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CN1183720C - 光通信网络、在其中使用的节点以及操作该节点的方法 - Google Patents

光通信网络、在其中使用的节点以及操作该节点的方法 Download PDF

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CN1183720C CNB008073414A CN00807341A CN1183720C CN 1183720 C CN1183720 C CN 1183720C CN B008073414 A CNB008073414 A CN B008073414A CN 00807341 A CN00807341 A CN 00807341A CN 1183720 C CN1183720 C CN 1183720C
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Abstract

光通信网络中的节点在其输入端接收光分组。其确定分配给每个光分组的优先级。当光分组是前往另一个节点的转接分组时，如果确定该分组具有相对较高的优先级，那么通过一个连续流传输路径将其从该节点输出。通过一个可以包括导致可变延迟的队列或缓冲器的另选传输路径发送其它具有相对较低优先级的转接分组。

Description

光通信网络、在其中使用的节点以及操作该节点的方法
技术领域
本发明涉及通信网络，具体涉及一种承载光分组的宽带光网络。
背景技术
光宽带网络用于满足由因特网和相关数据业务的发展引起的对带宽需求的快速增长。常规上，把分组进行封装以使用诸如ATM(异步传输模式)或SDH(同步数字系统)之类的宽带网络协议进行传输。但是，已经认识到这会引入一个冗余的网络处理和管理层，并且希望直接通过光传输介质发送分组。例如，Cisco已经提出了一种“光网络互连线路图”，其描述了五级演变，即从在SDH/SONET设备上承载的数据业务到完全光网络互连。Cisco所引入的称为“动态分组传输”(DPT)技术的结构已经达到了该线路图的倒数第二级。其使用一种环结构，其中分组路由器被放置在两个同心反方向环上。这些环由多个光纤链路组成，每个光纤链路在路由器的输入和输出端口终接。DPT通过以一个方向发送数据分组并在另一个光纤上以相反方向发送对应的控制分组来进行操作。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种在具有环形拓扑结构的光通信网络(1)中操作节点(3a-3g)的方法，该节点(3a-3g)的输入部分和输出部分之间具有一个连续流传输路径，该连续流传输路径包括一传输介质，该方法包括以下步骤：
(a)在节点(3a-3g)接收一个光分组；
(b)复制该分组，使得有一个第一分组和一个第二分组，第一和第二分组是对方的副本；
(c)读取第一分组的至少一部分以确定(i)该分组是否是一个转接分组和(ii)该分组是否是一个高优先级分组；
(d)如果确定第一分组是一个具有高优先级的转接分组，那么通过连续流传输路径从该节点输出第二分组；
(e)如果确定第一分组是一个不具有高优先级的转接分组，那么把第一分组放到一个队列中以稍后传输，并从传输介质中排斥出第二分组。
本发明提供一种操作一个节点的方法，其允许作为高优先级转接分组的快速分组流过源和目的地之间的任何中间路由器。这所带来的优点是，路由器的业务负载减小，处理量增加，延迟减小，延迟变化减小。同时，节点仍能够实施所需的分组排队和统计多路复用。使用本发明，可以发送快速多点传送控制分组以实现有时间限制的网络管理操作，例如支持恢复。快速分组传送的固定光速等待时间也有益于有时间限制的应用，例如分布式数据库并发。其还允许高级等待时间管理技术。
连续流传输路径以一种稳定、连续的方式发送分组而无需使用队列或其它可变延迟。连续流传输路径可以完全在光域中。另选地，连续流传输路径的部分或全部可以在电域中。在此情况下，将在节点的输入和输出进行电-光转换。
根据本发明的第二方面，提供一种在具有环形拓扑结构的光通信网络中使用的节点(3a-3g)，该节点具有：
(a)一个输入部分和一个输出部分，在输入部分和输出部分之间有一个连续流传输路径，该连续流传输路径包括一传输介质，该输入适于接收一个入局光分组；
(b)复制装置(5.1)，用于复制入局分组，使得有一个第一分组和一个第二分组，第一和第二分组是对方的副本；
(c)处理装置，被设置来(i)读取第一分组，(ii)确定一个分组是否是一个转接分组，和(iii)确定一个分组是否是一个高优先级分组；和
(d)控制装置，其对处理装置确定出第一分组是一个具有高优先级的转接分组作出响应，被设置来指导第二分组通过连续流传输路径到达节点的输出部分，控制装置进一步被设置来对处理装置确定出第一分组是一个不具有高优先级的转接分组作出响应，(i)从传输介质中排斥出第二分组，和(ii)把第一分组放置在一个队列中以稍后传输。
本发明还提供一种包括上述节点的具有环形拓扑结构的光通信网络。
根据本发明的第三方面，提供一种在具有环形拓扑结构的光通信网络(1).中操作节点(3a-3g)的方法，该节点(3a-3g)具有一个输入部分和一个输出部分，在输入部分和输出部分之间有一个连续流传输路径，该连续流传输路径包括一传输介质，该方法包括以下步骤：
(a)在节点(3a-3g)接收一个光分组；
(b)复制该分组，使得有一个原始分组和一个复制分组，原始分组和复制分组是对方的副本；
(c)复制该复制分组，使得有一个第一复制分组和一个第二复制分组；
(d)读取第一复制分组的至少一部分以确定(i)该分组是否是一个转接分组和(ii)该分组是否是一个高优先级分组；
(e)如果确定第一复制分组是一个具有高优先级的转接分组，那么通过连续流传输路径从该节点输出原始分组；和
(f)如果确定第一复制分组是一个不具有高优先级的转接分组，那么把第二复制分组放到一个队列中以稍后传输，并从传输介质中排斥出原始分组。
优选地，节点包括一个连接到其输出的开关，并且该方法包括选择性地从连续流传输路径中排斥出至少一些分组。本发明的该方面提供了一种被发明人称为“复制-排斥-和-插入”(CEI)结构的新节点结构。该结构便利于高速多点传送分组的传输，并且还特别适合用于本发明前面方面的分组优先级化方案。在常规“舍弃-和-插入”(D&I)结构中，为了从一个节点接收多个分组，要从传输路径中把它们提取出来。作为对比，对于一个实施本发明的CEI节点，当要从节点接收多个分组时，从传输路径复制而不是提取这些分组。例如可以利用一个无源光耦合器把所有入局业务复制到该节点。如果一个入局分组已经到达其目的地或者希望在该节点终止，那么也可以利用一个在该节点输出处的纵横开关从传输路径中排斥出该分组。当在该节点接收一个多点传送分组时，可以从复制的分组中提取该分组并同时通过连续传输路径向前发送该分组。
附图说明
现在可以参考附图仅以示例方式进一步详细描述用于实施本发明的系统，在附图中：
图1是显示现有技术网络的示意图；
图2是显示实施本发明的网络的第一个例子的示意图；
图3显示图2的网络中通过一个节点的数据流；
图4是显示现有技术节点的结构的示意图；
图5是显示用于实施本发明的节点的结构的示意图；
图6是显示一个另选节点结构的示意图；
图7i到7iv显示图5的节点的另选配置；
图8表示高优先级分组或低优先级分组的替换；
图9显示一个节点内用于不同分组类型的数据文件；
图10显示一个光分组的格式；
图11显示双地址的使用；
图12显示环-回绕操作；
图13显示在一个节点输出处的争用；
图14显示逻辑和同步化电路；
图15a显示一个用于交换波分复用光分组的节点的结构；
图15b显示图15a的节点所处理的分组的格式；
图16a到16e显示纵横开关结构。
具体实施方式
图1显示由Cisco开发的并称为DPT(动态分组传输)环结构的现有技术结构。在该方案中，因特网路由器被放置在两个同心反方向环上。这些环由一序列的光纤链路组成，每个光纤链路在路由器的输入和输出端口终接。一个环称为内环，另一个环称为外环。以一个方向发送数据分组，并且在另一个光纤上以相反方向发送对应的控制分组。该IP(网际协议)环形网络被设计为提供多个特征。具体地说，其支持分组的统计多路复用，而不提供点对点连接或使用用于路由器互连或用于保护的专用带宽。其还被设计为支持分组优先级化和提供多个级别的排队和调度，以及支持单点传送和多点传送传输。在图1的网络中，与下面参考图2描述的网络相比，信号传输路径在每个节点处被中断。
图2显示一个实施本发明的网络。通信网络1包括同心外环和内环2.1和2.2。这些环承载光分组。多个节点3a到3g连接到环上。在该示例中，每个节点3a到3g是一个网际协议路由器。在操作时，一个路由器(例如3a)把寻址到另一个路由器(例如3d)的光分组输出到该双同心环中的一个。由节点3a输出的光分组在分组首部中的地址字段中承载节点3d的网络地址。该分组围绕环传递。在每个中间节点，把分组地址与各自节点的地址进行比较。如果该分组不寻址一个给定中间节点，那么该分组传递到下一个节点，并如此进行下去。在目的地节点，读取该地址并且识别该分组是要在该节点接收。在单点传送传输的情况下，在该节点把该分组从网络中除去。然后，例如可以将其转换到电域，以向前传输到与相应节点连接的电子网络上的一个客户终端。
图3显示在一个光纤环上的一个节点处接收和发送的数据分组的流动。一个入局数据分组(i)被发送到主接收队列(如果它到达其目的地)或(ii)被允许通过以向前传输。一个多点传送分组可以被发送到主接收队列并且还可以被转发以向前传输。根据其优先级处理用于向前传输的分组：低优先级分组被传递到一个转接队列。快速、高优先级被立即传递到出局路径而无需排队。在环上的容量允许时，来自发送队列之一的分组可以被传递到出局路径。可以使用多个发送队列来管理来自该节点的出局业务的优先级化。
在该示例中，光纤环和节点被配置以提供用于快速分组的连续光路径。
在连续传输路径中，信号流以连续和均匀速率从该路径输入和输出。该路径可以是一个连续光传输路径。连续光传输路径如图3所示可以包含一个实质上固定的延迟。对于电域中的连续传输路径，该路径可以包含诸如FIFO(先入先出)缓冲器的存储元件。但是，在此情况下，这与常规系统的差别在于，在正常操作时，来自缓冲器的输出是连续和规则的，使得缓冲器的输入和输出以实质上相同的速率发生。在常规系统中，使用一个缓冲器来在一个以某些速率和/或时间服务的队列中保持转接分组，其中这些速率和/或时间取决于诸如分组优先级、队列长度、争用队列的状态等因素。
控制电路执行的另一个功能是确定一个分组的使用期限(TTL)是否已期满。如果确定使用期限已经期满，那么再次把一个控制信号发送到开关以使得这样一个分组被从向前传输路径中排斥出来。当一个节点产生一个光分组并将其输出到所述环时，在分组首部的相位字段“PH”中写入一个值。这些节点中的一个节点作为主节点。主节点输出那些围绕每个环行进的多点传送快速控制分组以把当前相位值通知给每个节点。以每围绕所述环光速行进的往返时间至少一次的速率，定期地更新相位值。主节点通过递增相位值来执行对相位值的更新。例如，在环的每个往返一个控制分组的情况下，相位值被递增1(模3)。每个环周期性地接收和存储由来自主节点的多点传送快速控制分组之一所指示的当前相位值。当在该节点接收到任何其它快速分组时，该节点中的控制逻辑确定所接收的快速分组的PH字段中的值是否是：
(current_phase-PH)mod 3＞1，
如果满足该不等式，那么该分组期满，应该从环中清除。例如，这种情况可能是因为该分组寻址到一个当前发生故障的节点或者因为在分组的地址中有错误。
图4显示以前已经被广泛地考虑用于光分组网络的传统“舍弃-和-插入”(D&I)(例如，J R Sauer，M N Islam和S P Dijaili，“A soliton ring network”，光波技术杂志，第11卷，第12号，1993年12月，第2182-2190页)。该节点包含一个2×2光纵横开关。当该开关处于横向(直通)位置时：(i)入局光纤上的光分组被“舍弃”(即交换到节点接收机)；或(ii)插入一个由主发射机产生的光分组(即交换到出局光纤)；或(i)和(ii)二者同时发生。该D&I节点结构的一个限制是当节点接收一个分组时，该分组被物理地从入局和出局光纤之间的光路径中除去。用于多点传送一个分组的唯一方法是在每个节点舍弃该分组，然后当该环上有足够空闲容量可用时重新插入该分组。因此，该结构无法支持快速(高优先级)转接分组的多点传送。
图5显示我们发明的新节点结构的优选形式。该新结构提供了“复制-排斥-和-插入”(CEI)功能，而不是“舍弃-和-插入”(D&I)。在一个D&I节点的情况下，为了在一个节点接收分组，要从传输路径中提取这些分组。在一个CEI节点的情况下，为了在一个节点接收分组，要从传输路径中复制而不是提取这些分组。例如利用图5所示的一个无源光耦合器把所有入局业务复制到该节点。在使用时，来自光环之一的一个入局光纤连接到耦合器5.1。从耦合器5.1，一个光路径再经过一个用于提供固定延迟的光纤5.3的长度到达光纵横开关5.4。连接在该光纤环中的一个出局光纤从纵横开关的输出端口之一经过。例如使用再一个耦合器5.2把来自耦合器5.1的另一个输出再次分割。由该再一个耦合器得到的一个输出分支被用于提供入局光纤上的光分组的一个副本。例如，该副本可用被传递到主接收队列。该再一个耦合器的另一个输出分支连接到控制电路。例如，控制电路可以读取光分组所承载的首部，并执行相关的逻辑操作。控制电路产生一个控制输出并将其传递到纵横开关。如果控制电路确定该分组寻址到相应节点，那么纵横开关被设置为交叉状态以便排斥出该分组(在单点传送传输的情况下)。如果一个入局分组已经到达其目的地或者要在该节点终止，那么也利用例如图5所示的纵横开关从所述环中排斥出该分组。同时，或者每当在所述环上有足够空闲容量时，可以由该节点把一个分组插入到所述环中。控制逻辑和同步化子系统使用包含在该分组中的信息(例如分组首部)和其它信息(例如发送队列的状态和控制标志的状态)来操作纵横开关。图5显示一个固定光延迟，其允许在分组到达该开关之前有充足的时间用于这些控制逻辑、同步化子系统和开关的操作。与D&I结构中相同，快速(高优先级)转接分组被直接传递到出局光纤。但是，与D&I不同，CEI结构允许快速转接分组被多点传送，因为这些分组被同时复制而没有延迟它们的向前传送。
图14详细显示控制逻辑子系统。其包括光逻辑级141和组合电子逻辑门142。四个光模块(同步，地址识别PH读取器和单点传送/多点传送)分别在输入处具有光分组的副本。来自同步化模块的输出是到其它三个光模块的每一个的光路径。同步模块可以基于我们已经在我们的专利EP-B-687370中描述的自同步化技术中的一种(例如，使用输入到一个光AND门的由1.5比特周期所分隔的脉冲)。地址识别模块可以基于我们以前在该专利中描述的技术。使用特定选择的二进制字对地址进行编码，并通过向一个光AND门输入地址和目标字来识别该地址。来自AND门的输出被转换以给出来自该模块的一个输出，其中该输出是一个电二进制信号，用于表示分组ADDRESSEE匹配/不匹配本地地址。PH可以是两个光AND门，每个门具有该光分组作为一个输入和一个同步脉冲作为另一个输入—该同步脉冲被定时以与PH比特之一重叠。来自PH读取器模块的输出是两个并行电二进制信号一每个信号表示PH比特之一。UNI/MULTI读取器可以是一个光AND门，具有光分组作为一个输入和一个同步脉冲作为另一个输入—该同步脉冲被定时以与UM比特重叠。来自UNI/MULTI读取器模块的输出是一个电二进制信号—表示单点传送/多点传送。这些电信号与来自队列状态的信号一起传递到高速电子逻辑部分。该部分执行在下面的表中列出的逻辑，该表描述了节点对各种类型分组(例如多点传送低优先级转接分组等等)的动作。来自该电子逻辑的输出是一个用于设置2×2纵横光开关配置的二进制电信号。
该逻辑的每一级必须在短于最短分组的时间内操作，例如对于一个在100Gbit/s的50字节分组＝4ns。由于光学级和电子逻辑级以流水线布置，每一级将只能占用小于最小时间(例如4ns)的时间。光学级是超快的—例如使用半导体光放大器中的四波混合或TOAD器件等等以实现光AND门。由于所需的电子逻辑较为简单，有可能使用硬布线组合逻辑构建合适的快速电路。
图16a显示一个简单纵横开关的设计。其包括一个铌酸锂区域161。当把一个电控制信号施加到铌酸锂上的一个门时，那么铌酸锂的折射率改变，使得光信号从一个光路径交叉耦合到另一个光路径，即开关的“交叉”状态。
图16b显示用于纵横开关的一个另选设计。在此情况下，开关使用一个马赫陈德尔干涉仪配置，在干涉仪的一个分支中具有一个控制元件162。当施加控制信号时由控制元件162产生一个相位变化，以把输出从一个光输出端口切换到另一个光输出端口。上述两种设计都遭受显著的串扰：即，当一个光信号被切换到端口之一时，在另一个输出端口出现一个显著电平的光功率(例如输入功率的20或30％)。
为了克服该问题，上述节点中的每个纵横开关可以由一个如图16c所示结构的四个开关的网络代替。如图所示，这些开关是交叉连接的。控制信号c被施加到信号路径中的第一对开关，该控制信号的逻辑互补c被施加到信号路径中的第二对开关的每一个。逻辑上，这种网络的开关效果等效于图16a或16b的单个开关的每一个的效果。但是，串扰被成数量级地减小。由于纵横开关仅需要两个输入，其中一个用于插入路径而另一个用于直通路径，并且仅需要两个输出，其中一个用于排斥路径而另一个用于输出路径，可以看出不需要图c中所示的全部网络。实际上，可以使用图16d所示的串联连接的一对纵横开关实现具有串扰减小效果的完全纵横交换功能。
图16e显示再一个另选设计，其也提供了改善的串扰性能。其使用一对无源光耦合器163，164，在它们之间连接一个电吸收调制器(EAM)165。从第一个光耦合器163取得复制光信号，并在第二个光耦合器164添加插入光信号。在没有控制信号c时，EAM165处于其透明状态，光分组从输入路径直通到输出路径。当要排斥出一个分组时，那么控制信号c接通EAM165。然后可以用添加到耦合器164的INSERT光路径上的再一个分组替换被排斥出的分组。
图6显示另选形式的CEI结构的一个示例。此处有两个纵横开关SW1和SW2。(为清楚起见，未显示控制逻辑和同步化子系统)。在此情况下，不复制所有的入局分组；实际上，将只复制那些在SW1是交叉状态时到达的入局分组。在此情况下，可以复制一个快速多点传送分组，并且如果开关SW1和SW2都处于交叉状态，立即将其重新插入到环中。但是，在此情况下，快速多点传送分组被延迟了从SW1到SW2并再次返回SW1的反馈环路的转接时间。图6所示的CEI结构的另选形式具有某些缺点：首先，快速多点传送分组的被迫附加延迟增加了在SW1的争用概率(下面进一步描述)，除非使用特殊的防止措施(例如，在一个快速多点传送分组之后提供一个足够的时间保护间隔，造成减小的网络处理量和较高复杂性的惩罚)。其次，图6所示的结构需要两个光开关(而不是一个光开关)。
在D&I结构的情况下(图4)，为了在一个节点接收分组而从传输路径中提取分组必然是光域中的一个选择性过程，并且可以利用例如一个光纵横开关来执行。在CEI结构的一个优选形式中(图5)，为了在一个节点接收分组而从传输路径中复制分组是光域中的一个非选择性过程，并且可以例如由一个无源光耦合器来执行。
在CEI结构中，快速转接分组的连续传输路径最好是一个连续光传输路径，但是不一定如此，如图7(i)-(iv)所示。图7(i)显示用于快速转接分组的连续光传输路径的一个优选布置。图7(ii)显示一个转发器(一个使用光-电和电-光转换级的再生器)。图7(iii)显示在电域执行复制功能的情况。图7(iv)显示在电域中执行复制、排斥和插入功能的情况。在此情况下，开关可以是一个1×2电开关，并且与光交换的情况相同，信道开路的电路实际上被“排斥”。
图7(iv)与常规节点的区别在于一个“连续传输路径”。在连续传输路径中，信号流以连续和均匀速率从该路径输入和输出。
具有不同优先级类别的光分组网络的一个主要特征是能够把一个转接分组在环上占用的时间重新分配给具有较高优先级的另一个分组。已经知道使用D&I光节点结构对某些时隙的重新使用。例如，前述的Sauer等的文件描述了一种D&I光节点，其中可以通过插入一个发送分组来立即重新使用一个通过舍弃一个分组(即，当分组目的地地址匹配节点地址时从光环中除去一个分组)而成为空闲的时隙。此处，相区别地，我们通过从环中排斥出一个入局分组以便使该时隙空闲，并立即或同时把从转接或发送队列之一取得的另一个分组插入该同一时隙，来重新分配任何时隙。使用CEI结构，把由一个入局转接分组当前占用的时隙重新分配给一个较高优先级分组所需的步骤是：复制该入局转接分组；确定其优先级；如果适于重新分配，那么就进行{从环中排斥出该分组；把分组副本传送到转接缓冲器；重新使用同一时隙发送较高优先级的另一个分组)。这在图8中表示。注意到，CEI结构不是该过程必须的。例如，使用D&I结构时所需的步骤是：确定一个入局转接分组的优先级；如果适于重新分配，那么就进行{舍弃该分组；存储该分组以用于随后传输；并重新使用同一时隙发送较高优先级的另一个分组)。尽管此处针对“时隙”进行描述，该特征同样适用于其中分组异步地到达并且可以具有可变长度的非时隙系统。
图9显示图5的光CEI节点的入局和出局分组的流动，用于实现图3的结构。所有分组被假设具有两个优先级之一：低和高(快速)。分组还可以是单点传送或多点传送，并且它们可以是数据分组(具有用户数据的有效负载)或控制分组(唯一地用于网络控制目的)。复制所有入局分组，由此它们可以被分配到各种输入队列或者被放弃。在节点处处理不同类型的合法(例如非期满)入局分组的操作如下：
·单点传送
·快速转接分组：纵横开关被设置在横向(直通)状态，使得分组被直接传递到出局光纤。放弃分组副本。
·寻址到节点的快速分组：纵横开关被设置在交叉状态以从环中排斥出该分组。把分组副本传送到输入队列，然后根据其是否是数据或控制分组来分类。
·低优先级转接分组：纵横开关被设置在交叉状态，以从环中排斥出该分组。把分组副本传送到低优先级转接缓冲器。
·寻址到节点的低优先级分组：纵横开关被设置在交叉状态以从环中排斥出该分组。把分组副本传送到输入队列，然后根据其是否是数据或控制分组来分类。
·多点传送
·快速分组(不同的源)：纵横开关被设置在横向状态，使得分组被直接传递到出局光纤。把分组副本传送到输入队列，然后根据其是否是要传送到节点的数据或控制分组来分类，否则将其放弃。
·快速分组(节点是源)：纵横开关被设置在交叉状态以从环中排斥出该分组。放弃分组副本。
·低优先级分组(不同的源)：纵横开关被设置为交叉状态以从环中排斥出该分组。把分组副本传送到低优先级转接缓冲器。还把分组副本传送到输入队列，在此根据其是否是要传送到节点的数据或控制分组来分类，否则将其放弃。
·低优先级分组(节点是源)：纵横开关被设置在交叉状态以从环中排斥出该分组。放弃分组副本。
用于从节点传输的分组是根据队列深度的当前状态、适当速率控制、合理性算法等等从低优先级转接缓冲器或发送队列中选择的。根据这些控制，当在环上有可用的空闲容量时(入局光纤上的空闲容量，或者由节点自身从环中排斥出分组所产生的新空闲容量)发送分组。
每个分组承载一个适当的MAC协议首部，这是根据前面提出的原理设计的(图10显示一个建议的示例)。该MAC首部可以包括两个部分：一个部分(我们称为“光MAC首部”)包含用于处理一些功能所需的最小信息，必须以高速“迅速即时”(on the fly)执行这些功能以确保上面列出的操作。MAC首部的第二部分包含用于其它层2功能所需的信息。
在图10所示的例子中，SS(自同步化)是一个用于定时恢复的2比特字段。ADDRESSEE是一个用于表示哪个节点应该从环中除去该分组的10比特字段。在由Cisco描述的“空间复用协议”(SRP)(动态分组传输的部分)中，在单点传送分组的情况下，由目的地节点从环中除去分组。此处建议，为了高速网络中的路由选择，光MAC首部将不同时包括源和目的地地址，而是将包含单个地址字段ADDRESSEE。对于单点传送分组的传输，ADDRESSEE将被设置为目的地地址。对于多点传送分组的传输，ADDRESSEE将被设置为源地址。如果ADDRESSEE匹配节点的地址，将需要该节点从环中排斥出一个分组。UM(单点传送/多点传送)是一个用于表示该分组是单点传送还是多点传送的1比特字段。PH(相位)是一个具有双重目的的2比特字段；如下面将更详细描述的，PH表示分组的优先级并且还包含一个简单的使用期限机制。P(奇偶性)是一个用于设置光MAC首部(大约2个字节)的奇偶性的1比特字段，并且将与“飞行中”奇偶性检验结合用于提供一些首部完整性。
必须使用非常简单的高速逻辑操作“迅速即时”执行光MAC首部的读取。对于超高速光实现，将使用基于简单光逻辑门(例如AND)的处理。在我们的专利EP-B-687370中描述了基于自同步化的各种定时恢复方法。例如，字段SS可以由被1.5比特周期分隔的2个归零格式光脉冲组成，并且自同步化将基于来自一个光AND门的输出，该光AND门的第一输入是该分组的一个副本，其第二输入是该分组被相对于第一副本延迟了1.5比特周期的再一个副本。来自AND门的输出是一个与该分组的开始精确同步的光脉冲。然后该脉冲(我们称为“定时脉冲”)可以用于迅速即时的各种操作。如我们的专利EP-B-687370中所述，定时脉冲可以用于确定在ADDRESSEE和节点的地址之间是否匹配的过程。定时脉冲还可以用于与光AND门结合来读取字段UM和PH。
双环结构是有恢复能力的，因为在一个隔离的光纤断裂或节点故障的情况下，节点可以执行图12所示的“环回绕”操作[例如Cisco最近发表的关于动态分组传输技术和应用的白皮书中所述]。为了用于允许网络在环回绕之后重新配置和重新建立的控制机制的正确操作，很明显需要节点能够区分那些在它们的“正确”环上行进的入局分组和那些已经绕在它们的“错误”环上的分组。此处，我们提出“双寻址”技术，用于避免需要一个附加首部字段来表示用于每个分组的“正确”环。图11中显示了双寻址。此处不是为每个节点提供单个地址，而是建议为每个节点提供两个地址，一个地址用于一个环。在此情况下，一个分组的发射机使用对应于正使用的环的ADDRESSEE的适当值。在环回绕的情况下，简单地遵循分组去除的通常规则(如果ADDRESSEE匹配节点的地址，那么需要一个节点从环中去除一个分组)，而无需读取其它首部字段来检查该分组是否已经回绕到“错误”的环上。
某些网络控制操作需要相邻节点之间的点对点信令。这可以以多种方式完成：产生一个独立控制分组；“捎带确认”技术，例如重写一个新产生的数据分组或一个低优先级转接分组中的某些字段；或者带外信令。带外信令可以在分组之间的时间防护间隔中执行。
CEI节点结构的潜在限制是在排斥-和-插入开关的争用的可能性。图13中显示了该情况。当开关处于交叉位置并且节点在插入一个分组A的过程中时，如果一个入局分组B到达，则可能发生争用。在没有光缓冲机制的情况下，可以有用于争用解决的各种可能性，包括切换到横向状态以允许B通过，因此迫使排斥出A的部分。随后重新发送A。A的接收者将认识到该分组已经被截断，并放弃该分组。
实施本发明的节点还可以用于一个采用波分复用的网络中。图15a显示这种节点的一个示例。在入局光纤上的一个波分复用分组传递到解波分复用器15。合适的波分复用器可以从市场买到，并且可以例如从波长选择性光耦合器或从光纤布喇格光栅形成。解复用器151在不同的输出光纤上输出不同波长的信道。为便于说明，仅显示四个波长信道λ1-λ4，但是实际上，可以使用更多数量波长的信道，例如8，16或32个信道。每个波长信道上的光信号经过一个光-电子转换器(例如一个光电二极管)，被转换成电域中的信号。来自光电子转换器的输出被分接以提供该分组的副本。如前面参考其它实施例所述，该副本可以传递到主接收队列和控制/同步化电路。光电子转换器的输出还通过一个电连续流动路径连接到一个电子开关152的输入。要插入该流动路径的信号的并行数据流也被输入到开关152。开关152的并行输出经过电-光转换器并被转换回光域的不同波长λ1-λ4。不同波长的信号由光多路复用器153组合到出局光纤上。图15b显示在入局光纤上接收和在出局光纤上输出的光分组的格式。在该示例中，使用32个波长，并且分组在波长域中是32比特宽。比特位置1，33，65，...在波长λ1接收，比特位置2，34，66，...在波长λ2接收，如此等等。在节点，在对WDM分组解复用之前的输入光纤中，光信号可以经过色散补偿装置(例如色散补偿光纤的长度)，以在时域中重新校准不同波长的信道，从而校正光网络中群速离差的影响。

Claims (9)

1.一种在具有环形拓扑结构的光通信网络(1)中操作节点(3a-3g)的方法，该节点(3a-3g)的输入部分和输出部分之间具有一个连续流传输路径，该连续流传输路径包括一传输介质，该方法包括以下步骤：
(a)在节点(3a-3g)接收一个光分组；
(b)复制该分组，使得有一个第一分组和一个第二分组，第一和第二分组是对方的副本；
(c)读取第一分组的至少一部分以确定(i)该分组是否是一个转接分组和(ii)该分组是否是一个高优先级分组；
(d)如果确定第一分组是一个具有高优先级的转接分组，那么通过连续流传输路径从该节点输出第二分组；
(e)如果确定第一分组是一个不具有高优先级的转接分组，那么把第一分组放到一个队列中以稍后传输，并从传输介质中排斥出第二分组。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括以下步骤：
(f)如果确定第一分组寻址到节点(3a-3g)，那么从传输介质中排斥出第二分组，并接收第一分组以用于在该节点的存储和/或处理。
3.根据权利要求1或2的方法，其中连续流传输路径是一个光路径。
4.根据权利要求3的方法，其中从一个分组承载的标志来确定该分组的优先级。
5.一种在具有环形拓扑结构的光通信网络中使用的节点(3a-3g)，该节点具有：
(a)一个输入部分和一个输出部分，在输入部分和输出部分之间有一个连续流传输路径，该连续流传输路径包括一传输介质，该输入部分适于接收一个入局光分组；
(b)复制装置(5.1)，用于复制入局光分组，使得有一个第一分组和一个第二分组，第一和第二分组是对方的副本；
(c)处理装置，被设置来(i)读取第一分组，(ii)确定第一分组是否是一个转接分组，和(iii)确定第一分组是否是一个高优先级分组；和
(d)控制装置，其对处理装置确定出第一分组是一个具有高优先级的转接分组作出响应，被设置来指导第二分组通过连续流传输路径到达节点的输出部分，控制装置进一步被设置来对处理装置确定出第一分组是一个不具有高优先级的转接分组作出响应，(i)从传输介质中排斥出第二分组，和(ii)把第一分组放置在一个队列中以稍后传输。
6.根据权利要求5的节点(3a-3g)，进一步包括：一个连接到节点的输入部分的波长解复用器(151)，被设置来对在节点的输入部分接收的波分复用光分组进行解复用；和一个连接到节点的输出部分的波长复用器(153)，被设置来多路复用多个波长信道以形成一个波分复用光分组，以从该节点的输出部分进行传输。
7.一种具有环形拓扑结构的光通信网络(1)，包括一个或多个根据权利要求5的节点。
8.一种在具有环形拓扑结构的光通信网络(1)中操作节点(3a-3g)的方法，该节点(3a-3g)具有一个输入部分和一个输出部分，在输入部分和输出部分之间有一个连续流传输路径，该连续流传输路径包括一传输介质，该方法包括以下步骤：
(a)在节点(3a-3g)接收一个光分组；
(b)复制该分组，使得有一个原始分组和一个复制分组，原始分组和复制分组是对方的副本；
(c)复制该复制分组，使得有一个第一复制分组和一个第二复制分组；
(d)读取第一复制分组的至少一部分以确定(i)该分组是否是一个转接分组和(ii)该分组是否是一个高优先级分组；
(e)如果确定第一复制分组是一个具有高优先级的转接分组，那么通过连续流传输路径从该节点输出原始分组；和
(f)如果确定第一复制分组是一个不具有高优先级的转接分组，那么把第二复制分组放到一个队列中以稍后传输，并从传输介质中排斥出原始分组。
9.根据权利要求8的操作节点(3a-3g)的方法，进一步包括以下步骤：
(g)如果确定第一复制分组寻址到节点(3a-3g)，那么从传输介质中排斥出原始分组，并接收第二复制分组以在该节点存储和/或处理。
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