS字段)。SLC 260使用可扩缩方法和设备来确定给定分组在哪一时隙可以与其它任何分组没有冲突地进入光学分组交换机232。(当同时发送两个或更多分组到同一输出端口时将产生冲突。)系统管理很有效的一个基本原因在于：有一个逻辑单元(叫做请求处理器RP)，与每一输出端口相关联。RP优先考虑预先调度的和当前要使用输出端口所有分组，给出它们的优先级和定时，其调度每一分组何时进入分组交换机，合理地避免冲突。为了通知RP710针对其端口调度的所有进入的分组，需要路由每一请求分组到适当的RP。第一和第七个专利中定义的互连结构是自路由的，且允许把多路分组路由到相同目标。因此，在这里将其用作请求交换机708，来有效地路由请求分组到期望的请求处理器，并且也用作应答交换机712，把应答分组从请求处理器路由回发出请求的输入端口控制器。

如图7A所示，光学报头信息通过线路246进入系统逻辑控制单元260，其中由O/E转换器702将其转换为电子形式，然后通过线路722发送到其对应的输入端口控制器(IPC)704。所述IPC执行线路卡功能，包括报头查找和其它业务管理功能。对于每一接收和分析的报头，输入端口控制器建立一个请求分组130并通过线路716将其发送至请求系统706，该系统在构造和功能上类似于第八和第十个专利中所教导的。报头组在通过全局参考信号确定的周期中到达系统控制单元260，并按照顺序H₁、H₂、…，H_K。对于每个k，满足1≤k≤K，与H_k中报头相关的分组处于G_k中，因此位于线路组L_kn(0≤n≤N-1)上。此外，这些分组是去往分组交换机P_Sk232的。在每一请求/认可周期中，输入端口控制器只对一个交换机提交单个请求，并从请求处理器接收单个应答。通过分辨正在处理哪组报头，来识别交换机编号和分组的ID。输入端口控制器也知道每一分组离开FIFO和进入重新排序单元的时间。在请求分组中，输入端口控制器给出将相关分组插入到适当分组交换机232的可用时间的列表和AVT 114。所述AVT时间基于通过重新排序单元或通过该单元中的一组延迟环路直接发送的分组。当接收到对于请求的应答分组140时，输入端口控制器更新其AVT列表，并在适当时间通过线路248发送重新排序命令150至重新排序单元。所述重新排序命令发送并到达RS 230，刚好在分组从报头读取器中的FIFO 602离开之前；因此，重新排序单元中的逻辑单元就有时间来设置适当的交换机。所述RP根据在当前周期中其调度的分组更新其内部AVT。

每一请求处理器710控制分组的数据流进入分组交换机。基于如QoS和目标输出端口负载的信息，请求处理器选择可用时隙并将其作为应答分组140中的TS 122返回(通过应答交换机AS 712和线路718)到发送请求的输入端口控制器。在一些情况下，有必要丢弃分组。在一个实施例中，在每一请求周期中，只针对一个分组交换机232接收请求分组。在输入端口控制器收到应答分组时，IPC了解到发送分组到分组交换机的时机，从而了解到分组所需的延迟。当请求处理器认可分组后，经由线路720发送针对分组的交换设置信息至交换控制器SC 714，可以直接地或通过输入端口控制器发送。SC从所有请求处理器收集交换设置信息并根据交换注入时间进行组织。刚好在分组集到达交换机232之前，SC在线路250上发送适当的交换设置信息，来设置交叉节点902。

参考图6和图7A，在一个备选实施例中，O/E转换器702可以位于报头读取器240(而不是SLC 260中)中。在该实施例中，线路246传输电子信号。该实施例方便地减少了系统中光波导地数量，替代它的是低成本、高速度的串行通信技术。

SLC 260确定所有分组中每一分组的延迟时间，其中一个时间单元MD₂由与一个分组相关的时间加上它在“分散”线路上最小分组间间隔构成。SLC的结果是确定每一分组在可以进入分组交换机232之前必须等待的时间，合理地避免冲突，同时考虑到当前业务量速率和QoS需求。输入端口控制器704是确定已到达相关输入端口的分组的延迟处理的最后设备。重要的是，在确定延迟值所花费的时间中，分组正在通过FIFO传送。紧挨在分组离开FIFO 602之前，输入端口控制器通知重新排序单元分组的延迟时间。换句话说，重新排序单元230可以看作是一个在相同点终止的固定延迟线路组。例如，分组可以按A，B，C，D，E和F的顺序进入系统，并按任意次序离开，例如C，F，B，D，A和E。在该例中，分组A比分组F的延迟长8个时间段。

参考图7A和图7B，外部控制和接口单元(ECIU)254有至少两个功能。第一，其具有利用系统中的所有处理部件的双向通信，包括IPC704(图7A)或724(图7B)，和RP 710。第二，其是系统和外部之间的接口，目的包括管理、运行、维护、性能测量和诊断。

参考图8，其是分组重新排序单元230的示意图。当从线路248上接收到来自SLC 260的重新排序分组时，由控制单元CTL 810进行处理。紧挨在分组到达线路210之前，重新排序分组150通知CTL 810线路编号和预期的延迟。CTL设置解复用器812中的交换机，它可以由1×2节点排列的二进制树实现，例如图4A中所示，或用其它合适的光学解复用器设计。解复用器812具有多个输出端。当出现分组的输出端口业务量过载和分组QoS值过低时，输出端814丢弃分组。输出端816通过线路212没有延迟地连接到交叉交换机。每一延迟环路818的长度为MD₂，因此，解复用器单元的其它输出端以MD₂的整数倍延迟分组。

图9A表示交叉分组交换机232，适用于智能交换系统200。交叉分组交换系统232从线路212接收分组，在线路214上发出分组，在线路250上接收交换设置信息。该交叉系统通常包括N²个节点。节点902建立从输入线路到输出线路的光学连接。按照控制系统260的操作，一个输入连接到零个或一个输出线路，而一个输出连接到零个或一个输入线路。在描述的实施例中，系统包括K个分组交换机232，离开分散器单元的每一线路对应一个交换机。分组交换机PS_k232接收并交换所有从线路组L_kn到达的分组，其中1≤k≤K且0≤n≤N-1。在系统200的图示中，K＝4，这样，PS₁从线路组L_1n交换分组，PS₂从线路组L_2n交换分组，PS₃从线路组L_3n交换分组，PS₄从线路组L_4n交换分组。在该交换系统的其它实施例中，分组交换机的编号可以是不同于K的编号。适合的交换机可以有多种类型：

·光学交叉交换机；

·交叉类N×N交换机，其中每一输入端口能够从N个波长中选择一个来发送数据，并且每一输出端口调谐到只接收其中一个波长，并且每一输出端口接受不同的波长；或

·如参考专利中所描述的光学MLML交换机。

MLML交换机可以自路由或可以光学从属于交换控制器714(如第二个专利中描述的)中的电子MLML网络。在使用MLML交换机的情况下，将各种长度的光学延迟线路附加到最内部环路的输出是很有用的。在单个角度的所有节点的延迟线路是相等的。这样，所有的分组从MLML网络和所述延迟线路组成的系统合并出来后，进行了重新对准。

图9B表示交叉分组交换机278，其中由连接到该交叉系统的每一输入端口的信号来设置输入-输出的连接。它在线路212上接收分组，从线路214发送出分组，在线路726上从输入端口相关的IPC直接接收交换设置信息(参见图7B和2C)。该交叉系统通常包括N²个节点。节点902建立从输入线路到输出线路的光学连接。按照控制系统280的操作，一个输入连接到零个或一个输出线路。

图10表示附加的分组对准单元234。该单元在结构和功能上类似于图5A所示的对准单元226。每一输入线路214包括一个分组检测器单元222，通过延迟回路发送每一输入的分组，同时发送一个定时信号至相应的对准单元226。而第一对准单元226在对准分组时存在每个过程，最后对准单元234的目的是执行集中处理之前的更精确对准。

图11是分组集中器单元236的示意图。4个光线路216进入该单元，并组合信号，直到所有分组离开单个光纤为止。由于相对于全局参考信号对分组进行对准，没有两条输入线路同时发送分组到集中器中。重要的是，在下行发送的分组之间总是保持最小暗区ΔG。分组在线路218上离开集中器和交换系统。这里或许需要一个如图2C中所示的最终光放大器。

备选实施例

如果从线路202进入系统的分组被充分隔开，或者如果低成本高速率的1×2交换机是可用的，那么就不需要分散器单元224了。具有这一特性的发明的一个实施例如图2B所示。在图2B中，有N条线路进入智能交换系统，N条线路位于系统内部，以及N条线路离开系统。由于去掉了分散步骤，该实施例就不包括图2A所示的以下单元：

·分散器单元224；

·附加分组对准单元234；和

·分组集中器单元236。

这样，分组通过线路220从分组交换机232直接离开系统。

本发明的另一实施例，图2B中所示的205，对通过线路202发送到系统的分组用世界范围的全局时钟定时。这样到达每一输入线路的分组在该线路上均匀隔开，并且N条输入线路中的每一线路上的间隔都是均匀的。在该类型的理想情况下，为对准N条输入线路上初始分组集，分组对准单元284中的交换机设置一旦确定，这些设置将同样保持用于所有后来到达的分组。然而，在一个实施例中，如果仅是不频繁地，对分组的到达进行监控，并对对准交换做出一些少量调节。

图5E表示分组对准单元226，其采用光学解复用器514，这样分组在离开之前通过多个光学延迟线路504中的一个。于是，光学分组在一个由最长延迟线路确定的范围中被延迟，其中定时增量涉及选定线路中延迟回路数目。

在另一实施例中，图2C、图7B和图9B中给出的设计在所有可能的地方使用了电子设备，这样减少了光纤、连接器和其他光学设备的数量。系统270包括以下特征：

·所有单元间信号部件和控制单元，包括电缆、连接器和电路板部件，在任何可行或保证节约的情况下，都使用低成本高速率的OTS(现货供应)电子传输技术。

·每一通过系统的端对端路径只有一个固定延迟回路FDL 276，在OE单元272处，较早执行光学报头的O/E到电子格式的转换，每一分组仅一次。

·分组报头的内容在电子通信线路282上发送至系统逻辑控制系统(SLC)280。

·SLC接收分组到达的即时通知，并确定所有分组的所有定时、对准和重新排序设置。

·每一路径只有一个分组对准设备284，在功能上类似于可变延迟单元520，除了输入处理器控制单元(IPC)724生成控制信号288之外，也要考虑到已经提及的因素、以及分组可能用到的所有路径和部件的端对端定时测量。

·分组的重新排列由重新排序单元(RS)230执行，在功能上类似于图8中的重新排序单元。

·图9B表示光学交叉交换机278。该交换机由IPC组直接控制。IPC利用信号线路726控制与该IPC相关的单个输入端口。它设置一个节点902，在输入线路212上建立到一个输出线路214的光学连接。(当没有分组时，不建立连接。)

·IPC 724可以命令与其相关的测试分组生成器(TP)296生成一个光学测试分组，并注入到前端来测试源自该输入端口的任何光学路径的端对端操作，这样，获取了任何这样的路径的精确的定时信息。至测试分组生成器的命令是通过线路274从输入端口控制器发送的。

·光学分组反馈抽头(OFB)292，位于分组交换机的输入端口，通过来自线路202的系统输入和从线路212到数据交换机的输入之间的1×2交换机序列和延迟线路序列，通知IPC 724分组的成功传输和精确的分组到达时间。光学编码器(OE)272提供进入系统的分组(包括测试分组)到达的精确时间。来自OFB和OE的信号提供通过系统的分组的精确的定时测量，有利地，通过在运行期间向控制系统和IPC提供微调定时所需的信息，并删除附加的对准步骤。光学管道中的错误和故障也可以用该方式识别。由光学分组生成器296生成的测试分组在系统配置、维护和正常运行期间提供定时信息。

·OFB 292通过电子线路294向控制系统发送信号。所述信号表示端到端成功通信和正常分组业务通过系统的精确定时，从而允许在正常运行期间进行定时和对准的微调。针对系统运行期间出现的光纤温度效应，该处理允许系统的调谐，也可以针对其它效应进行调谐。

·OFB 298位于交换机的最终输出端，它方便地通知系统逻辑控制系统成功交换和分组通过分组交换机278在内的整个系统的精确定时。在OFB 298的一个应用中，“目标”IPC(IPC_T)发送一个I/O消息160至“发送”IPC(IPC_S)，请求IPC_S生成一个光学测试分组(TP)并发送至IPC_T的输出地址。当TP进入交换机时，IPC_S用OFB 292确定时间t_IN。IPC_S发送一个I/O消息至IPC_T，它包括TP进入数据交换机的时间(t_IN)(与其它信息，一起识别S，T，消息的性质，和分组TP将到达输出端T的预期时间)。IPC_T用OFB 298确定TP离开交换机的精确时间t_OUT；然后确定端口S和T之间的延迟：t_ST＝t_OUT-t_IN。把该定时测量发送回IPC_S，这样就可以在发送分组到IPC_T时做出微调。备选地，处理器T可以通过I/O消息简单地发送定时值到IPC_S。IPC_S用该数值确定t_ST。在S＝T的情况下，IPC_S使用输入OFB_S 292和输出OFB_S 298的连接来测量t_SS。

·在一次运行中，目标地址T循环通过所有端口编号，IPC_S生成并更新所有输出端的内部定时表。通过所述方法和手段，系统中所有部件的定时和延迟都可以测量。IPC用该信息来确定如何设置分组对准单元，以便做出微调。IPC可以生成一组测试分组，发送到多个输入端口，来检测系统的整体性能和测量各个部件、光纤和连接的定时参数。作为正常运行的一部分，可以自动启动该处理，或由ECIU来命令执行。所述ECIU可以命令输入处理器(S)向目标处理器(T)发送测试分组，来开始所述的排序；出于正在维护和运行的目的，将结果t_ST发回到控制系统。

·OFB的其它用途包括部件故障检测、和与ECIU 254结合的其它操作和维护功能。

·光学放大器(OA)286放大信号，其目的包括：增加下行传输的信号强度和提高光信号与噪声比。光学放大器位于沿着适当保持信号服务和信号比噪声电平的光学路径的多个位置上。

参考图2A、图2B、图2C、图7A和7B，外部控制和接口单元(ECIU)254与系统中所有IPC和RP连接。ECIU具有多个到请求交换机708输入端口的连接256、和多个来自请求交换机708输出端口的连接258，这样就可以向任何RP发送和从任何IPC接收I/O分组。类似地，ECIU具有多个到应答交换机712输入和输出连接，这样就可以向任何IPC发送I/O分组并接收来自任何RP的I/O分组。该连接性能的使用包括：

·为IPC的运行设置并更改参数；

·为IPC的运行设置并更改算法；

·定时地或周期地从IPC和RP接收正常运行和业务量状况的通知；

·为RP的运行设置并更改参数；

·为RP的运行设置并更改算法；

·在运行期间从RP接收业务流量信息；

·从IPC和RP接收异常运行或业务量状况地定时和紧急通知，例如，1×2光交换机、光纤或连接、或电子线路等连接或部件的故障；

·ECIU可以命令具体IPC生成测试分组，用于测试、初始化、诊断、故障查找和微调操作；

·任何RP可以发送I/O分组P至任何IPC(其中分组P不是应答分组140)

·通过RP发送分组，任何IPC、S可以发送I/O分组P至一个目标IPC，T，该RP转发P至IPC T；类似地，通过把分组发送至一个IPC，任何RP可以发送I/O分组至另一RP，该IPC转发P至目标RP。

IPC到IPC的通信的一个用途是生成光学测试分组，并用它收集一个端口到另一端口的路径的定时信息。RP到IPC通信(除了初始应答分组功能以外)的一个用途是将异常状况通知IPC，如与RP相关的输出地址的过量业务量。通常，IPC比RP具有更强的处理性能。IPC分析业务量信息并可以通知ECIU，所述ECIU也具有更强处理和分析能力，并可以用所述信息管理系统。ECIU的功能包括操作界面、维护、诊断和故障查找、收集和分析业务量数据、设置端口在线和离线、并管理用户需求，如针对不同业务类型和不同端口的QoS服务。通过所述的方法和手段，系统中的任何处理元件彼此间高速连接，是系统中所有通信的的并行、可扩缩特性的优点。

系统270(图2C)可以在系统290(图2D)中采用，类似于图2B中所示的系统205，其中输入端202连接上行数据流，输出端220连接下行数据流。在一个本类型的备选实施例中，系统270可以用作“交换核心”，以类似于图2A所示系统200所使用的方式使用分组分散器224和集中器236。在该实施例中，来自分散器的线路206是系统270的输入端，线路216是系统270的输出端，直接连接到分组集中器236。优点在于，不再需要系统200分组对准单元234，因为SLC 280结合单个分组对准单元284使用光反馈292来微调分组的定时，这样第二次对准/调节步骤就没有必要了。

在系统200和205的其它实施例中，测试分组生成器296、光反馈292和298、和SLC 280都可以合并来实现上述目的和用途，包括系统安装、设置、重新配置、运行、管理、系统分析、诊断和修复功能。

本发明的其它实施例可以把本专利教导的精神，与第八和第十参考专利中教导的精神相结合。例如，系统的一些输入或输出线路可以是电子形式。在另一实施例中，对一些数据进行光学交换，而对其它数据进行电子交换。本领域技术人员应该可以理解，该方案结合参考专利中精神能够实现其它变体。

Claims (13)

1.一种路由信息分组的交换系统，包括：

多个输入设备；

调度单元；

交换单元；和

多个可变延迟线路单元，所述调度单元控制分组进入所述交换单元前、在所述可变延迟线路单元中耗费的时间量。

2.按照权利要求1所述的交换系统，其中所述调度单元部分基于来自输入设备的请求，设置所述可变延迟线路单元的延迟长度。

3.一种分组交换系统中的分散器，用于创建分组间的最小间隔，所述分散器具有传输输入的多个分组的输入线路、和传输多个输出分组的多个输出线路，所述分散器包括：

多个以树状结构排列的1×2交换机，所述树状结构具有L₀，L₁，…，L_N-1多个级别，有2^J个交换机位于第J级；

逻辑单元，用于设置树状结构中的交换机；和

两个整数M和N，0≤M＜N≤N，位于第N级的交换机成本要低于位于第M级的交换机。

4.一种交换系统，具有多个输入线路、多个分散单元、多个输入分组对准单元、多个报头读取单元、多个重新排序单元、多个分组交换机、多个输出分组对准单元和多个分组集中器、和交换逻辑控制器，其中：

进入输入控制线路的分组通过分散单元，然后是输入分组对准单元，再然后是重新排序单元，之后是分组交换机，再之后是输出分组对准单元，然后是输出分组对准单元；

进入所述分组交换机从而同时位于所述分组交换机的两个分组去往所述分组交换机的不同输出端口；

报头读取器将分组报头信息发送到所述交换逻辑控制器；

交换逻辑控制器将信息发送到所述重新排序单元；

重新排序单元包含可变长度延迟线路；

通过分组在分组重新排序单元中耗费时间的可变量，实现分组交换机单元中分组的无冲突。

5.按照权利要求4所述的交换系统，其中逻辑控制器是电子的。

6.按照权利要求4所述的交换系统，其中光学分组进入交换机，光学分组离开交换机，以及所述分组的有效负载保持在光学领域而决不转换到电子领域。

7.一种透明分组交换方法，包括：

检测到达分组的报头；

将报头信息发送到至少一个逻辑单元；

在分散单元处接收分组，分散单元的输出线路多于输入线路；

在分散器输出线路上重新对准分组；

比较分组的报头；

利用报头信息为分组选择进入交换机的特定时间。

8.按照权利要求7所述的方法，其中，在比较步骤中，基于服务质量和分组的离开交换机输出端口的预先调度，对分组的报头进行比较。

9.按照权利要求7所述的方法，其中，在交换步骤中，所述交换是电子的。

10.按照权利要求7所述的方法，其中，在交换步骤中，所述交换是光学的。

11.一种透明光学交换系统，包括多个输入线路、多个输出线路、和多个光学交换单元PS₁、PS₂、…，PS_K，其中：

作为光学分组的数据进入和离开透明光学交换系统，所述光学分组的报头决不转换为电子形式；

交换光学交换单元PS_J所需的时间量超过进入交换机的分组间的时间量；

将进入透明光学交换单元的分组分散到分散线路上；

分散线路上两分组间的时间量超过设置光学交换单元PS_J所需的时间量；

进入透明光学交换系统的分组通过光学交换单元PS_J到所述分组的目标输出端口。

12.按照权利要求11所述的透明光学交换系统，其中分组对准单元重新对准分组，以使分组群同时地进入光学交换单元PS_J。

13.按照权利要求11所述的透明光学交换系统，其中具有分组重新排序单元，对分组重新排序以使同时进入光学交换PS_J的两个分组去往PS_J的不同输出端口。

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