用于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法
用于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法
【专利摘要】提供了一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流。所述交换装置包括输入级(210)和输出级(230)，所述输入级(210)包括至少一个输入交换单元(2111-211H)，所述输出级(230)包括至少一个输出交换单元(2311-231H)。中间级(220)耦合在所述输入级(210)和输出级(230)之间，所述中间级(220)包括中间交换单元(221)。所述至少一个输入交换单元(2111-211H)和至少一个输出交换单元(2311-231H)配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流。所述中间交换单元(221)配置为仅交换第二阶数据流，其中所述第二阶数据流具有比所述第一阶数据流更高的阶。
【专利说明】用于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法，分级数据结构例如是光信道教据单元流ODU流。
【背景技术】
[0002]现有的分组-光传输平台(POTP)是基于集成分组、光传输网络(OTN)以及同一节点的波分复用(WDM)交换能力。现有技术已知不同类型的节点架构。多数节点架构使用例如基于波长选择交换(WSS)技术的全光交换机。这样的节点获得旁路业务的波长路由以及OTN或分组(或者两者)，从而处理该节点处增加/减少的本地业务或者聚集/分解的本地业务。
[0003]一些POTP架构使用分组交换结构，例如“不可知交换机”来实现OTN交换。其它的新近架构基于输入业务(来自线路和客户端接口 )的电转换以及后续的OTN处理和交换。通常认为后者是数字光电或者数字光传输方法，从这种意义上说，在每个节点中所有业务被转换为电格式，并且然后进行如在其它数字传输网络中执行的处理，所述数字传输网络例如是基于分组或者电路的网络。
[0004]当使用数字光电方法时，这使得WDM和OTN交换层能够集成在同一节点中。因为WDM和OTN交换层共享收发机和交叉点交换机，这能够降低成本和能耗。Kish等人发表于2011年4月IEEE量子电学选定课题期刊(IEEE Journal of Selected Topics inQuantum Electronics),标题为“大规模InP光电集成电路的现状”(“Current Statusof Large-Scale InP Photonic Integrated Circuits”)的论文以及 Zou 等人的美国专利7782843B2给出了集成方法的示例。这种现有技术的解决方法基于严格的非阻塞大容量OTN交换机，所述OTN交换机能够交换从低阶ODU流(例如0DU0)到高阶ODU流(例如0DU3、0DU4)范围内的ODU子流。在这种情况下，OTN交换机(或者交叉连接交换机)完全可访问，从以下意义上说，从任意输入端口接收的每个子流都能被路由到任意ODU级别的任意输出端口。这就意味着OTN交换机的架构十分复杂,包括大型交换结构，从而成本高且功耗大。
[0005]下面讨论现有解决方案涉及的主要问题和缺点，将现有产品系列分组为三个主要类别:
[0006]1、包含透明波长交换的Ρ0ΤΡ、OTN以及分组交换机。这些解决方案举例说明了透明光学传输层相关联的优点和缺点。尤其是，主要缺点为成本高、灵活性低(在ROADM部分中的约束)以及信号质量监测方面的可管理性低。Eilenberger发表于0FC2011会议的文章OTuPl、标题为“未来能效分组网的集成电/光交换”(“Integrated Electrical/Optical Switching for Future Energy Efficient Packet Networks，，)的论文，以及Zhang发表于亚洲2009年通信和光电技术会议和展览会(Communicat 1ns and PhotonicsConference and Exhibit1n) (ACP)、标题为“具有波长管理池资源的新型多颗粒度光交换节点，，(“Novel Mult1-granularity Optical Switching Node with WavelengthManagement Pool Resources”)的论文公开了这种解决方案的示例。
[0007]2、在同一不可知交换平台中的包含分组的Ρ0ΤΡ和0ΤΝ交换以及透明波长交换。优点和缺点与上面的类似，但是相同的交换平台用于0ΤΝ和分组交换，这以更高的功耗和更少的优化成本为代价。有时由于平台在多个应用(无论是否需要0ΤΝ交换)中使用的灵活性，这些较高的成本是合理的。Belotti等发表于0FC2011会议的文章OTuGl、标题为“交叉路口传输网络、MPLS和0ΤΝ在分组传输网络中的作用”(“Transport Networks at aCrossroads, the roles of MPLS and OTN en packet transport networks”)的论文讨论了这样的示例。
[0008]3、基于光-电-光(0E0)技术的包含0ΤΝ以及WDM交换的数字可配置的增加/减少复用器(R0ADM)，包括所有信道的每个节点中的光电转换，如上述Kish等的美国专利7782843B2中所示。主要优点是充分的灵活性、可管理性以及宽松的传输要求，这归因于数字光传输层。然而，主要缺点是所有的输入业务必须由0ΤΝ独立地处理，而不管是否需要这样。因此，这样的解决方案比上述解决方案具有消耗更多功率的缺点。
[0009]前两个类别基于透明光传输，其交换机使用昂贵的全光设备。这样的交换机的主要缺点是需要管理具有所有与其相关联的问题的模拟光层。此外，这样的交换机不允许完全不同的技术之间的任何真实硬件集成。因此，为了实现这些类别的低成本的技术方案，需要按比例减少灵活性特征(例如无色、无方向、无竞争、动态控制、容易管理等)。
[0010]图1示出了实现上述第三类别的已知架构，由此基于光-电-光(0E0)技术集成0ΤΝ和WDM交换。由解复用单元接收波分复用(WDM)输入信号101^10、。从相应光纤(未示出)接收WDM输入信号ΙΟΙ^ΙΟΙν。复用的WDM信号由光电(0E)转换器lOS^lOSw转换成电数据流，对应于光信道教据单元流(0DU流)107^107^将经过电转换的高阶0DU流解复用成低阶0DU流，并且随后由输入交换单元106交换。交换单元106在其输入端接收K个高阶0DU流107^1(^，对其进行电学上解复用，并且0ΤΝ交换它们以输出Μ个低阶0DU流108r108M。例如，对于0DU1和0DU2流，Μ = 4XK。直接将Μ个低阶0DU流108Γ108π^送到空间交换机109，例如交叉连接交换机。因为空间交换机109可以从不同的交换单元接收不同阶的0DU流或者具有旁路交换单元高阶0DU流，因此空间交换机109配置为将任意阶的数据流从任意输入端口交换到任意输出端口。将空间交换机109输出端的低阶0DU流I1^I1m发送到输出交换单元1012，由此将低阶0DU流0ΤΝ交换并且复用到高阶0DU流lll1-lllp电光(E0)转换器将高阶0DU流转换为光数据流。一个或多个复用器115^115,配置为将一组光数据流复用成相应输出WDM信号117^117,。每个WDM信号11^-117^稱合到相应光纤用于向前的传输。
[0011]图1的交换架构的缺点是需要复杂、完全可访问以及严格非阻塞交换结构109，其具有很多个端口。这是因为，如上所述，交换结构109必须完全可访问，从这种意义上说，在任意0DU级别从任意输入端口接收的每个子流能够路由到任意输出端口。例如，在lOGbs需要非常大的交换结构来处理0DU2数据流，这意味着当仅交换0DU1 (2.5Gbps)或ODUO(lGbps)数据流时，交换机没有被完全使用。这意味着这种交换结构109的架构昂贵并且耗费相当大量的功率。
【发明内容】
[0012]本发明的一个目的是提供一种消除或减少至少一个或多个上述缺点的方法和装置。
[0013]根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置，所述分级教据结构至少包括第一和第二阶数据流。所述交换装置包括输入级、输出级和连接在所述输入级和输出级之间的中间级，所述输入级包括至少一个输入交换单元，所述输出级包括至少一个输出交换单元，所述中间级包括中间交换单元。所述至少一个输入交换单元和至少一个输出交换单元配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流。所述中间交换单元配置为仅交换第二阶数据流，其中所述第二阶数据流具有比所述第一阶数据流更高的阶。
[0014]根据本发明的第二方面，提供了一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置中的方法，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流。所述方法包括步骤:在交换装置的输入级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输入级包括至少一个输入交换单元。在交换装置的中间级仅交换第二阶数据流，所述中间级包括中间交换单元。所述方法还包括步骤:在交换装置的输出级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输出级包括至少一个输出交换单元。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制如所附权利要求请求保护的交换装置的控制装置。所述控制装置包括:输入接口，用于接收第二阶数据流和第一阶数据流。处理单元适用于组织第二阶数据流内的第一阶数据流，以便减少所述交换装置中阻塞的可能性。所述控制装置还包括输出接口，用于输出其中具有组织的第一阶数据流的第二阶数据流。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出其如何生效，现在将仅通过示例参考以下附图，其中:
[0017]图1示出根据现有技术的交换装置；
[0018]图2示出根据本发明实施例的交换装置；
[0019]图3示出根据本发明实施例的交换装置中执行的方法；
[0020]图4示出根据本发明另一个实施例的交换装置；以及
[0021]图5示出根据本发明另一个实施例的控制装置。
【具体实施方式】
[0022]如下将关于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法描述本发明的实施例，例如光信道数据单元(ODU)数据流。然而应当注意到，本发明实施例旨在涵盖具有分级结构的其它形式的数据流。
[0023]图2示出根据本发明实施例的交换装置，用于使用分级数据结构交换传输的信息，分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流。例如，分级数据结构可以包括光信道教据单元(ODU)数据流，例如0DU0、0DU1、0DU2、0DU3、0DU4……ODUX数据流。交换装置包括输入级210，其包括至少一个输入交换单元211^21^。交换装置还包括输出级230，其包括至少一个输出交换单元231^23^。交换装置包括耦合在输入级210和输出级230之间的中间级220，中间级包括中间交换单元221。
[0024]至少一个输入交换单元211^21^和至少一个输出交换单元231r231H配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，其中第二阶数据流具有比第一阶数据流更高的阶。中间交换单元221配置为仅交换第二阶数据流。
[0025]由于中间交换单元配置为仅交换第二阶数据流，这具有能够简化交换装置复杂度的优点，从而节省了成本和功耗。
[0026]根据本发明的一个实施例，图2的输入交换单元211将在其输入端接收的K个第二(或高)阶0DU流212r212K解复用为第一(或低)阶0DU流，0ΤΝ交换第一(低)阶0DU流，然后在输出K个第二(高)阶0DU流213r213K之前，将第一(低)阶0DU流再次复用到第二(高)阶0DU流中。以这种方式，能够由输入交换单元交换第二阶数据流中包含的第一阶数据流。以类似方式，图2的输出交换单元231将在其输入端接收的K个第二(或高)阶0DU流232r232K解复用为第一(或低)阶0DU流，0ΤΝ交换第一(低)阶0DU流，然后在输出K个第二(高)阶0DU流233r233K之前，将第一(低)阶0DU流再次复用为第二(高)阶0DU流。
[0027]第一阶数据流可以包括例如0DU0、0DU1、0DU2的低阶0DU子流，而第二阶数据流可以包括例如0DU3、0DU4的高阶0DU子流。注意到，如果第二阶数据流具有比第一阶数据流高的阶，则第一阶数据流和第二阶数据流可以分别包括0DU流的任意组合(0DU0、0DU1、0DU2、0DU3、0DU4......0DUX 的任意组合)。
[0028]中间交换单元221可以包括空间交换矩阵，例如具有输入/输出端口的交叉点交换机，以及具有不同粒度(0DU0……0DU4)的0ΤΝ交换机的后面级。
[0029]输入交换单元211^21^耦合以接收第二阶数据流212f212K的子集“K”，并且输出第二阶数据流213i_213K的对应子集K。中间交换单元221耦合以从多个输入交换单元21^-21^的每个接收至少包括第二阶数据流2131-213K的子集的多个第二阶数据流，并且耦合以输出多个第二阶数据流232^232^输出交换单元231^23^.合以从中间交换单元221接收第二阶数据流232i_232K的子集，并且输出第二阶数据流233i_233K对应的子集。
[0030]因此，图2的实施例在侧面级(输入和输出级210、230)使用0ΤΝ交换机，其能够交换子流(输入流的较低的层次)，而侧面级和中间级之间的互连使用较高级别的0ΤΝ流实现。以这种方式，给定交换机的某个总容量，能够减少侧面级和中间级之间互连的复杂度。
[0031]下面将结合本申请的图4提供根据本发明的另一个实施例的交换装置的进一步细节。
[0032]图3示出了根据本发明另一个实施例的方法。该方法在用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置中执行，分级数据结构包括至少第一和第二阶数据流。例如，分级数据结构可以包括光信道数据单元(0DU)数据流。
[0033]第一阶数据流可以包括低阶0DU子流(例如0DU0、0DU1、0DU2)，而第二阶数据流可以包括高阶0DU流(例如0DU3、0DU4)。注意到，如果第二阶数据流具有比第一阶数据流高的阶，则第一阶数据流和第二阶数据流可以包括0DU流的任意组合(0DU0、0DU1、0DU2、0DU3、0DU4......0DUX 的任意组合)。
[0034]该方法包括步骤:步骤301，在交换装置的输入级中交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输入级包括至少一个输入交换单元(例如图2的至少一个输入交换单元211^2110。在步骤303中，仅在交换装置的中间级中交换第二阶数据流，所述中间级包括中间交换单元(例如图2的中间交换单元221)。在步骤305，在交换装置的输出级交换包含在第二阶数据流内的第一阶数据流，所述输出级包括至少一个输出交换单元(例如图2的至少一个输出交换单元231r231H)。
[0035]在一个实施例中，该方法还包括在由中间交换单元交换之前，将第二阶数据流划分为第二阶数据流(图2的2121-212K)的至少一个子集，用于由至少一个输入交换单元21^-21^中的相应交换单元交换；以及将从中间交换单元接收的第二阶数据流划分为第二阶数据流2321-232K的至少一个子集，用于由至少第一输出交换单元231^23^交换。
[0036]图4示出了根据本发明的另一个实施例的交换装置，用于使用分级数据结构交换传输的信息，分级数据结构包括至少第一和第二阶数据流。如图2，分级数据结构可以包括如上所述的光信道数据单元(ODU)数据流。
[0037]交换装置包括输入级210，其包括至少一个输入交换单元211:-211^交换装置也包括输出级230，其包括至少一个输出交换单元231^231^交换装置包括耦合在输入级210和输出级230之间的中间级220，中间级220包括中间交换单元221。
[0038]至少一个输入交换单元ZII1HIh和至少一个输出交换单元231r231H配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，其中第二阶数据流具有比第一阶数据流更高的阶。中间交换单元221配置为仅交换第二阶数据流。
[0039]图4的输入交换单元211将在其输入端接收的K个第二(或高)阶ODU流2121-212K解复用为第一(或低)阶ODU流，OTN交换第一(低)阶ODU流，然后在输出K个第二(高)阶ODU流213r213K之前，将第一(低)阶ODU流再次复用为第二(高)阶ODU流。以这种方式，能够由输入交换单元211交换第二阶数据流中包含的第一阶数据流。以类似方式，图4的输出交换单元231将在其输入端接收的K个第二(或高)阶ODU流232^232!^?复用为第一(或低)阶ODU流，OTN交换第一(低)阶ODU流，然后在输出K个第二(高)阶ODU流233r233K之前，将第一(低)阶ODU流再次复用为第二(高)阶ODU流。
[0040]例如，第一阶数据流可以包括低阶ODU子流(例如0DU0、0DU1、0DU2)，第二阶数据流可以包括高阶ODU流(例如0DU3、0DU4)。将意识到，如果第二阶数据流具有比第一阶数据流高的阶，则第一阶数据流和第二阶数据流可以分别包括ODU流的任意组合(0DU0、ODUU0DU2、0DU3、0DU4......0DUX 的任意组合)。
[0041]中间交换单元221可以包括空间交换矩阵，例如具有输入/输出端口的交叉点交换机，以及包括具有不同粒度(0DU0……0DU4) OTN交换机的后面级，例如侧面级。
[0042]输入交换单元211^21^耦合以接收第二阶数据流212f212K的子集“K”，并且输出第二阶数据流213i_213K的相应子集K。中间交换单元221耦合以从多个输入交换单元21^-21^的每个接收至少包括第二阶数据流2131-213K的子集的多个第二阶数据流，并且耦合以输出多个第二阶数据流232^232^输出交换单元231^23^.合以从中间交换单元221接收第二阶数据流232i_232K的子集，并且输出第二阶数据流233i_233K的对应子集。
[0043]输入级210还包括耦合以接收复用的输入信号215i的第一解复用单元21七，所述输入信号如是波分复用(WDM)输入信号。第一解复用单元211配置为将复用的输入信号215^?复用为第二阶数据流2121-212w的第一输入组W，第二阶数据流的第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元211^21^的第一组接收的第二阶数据流。提供了用于WDM输入信号的光电转换器236^236(^，用于将解复用的光信号转换为电信号以便由各交换级交换。
[0044]输出级230还包括耦合以接收第二阶数据流233i_233w的第一输出组W的复用单元231，第二阶数据流2331-233w的第一输出组至少包括从至少一个输出交换单元231r231H的第一组接收的第二阶数据流。复用单元231配置为将第二阶数据流233i_233w的第一输出组复用为复用的输出信号235i，例如波分复用输出信号。提供了用于WDM输出信号的电光转换器2371-237w，以便在复用之前将电信号转换为光信号。
[0045]交换装置包括至少一个第二解复用单元214N，其耦合以接收第二复用的输入信号215N，例如WDM输入信号。第二解复用单兀214n配置为将第二复用的输入信号215N解复用为第二阶数据流2121-212w的第二输入组，第二阶数据流的第二输入组至少形成由至少一个输入交换单元211^21^的第二组接收的第二阶数据流。提供了用于WDM输入信号的光电转换器236^236^用于将解复用的光信号转换为电信号用于不同交换级的交换。
[0046]至少一个第二解复用234N耦合以接收第二阶数据流233i_233w的第二输出组，第二阶数据流2331-233w的第二输入组至少包括从至少一个输出交换单元231^23^的第二组接收的第二阶数据流。至少一个第二复用单元234n配置为将第二阶数据流2331-233w的第二输出组复用为第二复用的输出信号235N，例如波分复用输出信号。提供了用于WDM输出信号的电光转换器2371-237w，用于在复用之前将电信号转换为光信号。
[0047]图4的实施例包括N个输入/输出线路(光纤方向)，以及在每条光纤中传输的W个WDM信道。例如，方向的数量在2-8之间变换(有些情况下超出该范围)。WDM/0TN交换机的整体架构是三阶交换机，其中侧面级(输入和输出级)由0ΤΝ交换机元件组成，而中间级是执行简单空间交换功能的高容量交叉点交换机。
[0048]在交换装置的输入端，WDM解复用器211-214(每个方向一个，未示出)用于分离携带高阶otn流(第二阶数据流)的不同光信道，该高阶otn流后由光电转换器转化为光信号。所述一组0ΤΝ电信号212由输入交换单元211^21^处理，例如0ΤΝ交换元件。图4的实施例中示出的输入交换单元211^21^具有KXK的维。输入交换单元2111到211H接收并且输出第二阶数据流(高阶0DU流)。
[0049]输入交换单元211^211 (例如OTN KXK交换机元件)适用于执行由每个交换机的输入端接收的高阶0DU流212i_212K的低阶0DU数据流(例如0DU2/l/0/f lex)信道的子流交换。“H”是图4示出的示例的用于每个输入/输出线路215的输入交换单元的数量。可以看出，不是所有的WDM解复用器214之后的第二(高)阶0DU信道都需要由输入交换单元211^21^处理。例如，可能有W-HK个第二(高)阶流不需要0ΤΝ交换。仅当H = W/Κ时，所有的第二(高)阶第二数据流才需要0ΤΝ交换。
[0050]注意到，在输入交换单元211r211H内的子流交换之后，低(第一)阶0DU聚集成第二(高)阶0DU流，其从相应输入交换单元2111到21111的不同的K个端口输出。聚集的高阶0DU流再由中间交换单元221 (例如交叉点交换机)向输出交换单元231^23^的一个输入端口路由。在输出交换单元231^23^中，执行低(第一)阶0DU信道的新的子流交换。交换后，子流再次聚集成第二(高)阶0DU流，其由输出交换单元231^23^输出，并且由电光转换器2371-237w转换成WDM信道。传输子流的WDM信道的组由相应复用器234复用到输出光纤以用于沿着光网络传输。
[0051]例如，第二阶数据流可以包括lOGbps的0DU2流，其中第一数据流各自包括2.5Gbps的4X0DU1流。在这种示例中，输入交换单元211将接收lOGbps的第二阶数据流，在输入交换单元211内交换2.5Gpbs的第一阶数据流，并且输出lOGbps的第二阶数据流。中间交换单元221将在输入端口接收lOGbps的第二阶数据流，并且将第二阶数据流交换到一个输出端口。输出交换单元231将接收lOGbps的第二阶数据流，在输出交换单元231内交换2.5Gbps的第一阶数据流，并且输出lOGpbs的第二阶数据流。
[0052]以这种方式，由于中间交换单元221配置为仅交换第二阶数据流，因此可以减少复杂度并且更加有效。注意到，在所有的WDM信道中，一些需要增加/减少，例如由于它们需要端接到客户端设备。
[0053]当使用图4描述的交换设备时，上述图3的方法还可以包括下面的步骤。该方法包括步骤:接收第一复用的输入信号215 (例如波分复用输入信号)，并且将第一复用的输入信号215解复用为第二阶数据流2121-212w的第一输入组，第二阶数据流的第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元211^21^的第一组交换的第二阶数据流212^212^
[0054]该方法还可以包括步骤:接收第二阶数据流233i_233w的第一输出组，第二阶数据流的第二输出组至少包括从至少一个输出交换单元231^23^的第一组接收的第二阶数据流，并且将第二阶数据流2331-233w复用成第一复用的输出信号235 (例如波分复用输入信号)。
[0055]将意识到，对于波分复用信号，该方法将包括在解复用步骤后的光电转换，以及在复用步骤前的电光转换。
[0056]通过减少上述实施例中描述的交换装置的复杂度，可能引入某一阻塞概率。为了补偿这一阻塞概率，本发明的另一个方面包括用于处理阻塞概率或者减少阻塞机率的一个或多个手段。这些手段可以单独或者一起使用。
[0057]根据一个实施例，能够控制输出交换单元231^23^的任意一个组，使得如果输出交换单元231^23^的组中的一个输出端口阻塞，则能够使用来自相同输出交换单元或者输出交换单元231^23^的那个组中的另一个输出交换单元的另一个输出端口。
[0058]以这种方式，通过“集中合并”(“pooling”)在每条输出光纤(其为整个设备的输出端口)的整组波分复用信号，能够获得低阻塞概率。因此交换功能能够设置为点到组交换机，使得为了避免阻塞，能够使用在给定输出光纤上可用的任意波长来避免阻塞。例如，如果子流必须经0ΤΝ交换以及放置在输出交换单元231x的给定输出端口上，但是朝向输出交换单元231x的相关输出端口的特定路径阻塞，那么能够使用输出交换单元231x的另一个端口。同样地，如果子流必须经0ΤΝ交换以及放置在输出交换单元231x的给定输出端口上，但是朝向输出交换单元231x的相关输出端口阻塞，那么能够使用来自输出交换单元231r231H的组中的另一个输出交换单元231γ的另一个端口，其连接到不同的波长，假设波长复用到同一输出光纤。
[0059]因此，图3描述的方法还可以包括步骤:判断输出交换单元231^23^的输出端口是否阻塞，如果是，将第二阶数据流交换到同一输出交换单元的另一个输出端口，或者输出交换单元231^23^的第一组中的另一个输出交换单元的另一个输出端口。
[0060]因此，根据本发明的另一个方面，例如，控制系统能够调整包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，使得由交换装置以有组织的方式接收该数据流，所述方式能更好地适合交换装置使用。换句话说，为了改进(或减少)阻塞概率，能够调整控制面来控制怎样在第二阶数据流中包含第一阶数据流。例如，能够控制路径计算引擎(PCE)来施加一些约束。以这种方式，配置PCE以寻找考虑此类标准的用于流和子流的路由。
[0061]根据一个实施例，能够使用一个或多个以下方式来减少阻塞概率:
[0062]一一控制系统、控制面或控制装置可以配置为将业务流分离为第一和第二类别:需要OTN交换的低阶子流能够在某一高阶流中一起复用，而不需要OTN交换的子流能够分组和复用在不同的高阶流中。这具有在高阶流中优化对于OTN交换可用的带宽的优点。
[0063]一一控制系统、控制面或者控制装置可以配置为在高阶流中留下一些剩余可用带宽以便交换低阶流。仿真结果显示出，通过在高阶流中为交换低阶流留下大约40%的剩余可用带宽，可以达到低至10_6的阻塞概率。
[0064]图5描述了上述实施例中描述的用于控制交换装置的控制装置500。控制装置500包括:输入接口 503，用于接收第二阶数据流和第一阶数据流。处理单元505适用于管理第二阶数据流中的第一阶数据流，以便减少交换装置中的阻塞可能性。控制装置500包括输出接口 507，用于输出具有重新组织的第一阶数据流的第二阶数据流506。由接口 503接收的第二阶数据流和第一阶数据流504可接收为独立的数据流，所述数据流然后由处理单元505组织(如上所述)，和/或接收为包括第一阶数据流的第二阶数据流，其中第一阶数据流由处理单元505重新组织。
[0065]在如上所述的实施例中，注意到，形成一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量可以不同于形成另一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量。
[0066]此外，中间交换单元221可以耦合以接收和/或输出至少一个第二阶数据流，其旁路多个输入交换单元和/或输出交换单元。
[0067]上述本发明的实施例的优点是提供了集成的WDM-OTN交换机，其具有显著的低复杂度、成本以及功耗。虽然可能引入子流阻塞概率，但是这可通过使用控制面的控制和管理过程而成功地减低。
[0068]根据现有技术，在所有网段中，完全可访问并且严格非阻塞的具有大量端口的交换结构不是必要的。因此，本发明的实施例通过接受子流阻塞概率的可能性提供了简化的交换装置架构，所述概率可以通过有效地使用控制面降到足够低以在各种应用中使用。
[0069]本发明的上述实施例示出虽然交换架构不保证需要交换的任意子流能够到达期望的交换机输出端口，并且结果是存在阻塞概率，但是能够急剧地降低这样的阻塞概率。如果当交换机的某一输出端口的某一子流的阻塞发生时，那么能够使用其中有用于传输子流的空间的不同的输出端口。考虑用于交换的备选输出端口属于同一 WDM复用器,其在同一光纤上聚集光信道。每个特定的子流在某条光纤上沿着某一路径传输，并能够到达正确的装置或节点。
[0070]为了实现上述交换技术，并且帮助减少WDM/0TN交换机的阻塞性能，本发明的实施例包括智能控制系统，其能够聪明地将子流聚集为高阶流，从而最小化阻塞的概率。
[0071]本发明的实施例具有提供光-电一光(OEO)WDM交换层的紧密集成以及使用同一硬件框架的OTN交换的优点，以便使得硬件合理化，并且因此降低占地面积、成本和功耗。
[0072]因此，对于给定的交换机容量，本发明实施例极大地减少了交换结构的复杂度、端口的数量和互连数量。
[0073]应注意到，上述实施例是说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计很多备选的实施例。词语“包括”不排除在权利要求中列出的那些之外的元件或步骤的存在，“一”不排斥多个，并且单个处理器或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干单元的功能。权利要求中的任意参考标记将不解释为限制它们的范围。
【权利要求】
1.一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流，所述交换装置包括: 输入级，其包括至少一个输入交换单元； 输出级，其包括至少一个输出交换单元；以及 中间级，其耦合在所述输入级和所述输出级之间，所述中间级包括中间交换单元； 其中，所述至少一个输入交换单元和所述至少一个输出交换单元配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，并且其中所述中间交换单元配置为仅交换第二阶数据流，其中，所述第二阶数据流具有比所述第一阶数据流更高的阶。
2.如权利要求1所述的交换装置，其中: 输入交换单元耦合以接收第二阶数据流的子集并且输出第二阶数据流的相应子集； 所述中间交换单元耦合以从多个输入交换单元的每个输入交换单元接收至少包括第二阶数据流的所述子集的多个第二阶数据流，并且耦合以输出多个第二阶数据流；以及 输出交换单元耦合以从所述中间交换单元接收第二阶数据流的子集，并且输出第二阶数据流的对应子集。
3.如权利要求2所述的交换装置，还包括: 第一解复用单元，其耦合以接收复用的输入信号，并且配置为将所述复用的输入信号解复用成第二阶数据流的第一输入组，第二阶数据流的所述第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元的第一组接收的所述第二阶数据流。
4.如权利要求2或3所述的交换装置，还包括: 复用单元，其耦合以接收第二阶数据流的第一输出组，第二阶数据流的所述第一输出组至少包括从至少一个输出交换单元的第一组接收的所述第二阶数据流； 其中，所述复用单元配置为将第二阶数据流的所述第一输出组复用成复用的输出信号。
5.如权利要求4所述的交换装置，其中，控制输出交换单元的所述第一组，使得如果输出交换单元的输出端口阻塞，则使用来自同一个输出交换单元的或者输出交换单元的所述第一组中的另一个输出交换单元的另一个端口。
6.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，以有组织的方式接收包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，适用于交换装置使用。
7.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，形成一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量不同于形成另一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量。
8.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，所述中间交换单元耦合以接收和/或输出旁路所述多个输入交换单元和/或输出交换单元的至少一个第二阶数据流。
9.如权利要求4-8中任一项所述的交换装置,还包括: 至少一个第二解复用单元，其耦合以接收第二复用输入信号，并且配置为将所述第二复用输入信号解复用成第二阶数据流的第二输入组，第二数据流的所述第二输入组至少形成由至少一个输入交换单元的第二组接收的所述第二阶数据流；以及 至少一个第二复用单元，其耦合以接收第二阶数据流的第二输出组，第二阶数据流的所述第二输出组至少包括从至少一个输出交换单元的第二组接收的所述第二阶数据流，其中，所述第二复用单元配置为将第二阶数据流的所述第二输出组复用成第二复用输出信号。
10.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，数据流的所述分级数据结构包括光信道教据单元流ODU流。
11.如权利要求10所述的交换装置，其中所述ODU流形成部分波分复用WDM信号。
12.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，所述输入交换单元或所述输出交换单元包括相同数量的输入和输出端口。
13.一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置中的方法，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流，所述方法包括步骤: 在所述交换装置的输入级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输入级包括至少一个输入交换单兀； 在所述交换装置的中间级仅交换第二阶数据流，所述中间级包括中间交换单元；以及 在所述交换装置的输出级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输出级包括至少一个输出交换单元。
14.如权利要求13所述的方法，还包括以下步骤: 在由所述中间交换单元交换之前，由所述至少一个输入交换单元的相应输入交换单元将所述第二阶数据流划分为第二阶数据流的至少一个子集；以及 将从所述中间交换单元接收的所述第二阶数据流划分为第二阶数据流的至少一个子集用于所述至少一个输出交换单元交换。
15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤: 接收第一复用输入信号；以及 将所述第一复用输入信号解复用为第二阶数据流的第一输入组，第二阶数据流的所述第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元的第一组交换的所述第二阶数据流。
16.如权利要求14或15所述的方法，还包括以下步骤: 接收第二阶数据流的第一输出组，第二阶教据流的所述第二输出组至少包括从至少一个输出交换单元的第一组接收的所述第二阶数据流；以及 将第二阶数据流的所述第二输出组复用成第一复用输出信号。
17.如权利要求16所述的方法，还包括以下步骤: 确定所述输出交换单元的输出端口是否阻塞，并且，如果是； 将第二阶数据流交换到同一个输出交换单元的另一个输出端口或者输出交换单元的所述第一组中的另一个输出交换单元的输出端口。
18.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其中，数据流的所述分级数据结构包括光信道教据单元流ODU流。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述ODU流形成部分波分复用WDM信号。
20.一种用于控制如权利要求1-11中任一项所述的交换装置的控制装置，其中所述控制装置包括: 输入接口，用于接收第二阶数据流和第一阶数据流； 处理单元，适用于组织第二阶数据流内的第一阶数据流以便减少所述交换装置中阻塞的可能性；以及 输出接口，用于输出其中具有组织的第一阶数据流的第二阶数据流。
21.如权利要求20所述的控制装置，其中，所述处理单元适用于将数据流组织成下面的一个或多个: 包括需要交换的第一阶数据流的第二阶数据流； 包括不需要交换的第一阶数据流的第二阶数据流； 具有至少一些空间能力以用于交换第一阶数据流的第二阶数据流。
【文档编号】H04Q11/00GK104365114SQ201280072213
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2012年4月4日 优先权日:2012年4月4日
【发明者】F·特斯塔, R·萨贝拉, M·R·卡萨诺瓦, M·利斯坦蒂, V·埃拉莫 申请人:瑞典爱立信有限公司
【专利摘要】提供了一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流。所述交换装置包括输入级(210)和输出级(230)，所述输入级(210)包括至少一个输入交换单元(2111-211H)，所述输出级(230)包括至少一个输出交换单元(2311-231H)。中间级(220)耦合在所述输入级(210)和输出级(230)之间，所述中间级(220)包括中间交换单元(221)。所述至少一个输入交换单元(2111-211H)和至少一个输出交换单元(2311-231H)配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流。所述中间交换单元(221)配置为仅交换第二阶数据流，其中所述第二阶数据流具有比所述第一阶数据流更高的阶。
【专利说明】用于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法，分级数据结构例如是光信道教据单元流ODU流。
【背景技术】
[0002]现有的分组-光传输平台(POTP)是基于集成分组、光传输网络(OTN)以及同一节点的波分复用(WDM)交换能力。现有技术已知不同类型的节点架构。多数节点架构使用例如基于波长选择交换(WSS)技术的全光交换机。这样的节点获得旁路业务的波长路由以及OTN或分组(或者两者)，从而处理该节点处增加/减少的本地业务或者聚集/分解的本地业务。
[0003]一些POTP架构使用分组交换结构，例如“不可知交换机”来实现OTN交换。其它的新近架构基于输入业务(来自线路和客户端接口 )的电转换以及后续的OTN处理和交换。通常认为后者是数字光电或者数字光传输方法，从这种意义上说，在每个节点中所有业务被转换为电格式，并且然后进行如在其它数字传输网络中执行的处理，所述数字传输网络例如是基于分组或者电路的网络。
[0004]当使用数字光电方法时，这使得WDM和OTN交换层能够集成在同一节点中。因为WDM和OTN交换层共享收发机和交叉点交换机，这能够降低成本和能耗。Kish等人发表于2011年4月IEEE量子电学选定课题期刊(IEEE Journal of Selected Topics inQuantum Electronics),标题为“大规模InP光电集成电路的现状”(“Current Statusof Large-Scale InP Photonic Integrated Circuits”)的论文以及 Zou 等人的美国专利7782843B2给出了集成方法的示例。这种现有技术的解决方法基于严格的非阻塞大容量OTN交换机，所述OTN交换机能够交换从低阶ODU流(例如0DU0)到高阶ODU流(例如0DU3、0DU4)范围内的ODU子流。在这种情况下，OTN交换机(或者交叉连接交换机)完全可访问，从以下意义上说，从任意输入端口接收的每个子流都能被路由到任意ODU级别的任意输出端口。这就意味着OTN交换机的架构十分复杂,包括大型交换结构，从而成本高且功耗大。
[0005]下面讨论现有解决方案涉及的主要问题和缺点，将现有产品系列分组为三个主要类别:
[0006]1、包含透明波长交换的Ρ0ΤΡ、OTN以及分组交换机。这些解决方案举例说明了透明光学传输层相关联的优点和缺点。尤其是，主要缺点为成本高、灵活性低(在ROADM部分中的约束)以及信号质量监测方面的可管理性低。Eilenberger发表于0FC2011会议的文章OTuPl、标题为“未来能效分组网的集成电/光交换”(“Integrated Electrical/Optical Switching for Future Energy Efficient Packet Networks，，)的论文，以及Zhang发表于亚洲2009年通信和光电技术会议和展览会(Communicat 1ns and PhotonicsConference and Exhibit1n) (ACP)、标题为“具有波长管理池资源的新型多颗粒度光交换节点，，(“Novel Mult1-granularity Optical Switching Node with WavelengthManagement Pool Resources”)的论文公开了这种解决方案的示例。
[0007]2、在同一不可知交换平台中的包含分组的Ρ0ΤΡ和0ΤΝ交换以及透明波长交换。优点和缺点与上面的类似，但是相同的交换平台用于0ΤΝ和分组交换，这以更高的功耗和更少的优化成本为代价。有时由于平台在多个应用(无论是否需要0ΤΝ交换)中使用的灵活性，这些较高的成本是合理的。Belotti等发表于0FC2011会议的文章OTuGl、标题为“交叉路口传输网络、MPLS和0ΤΝ在分组传输网络中的作用”(“Transport Networks at aCrossroads, the roles of MPLS and OTN en packet transport networks”)的论文讨论了这样的示例。
[0008]3、基于光-电-光(0E0)技术的包含0ΤΝ以及WDM交换的数字可配置的增加/减少复用器(R0ADM)，包括所有信道的每个节点中的光电转换，如上述Kish等的美国专利7782843B2中所示。主要优点是充分的灵活性、可管理性以及宽松的传输要求，这归因于数字光传输层。然而，主要缺点是所有的输入业务必须由0ΤΝ独立地处理，而不管是否需要这样。因此，这样的解决方案比上述解决方案具有消耗更多功率的缺点。
[0009]前两个类别基于透明光传输，其交换机使用昂贵的全光设备。这样的交换机的主要缺点是需要管理具有所有与其相关联的问题的模拟光层。此外，这样的交换机不允许完全不同的技术之间的任何真实硬件集成。因此，为了实现这些类别的低成本的技术方案，需要按比例减少灵活性特征(例如无色、无方向、无竞争、动态控制、容易管理等)。
[0010]图1示出了实现上述第三类别的已知架构，由此基于光-电-光(0E0)技术集成0ΤΝ和WDM交换。由解复用单元接收波分复用(WDM)输入信号101^10、。从相应光纤(未示出)接收WDM输入信号ΙΟΙ^ΙΟΙν。复用的WDM信号由光电(0E)转换器lOS^lOSw转换成电数据流，对应于光信道教据单元流(0DU流)107^107^将经过电转换的高阶0DU流解复用成低阶0DU流，并且随后由输入交换单元106交换。交换单元106在其输入端接收K个高阶0DU流107^1(^，对其进行电学上解复用，并且0ΤΝ交换它们以输出Μ个低阶0DU流108r108M。例如，对于0DU1和0DU2流，Μ = 4XK。直接将Μ个低阶0DU流108Γ108π^送到空间交换机109，例如交叉连接交换机。因为空间交换机109可以从不同的交换单元接收不同阶的0DU流或者具有旁路交换单元高阶0DU流，因此空间交换机109配置为将任意阶的数据流从任意输入端口交换到任意输出端口。将空间交换机109输出端的低阶0DU流I1^I1m发送到输出交换单元1012，由此将低阶0DU流0ΤΝ交换并且复用到高阶0DU流lll1-lllp电光(E0)转换器将高阶0DU流转换为光数据流。一个或多个复用器115^115,配置为将一组光数据流复用成相应输出WDM信号117^117,。每个WDM信号11^-117^稱合到相应光纤用于向前的传输。
[0011]图1的交换架构的缺点是需要复杂、完全可访问以及严格非阻塞交换结构109，其具有很多个端口。这是因为，如上所述，交换结构109必须完全可访问，从这种意义上说，在任意0DU级别从任意输入端口接收的每个子流能够路由到任意输出端口。例如，在lOGbs需要非常大的交换结构来处理0DU2数据流，这意味着当仅交换0DU1 (2.5Gbps)或ODUO(lGbps)数据流时，交换机没有被完全使用。这意味着这种交换结构109的架构昂贵并且耗费相当大量的功率。
【发明内容】
[0012]本发明的一个目的是提供一种消除或减少至少一个或多个上述缺点的方法和装置。
[0013]根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置，所述分级教据结构至少包括第一和第二阶数据流。所述交换装置包括输入级、输出级和连接在所述输入级和输出级之间的中间级，所述输入级包括至少一个输入交换单元，所述输出级包括至少一个输出交换单元，所述中间级包括中间交换单元。所述至少一个输入交换单元和至少一个输出交换单元配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流。所述中间交换单元配置为仅交换第二阶数据流，其中所述第二阶数据流具有比所述第一阶数据流更高的阶。
[0014]根据本发明的第二方面，提供了一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置中的方法，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流。所述方法包括步骤:在交换装置的输入级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输入级包括至少一个输入交换单元。在交换装置的中间级仅交换第二阶数据流，所述中间级包括中间交换单元。所述方法还包括步骤:在交换装置的输出级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输出级包括至少一个输出交换单元。
[0015]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于控制如所附权利要求请求保护的交换装置的控制装置。所述控制装置包括:输入接口，用于接收第二阶数据流和第一阶数据流。处理单元适用于组织第二阶数据流内的第一阶数据流，以便减少所述交换装置中阻塞的可能性。所述控制装置还包括输出接口，用于输出其中具有组织的第一阶数据流的第二阶数据流。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出其如何生效，现在将仅通过示例参考以下附图，其中:
[0017]图1示出根据现有技术的交换装置；
[0018]图2示出根据本发明实施例的交换装置；
[0019]图3示出根据本发明实施例的交换装置中执行的方法；
[0020]图4示出根据本发明另一个实施例的交换装置；以及
[0021]图5示出根据本发明另一个实施例的控制装置。
【具体实施方式】
[0022]如下将关于使用分级数据结构交换传输的信息的装置和方法描述本发明的实施例，例如光信道数据单元(ODU)数据流。然而应当注意到，本发明实施例旨在涵盖具有分级结构的其它形式的数据流。
[0023]图2示出根据本发明实施例的交换装置，用于使用分级数据结构交换传输的信息，分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流。例如，分级数据结构可以包括光信道教据单元(ODU)数据流，例如0DU0、0DU1、0DU2、0DU3、0DU4……ODUX数据流。交换装置包括输入级210，其包括至少一个输入交换单元211^21^。交换装置还包括输出级230，其包括至少一个输出交换单元231^23^。交换装置包括耦合在输入级210和输出级230之间的中间级220，中间级包括中间交换单元221。
[0024]至少一个输入交换单元211^21^和至少一个输出交换单元231r231H配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，其中第二阶数据流具有比第一阶数据流更高的阶。中间交换单元221配置为仅交换第二阶数据流。
[0025]由于中间交换单元配置为仅交换第二阶数据流，这具有能够简化交换装置复杂度的优点，从而节省了成本和功耗。
[0026]根据本发明的一个实施例，图2的输入交换单元211将在其输入端接收的K个第二(或高)阶0DU流212r212K解复用为第一(或低)阶0DU流，0ΤΝ交换第一(低)阶0DU流，然后在输出K个第二(高)阶0DU流213r213K之前，将第一(低)阶0DU流再次复用到第二(高)阶0DU流中。以这种方式，能够由输入交换单元交换第二阶数据流中包含的第一阶数据流。以类似方式，图2的输出交换单元231将在其输入端接收的K个第二(或高)阶0DU流232r232K解复用为第一(或低)阶0DU流，0ΤΝ交换第一(低)阶0DU流，然后在输出K个第二(高)阶0DU流233r233K之前，将第一(低)阶0DU流再次复用为第二(高)阶0DU流。
[0027]第一阶数据流可以包括例如0DU0、0DU1、0DU2的低阶0DU子流，而第二阶数据流可以包括例如0DU3、0DU4的高阶0DU子流。注意到，如果第二阶数据流具有比第一阶数据流高的阶，则第一阶数据流和第二阶数据流可以分别包括0DU流的任意组合(0DU0、0DU1、0DU2、0DU3、0DU4......0DUX 的任意组合)。
[0028]中间交换单元221可以包括空间交换矩阵，例如具有输入/输出端口的交叉点交换机，以及具有不同粒度(0DU0……0DU4)的0ΤΝ交换机的后面级。
[0029]输入交换单元211^21^耦合以接收第二阶数据流212f212K的子集“K”，并且输出第二阶数据流213i_213K的对应子集K。中间交换单元221耦合以从多个输入交换单元21^-21^的每个接收至少包括第二阶数据流2131-213K的子集的多个第二阶数据流，并且耦合以输出多个第二阶数据流232^232^输出交换单元231^23^.合以从中间交换单元221接收第二阶数据流232i_232K的子集，并且输出第二阶数据流233i_233K对应的子集。
[0030]因此，图2的实施例在侧面级(输入和输出级210、230)使用0ΤΝ交换机，其能够交换子流(输入流的较低的层次)，而侧面级和中间级之间的互连使用较高级别的0ΤΝ流实现。以这种方式，给定交换机的某个总容量，能够减少侧面级和中间级之间互连的复杂度。
[0031]下面将结合本申请的图4提供根据本发明的另一个实施例的交换装置的进一步细节。
[0032]图3示出了根据本发明另一个实施例的方法。该方法在用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置中执行，分级数据结构包括至少第一和第二阶数据流。例如，分级数据结构可以包括光信道数据单元(0DU)数据流。
[0033]第一阶数据流可以包括低阶0DU子流(例如0DU0、0DU1、0DU2)，而第二阶数据流可以包括高阶0DU流(例如0DU3、0DU4)。注意到，如果第二阶数据流具有比第一阶数据流高的阶，则第一阶数据流和第二阶数据流可以包括0DU流的任意组合(0DU0、0DU1、0DU2、0DU3、0DU4......0DUX 的任意组合)。
[0034]该方法包括步骤:步骤301，在交换装置的输入级中交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输入级包括至少一个输入交换单元(例如图2的至少一个输入交换单元211^2110。在步骤303中，仅在交换装置的中间级中交换第二阶数据流，所述中间级包括中间交换单元(例如图2的中间交换单元221)。在步骤305，在交换装置的输出级交换包含在第二阶数据流内的第一阶数据流，所述输出级包括至少一个输出交换单元(例如图2的至少一个输出交换单元231r231H)。
[0035]在一个实施例中，该方法还包括在由中间交换单元交换之前，将第二阶数据流划分为第二阶数据流(图2的2121-212K)的至少一个子集，用于由至少一个输入交换单元21^-21^中的相应交换单元交换；以及将从中间交换单元接收的第二阶数据流划分为第二阶数据流2321-232K的至少一个子集，用于由至少第一输出交换单元231^23^交换。
[0036]图4示出了根据本发明的另一个实施例的交换装置，用于使用分级数据结构交换传输的信息，分级数据结构包括至少第一和第二阶数据流。如图2，分级数据结构可以包括如上所述的光信道数据单元(ODU)数据流。
[0037]交换装置包括输入级210，其包括至少一个输入交换单元211:-211^交换装置也包括输出级230，其包括至少一个输出交换单元231^231^交换装置包括耦合在输入级210和输出级230之间的中间级220，中间级220包括中间交换单元221。
[0038]至少一个输入交换单元ZII1HIh和至少一个输出交换单元231r231H配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，其中第二阶数据流具有比第一阶数据流更高的阶。中间交换单元221配置为仅交换第二阶数据流。
[0039]图4的输入交换单元211将在其输入端接收的K个第二(或高)阶ODU流2121-212K解复用为第一(或低)阶ODU流，OTN交换第一(低)阶ODU流，然后在输出K个第二(高)阶ODU流213r213K之前，将第一(低)阶ODU流再次复用为第二(高)阶ODU流。以这种方式，能够由输入交换单元211交换第二阶数据流中包含的第一阶数据流。以类似方式，图4的输出交换单元231将在其输入端接收的K个第二(或高)阶ODU流232^232!^?复用为第一(或低)阶ODU流，OTN交换第一(低)阶ODU流，然后在输出K个第二(高)阶ODU流233r233K之前，将第一(低)阶ODU流再次复用为第二(高)阶ODU流。
[0040]例如，第一阶数据流可以包括低阶ODU子流(例如0DU0、0DU1、0DU2)，第二阶数据流可以包括高阶ODU流(例如0DU3、0DU4)。将意识到，如果第二阶数据流具有比第一阶数据流高的阶，则第一阶数据流和第二阶数据流可以分别包括ODU流的任意组合(0DU0、ODUU0DU2、0DU3、0DU4......0DUX 的任意组合)。
[0041]中间交换单元221可以包括空间交换矩阵，例如具有输入/输出端口的交叉点交换机，以及包括具有不同粒度(0DU0……0DU4) OTN交换机的后面级，例如侧面级。
[0042]输入交换单元211^21^耦合以接收第二阶数据流212f212K的子集“K”，并且输出第二阶数据流213i_213K的相应子集K。中间交换单元221耦合以从多个输入交换单元21^-21^的每个接收至少包括第二阶数据流2131-213K的子集的多个第二阶数据流，并且耦合以输出多个第二阶数据流232^232^输出交换单元231^23^.合以从中间交换单元221接收第二阶数据流232i_232K的子集，并且输出第二阶数据流233i_233K的对应子集。
[0043]输入级210还包括耦合以接收复用的输入信号215i的第一解复用单元21七，所述输入信号如是波分复用(WDM)输入信号。第一解复用单元211配置为将复用的输入信号215^?复用为第二阶数据流2121-212w的第一输入组W，第二阶数据流的第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元211^21^的第一组接收的第二阶数据流。提供了用于WDM输入信号的光电转换器236^236(^，用于将解复用的光信号转换为电信号以便由各交换级交换。
[0044]输出级230还包括耦合以接收第二阶数据流233i_233w的第一输出组W的复用单元231，第二阶数据流2331-233w的第一输出组至少包括从至少一个输出交换单元231r231H的第一组接收的第二阶数据流。复用单元231配置为将第二阶数据流233i_233w的第一输出组复用为复用的输出信号235i，例如波分复用输出信号。提供了用于WDM输出信号的电光转换器2371-237w，以便在复用之前将电信号转换为光信号。
[0045]交换装置包括至少一个第二解复用单元214N，其耦合以接收第二复用的输入信号215N，例如WDM输入信号。第二解复用单兀214n配置为将第二复用的输入信号215N解复用为第二阶数据流2121-212w的第二输入组，第二阶数据流的第二输入组至少形成由至少一个输入交换单元211^21^的第二组接收的第二阶数据流。提供了用于WDM输入信号的光电转换器236^236^用于将解复用的光信号转换为电信号用于不同交换级的交换。
[0046]至少一个第二解复用234N耦合以接收第二阶数据流233i_233w的第二输出组，第二阶数据流2331-233w的第二输入组至少包括从至少一个输出交换单元231^23^的第二组接收的第二阶数据流。至少一个第二复用单元234n配置为将第二阶数据流2331-233w的第二输出组复用为第二复用的输出信号235N，例如波分复用输出信号。提供了用于WDM输出信号的电光转换器2371-237w，用于在复用之前将电信号转换为光信号。
[0047]图4的实施例包括N个输入/输出线路(光纤方向)，以及在每条光纤中传输的W个WDM信道。例如，方向的数量在2-8之间变换(有些情况下超出该范围)。WDM/0TN交换机的整体架构是三阶交换机，其中侧面级(输入和输出级)由0ΤΝ交换机元件组成，而中间级是执行简单空间交换功能的高容量交叉点交换机。
[0048]在交换装置的输入端，WDM解复用器211-214(每个方向一个，未示出)用于分离携带高阶otn流(第二阶数据流)的不同光信道，该高阶otn流后由光电转换器转化为光信号。所述一组0ΤΝ电信号212由输入交换单元211^21^处理，例如0ΤΝ交换元件。图4的实施例中示出的输入交换单元211^21^具有KXK的维。输入交换单元2111到211H接收并且输出第二阶数据流(高阶0DU流)。
[0049]输入交换单元211^211 (例如OTN KXK交换机元件)适用于执行由每个交换机的输入端接收的高阶0DU流212i_212K的低阶0DU数据流(例如0DU2/l/0/f lex)信道的子流交换。“H”是图4示出的示例的用于每个输入/输出线路215的输入交换单元的数量。可以看出，不是所有的WDM解复用器214之后的第二(高)阶0DU信道都需要由输入交换单元211^21^处理。例如，可能有W-HK个第二(高)阶流不需要0ΤΝ交换。仅当H = W/Κ时，所有的第二(高)阶第二数据流才需要0ΤΝ交换。
[0050]注意到，在输入交换单元211r211H内的子流交换之后，低(第一)阶0DU聚集成第二(高)阶0DU流，其从相应输入交换单元2111到21111的不同的K个端口输出。聚集的高阶0DU流再由中间交换单元221 (例如交叉点交换机)向输出交换单元231^23^的一个输入端口路由。在输出交换单元231^23^中，执行低(第一)阶0DU信道的新的子流交换。交换后，子流再次聚集成第二(高)阶0DU流，其由输出交换单元231^23^输出，并且由电光转换器2371-237w转换成WDM信道。传输子流的WDM信道的组由相应复用器234复用到输出光纤以用于沿着光网络传输。
[0051]例如，第二阶数据流可以包括lOGbps的0DU2流，其中第一数据流各自包括2.5Gbps的4X0DU1流。在这种示例中，输入交换单元211将接收lOGbps的第二阶数据流，在输入交换单元211内交换2.5Gpbs的第一阶数据流，并且输出lOGbps的第二阶数据流。中间交换单元221将在输入端口接收lOGbps的第二阶数据流，并且将第二阶数据流交换到一个输出端口。输出交换单元231将接收lOGbps的第二阶数据流，在输出交换单元231内交换2.5Gbps的第一阶数据流，并且输出lOGpbs的第二阶数据流。
[0052]以这种方式，由于中间交换单元221配置为仅交换第二阶数据流，因此可以减少复杂度并且更加有效。注意到，在所有的WDM信道中，一些需要增加/减少，例如由于它们需要端接到客户端设备。
[0053]当使用图4描述的交换设备时，上述图3的方法还可以包括下面的步骤。该方法包括步骤:接收第一复用的输入信号215 (例如波分复用输入信号)，并且将第一复用的输入信号215解复用为第二阶数据流2121-212w的第一输入组，第二阶数据流的第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元211^21^的第一组交换的第二阶数据流212^212^
[0054]该方法还可以包括步骤:接收第二阶数据流233i_233w的第一输出组，第二阶数据流的第二输出组至少包括从至少一个输出交换单元231^23^的第一组接收的第二阶数据流，并且将第二阶数据流2331-233w复用成第一复用的输出信号235 (例如波分复用输入信号)。
[0055]将意识到，对于波分复用信号，该方法将包括在解复用步骤后的光电转换，以及在复用步骤前的电光转换。
[0056]通过减少上述实施例中描述的交换装置的复杂度，可能引入某一阻塞概率。为了补偿这一阻塞概率，本发明的另一个方面包括用于处理阻塞概率或者减少阻塞机率的一个或多个手段。这些手段可以单独或者一起使用。
[0057]根据一个实施例，能够控制输出交换单元231^23^的任意一个组，使得如果输出交换单元231^23^的组中的一个输出端口阻塞，则能够使用来自相同输出交换单元或者输出交换单元231^23^的那个组中的另一个输出交换单元的另一个输出端口。
[0058]以这种方式，通过“集中合并”(“pooling”)在每条输出光纤(其为整个设备的输出端口)的整组波分复用信号，能够获得低阻塞概率。因此交换功能能够设置为点到组交换机，使得为了避免阻塞，能够使用在给定输出光纤上可用的任意波长来避免阻塞。例如，如果子流必须经0ΤΝ交换以及放置在输出交换单元231x的给定输出端口上，但是朝向输出交换单元231x的相关输出端口的特定路径阻塞，那么能够使用输出交换单元231x的另一个端口。同样地，如果子流必须经0ΤΝ交换以及放置在输出交换单元231x的给定输出端口上，但是朝向输出交换单元231x的相关输出端口阻塞，那么能够使用来自输出交换单元231r231H的组中的另一个输出交换单元231γ的另一个端口，其连接到不同的波长，假设波长复用到同一输出光纤。
[0059]因此，图3描述的方法还可以包括步骤:判断输出交换单元231^23^的输出端口是否阻塞，如果是，将第二阶数据流交换到同一输出交换单元的另一个输出端口，或者输出交换单元231^23^的第一组中的另一个输出交换单元的另一个输出端口。
[0060]因此，根据本发明的另一个方面，例如，控制系统能够调整包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，使得由交换装置以有组织的方式接收该数据流，所述方式能更好地适合交换装置使用。换句话说，为了改进(或减少)阻塞概率，能够调整控制面来控制怎样在第二阶数据流中包含第一阶数据流。例如，能够控制路径计算引擎(PCE)来施加一些约束。以这种方式，配置PCE以寻找考虑此类标准的用于流和子流的路由。
[0061]根据一个实施例，能够使用一个或多个以下方式来减少阻塞概率:
[0062]一一控制系统、控制面或控制装置可以配置为将业务流分离为第一和第二类别:需要OTN交换的低阶子流能够在某一高阶流中一起复用，而不需要OTN交换的子流能够分组和复用在不同的高阶流中。这具有在高阶流中优化对于OTN交换可用的带宽的优点。
[0063]一一控制系统、控制面或者控制装置可以配置为在高阶流中留下一些剩余可用带宽以便交换低阶流。仿真结果显示出，通过在高阶流中为交换低阶流留下大约40%的剩余可用带宽，可以达到低至10_6的阻塞概率。
[0064]图5描述了上述实施例中描述的用于控制交换装置的控制装置500。控制装置500包括:输入接口 503，用于接收第二阶数据流和第一阶数据流。处理单元505适用于管理第二阶数据流中的第一阶数据流，以便减少交换装置中的阻塞可能性。控制装置500包括输出接口 507，用于输出具有重新组织的第一阶数据流的第二阶数据流506。由接口 503接收的第二阶数据流和第一阶数据流504可接收为独立的数据流，所述数据流然后由处理单元505组织(如上所述)，和/或接收为包括第一阶数据流的第二阶数据流，其中第一阶数据流由处理单元505重新组织。
[0065]在如上所述的实施例中，注意到，形成一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量可以不同于形成另一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量。
[0066]此外，中间交换单元221可以耦合以接收和/或输出至少一个第二阶数据流，其旁路多个输入交换单元和/或输出交换单元。
[0067]上述本发明的实施例的优点是提供了集成的WDM-OTN交换机，其具有显著的低复杂度、成本以及功耗。虽然可能引入子流阻塞概率，但是这可通过使用控制面的控制和管理过程而成功地减低。
[0068]根据现有技术，在所有网段中，完全可访问并且严格非阻塞的具有大量端口的交换结构不是必要的。因此，本发明的实施例通过接受子流阻塞概率的可能性提供了简化的交换装置架构，所述概率可以通过有效地使用控制面降到足够低以在各种应用中使用。
[0069]本发明的上述实施例示出虽然交换架构不保证需要交换的任意子流能够到达期望的交换机输出端口，并且结果是存在阻塞概率，但是能够急剧地降低这样的阻塞概率。如果当交换机的某一输出端口的某一子流的阻塞发生时，那么能够使用其中有用于传输子流的空间的不同的输出端口。考虑用于交换的备选输出端口属于同一 WDM复用器,其在同一光纤上聚集光信道。每个特定的子流在某条光纤上沿着某一路径传输，并能够到达正确的装置或节点。
[0070]为了实现上述交换技术，并且帮助减少WDM/0TN交换机的阻塞性能，本发明的实施例包括智能控制系统，其能够聪明地将子流聚集为高阶流，从而最小化阻塞的概率。
[0071]本发明的实施例具有提供光-电一光(OEO)WDM交换层的紧密集成以及使用同一硬件框架的OTN交换的优点，以便使得硬件合理化，并且因此降低占地面积、成本和功耗。
[0072]因此，对于给定的交换机容量，本发明实施例极大地减少了交换结构的复杂度、端口的数量和互连数量。
[0073]应注意到，上述实施例是说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计很多备选的实施例。词语“包括”不排除在权利要求中列出的那些之外的元件或步骤的存在，“一”不排斥多个，并且单个处理器或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干单元的功能。权利要求中的任意参考标记将不解释为限制它们的范围。
【权利要求】
1.一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流，所述交换装置包括: 输入级，其包括至少一个输入交换单元； 输出级，其包括至少一个输出交换单元；以及 中间级，其耦合在所述输入级和所述输出级之间，所述中间级包括中间交换单元； 其中，所述至少一个输入交换单元和所述至少一个输出交换单元配置为交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，并且其中所述中间交换单元配置为仅交换第二阶数据流，其中，所述第二阶数据流具有比所述第一阶数据流更高的阶。
2.如权利要求1所述的交换装置，其中: 输入交换单元耦合以接收第二阶数据流的子集并且输出第二阶数据流的相应子集； 所述中间交换单元耦合以从多个输入交换单元的每个输入交换单元接收至少包括第二阶数据流的所述子集的多个第二阶数据流，并且耦合以输出多个第二阶数据流；以及 输出交换单元耦合以从所述中间交换单元接收第二阶数据流的子集，并且输出第二阶数据流的对应子集。
3.如权利要求2所述的交换装置，还包括: 第一解复用单元，其耦合以接收复用的输入信号，并且配置为将所述复用的输入信号解复用成第二阶数据流的第一输入组，第二阶数据流的所述第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元的第一组接收的所述第二阶数据流。
4.如权利要求2或3所述的交换装置，还包括: 复用单元，其耦合以接收第二阶数据流的第一输出组，第二阶数据流的所述第一输出组至少包括从至少一个输出交换单元的第一组接收的所述第二阶数据流； 其中，所述复用单元配置为将第二阶数据流的所述第一输出组复用成复用的输出信号。
5.如权利要求4所述的交换装置，其中，控制输出交换单元的所述第一组，使得如果输出交换单元的输出端口阻塞，则使用来自同一个输出交换单元的或者输出交换单元的所述第一组中的另一个输出交换单元的另一个端口。
6.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，以有组织的方式接收包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，适用于交换装置使用。
7.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，形成一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量不同于形成另一个输入交换单元和/或输出交换单元的数据流子集的第二阶数据流的数量。
8.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，所述中间交换单元耦合以接收和/或输出旁路所述多个输入交换单元和/或输出交换单元的至少一个第二阶数据流。
9.如权利要求4-8中任一项所述的交换装置,还包括: 至少一个第二解复用单元，其耦合以接收第二复用输入信号，并且配置为将所述第二复用输入信号解复用成第二阶数据流的第二输入组，第二数据流的所述第二输入组至少形成由至少一个输入交换单元的第二组接收的所述第二阶数据流；以及 至少一个第二复用单元，其耦合以接收第二阶数据流的第二输出组，第二阶数据流的所述第二输出组至少包括从至少一个输出交换单元的第二组接收的所述第二阶数据流，其中，所述第二复用单元配置为将第二阶数据流的所述第二输出组复用成第二复用输出信号。
10.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，数据流的所述分级数据结构包括光信道教据单元流ODU流。
11.如权利要求10所述的交换装置，其中所述ODU流形成部分波分复用WDM信号。
12.如前面权利要求中的任一项所述的交换装置，其中，所述输入交换单元或所述输出交换单元包括相同数量的输入和输出端口。
13.一种用于使用分级数据结构交换传输的信息的交换装置中的方法，所述分级数据结构至少包括第一和第二阶数据流，所述方法包括步骤: 在所述交换装置的输入级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输入级包括至少一个输入交换单兀； 在所述交换装置的中间级仅交换第二阶数据流，所述中间级包括中间交换单元；以及 在所述交换装置的输出级交换包含在第二阶数据流中的第一阶数据流，所述输出级包括至少一个输出交换单元。
14.如权利要求13所述的方法，还包括以下步骤: 在由所述中间交换单元交换之前，由所述至少一个输入交换单元的相应输入交换单元将所述第二阶数据流划分为第二阶数据流的至少一个子集；以及 将从所述中间交换单元接收的所述第二阶数据流划分为第二阶数据流的至少一个子集用于所述至少一个输出交换单元交换。
15.如权利要求14所述的方法，还包括以下步骤: 接收第一复用输入信号；以及 将所述第一复用输入信号解复用为第二阶数据流的第一输入组，第二阶数据流的所述第一输入组至少形成由至少一个输入交换单元的第一组交换的所述第二阶数据流。
16.如权利要求14或15所述的方法，还包括以下步骤: 接收第二阶数据流的第一输出组，第二阶教据流的所述第二输出组至少包括从至少一个输出交换单元的第一组接收的所述第二阶数据流；以及 将第二阶数据流的所述第二输出组复用成第一复用输出信号。
17.如权利要求16所述的方法，还包括以下步骤: 确定所述输出交换单元的输出端口是否阻塞，并且，如果是； 将第二阶数据流交换到同一个输出交换单元的另一个输出端口或者输出交换单元的所述第一组中的另一个输出交换单元的输出端口。
18.如权利要求14-17中任一项所述的方法，其中，数据流的所述分级数据结构包括光信道教据单元流ODU流。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述ODU流形成部分波分复用WDM信号。
20.一种用于控制如权利要求1-11中任一项所述的交换装置的控制装置，其中所述控制装置包括: 输入接口，用于接收第二阶数据流和第一阶数据流； 处理单元，适用于组织第二阶数据流内的第一阶数据流以便减少所述交换装置中阻塞的可能性；以及 输出接口，用于输出其中具有组织的第一阶数据流的第二阶数据流。
21.如权利要求20所述的控制装置，其中，所述处理单元适用于将数据流组织成下面的一个或多个: 包括需要交换的第一阶数据流的第二阶数据流； 包括不需要交换的第一阶数据流的第二阶数据流； 具有至少一些空间能力以用于交换第一阶数据流的第二阶数据流。
【文档编号】H04Q11/00GK104365114SQ201280072213
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2012年4月4日 优先权日:2012年4月4日
【发明者】F·特斯塔, R·萨贝拉, M·R·卡萨诺瓦, M·利斯坦蒂, V·埃拉莫 申请人:瑞典爱立信有限公司
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