DE602004005164T2

DE602004005164T2 - Architektur, verfahren und system wdm-gestützter photonischer burst-vermittelter netzwerke

Info

Publication number: DE602004005164T2
Application number: DE602004005164T
Authority: DE
Inventors: Christian Tigard MACIOCCO; Shlomo San Jose OLADIA
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-01-31
Also published as: US20040170431A1; ATE356522T1; US7428383B2; TW200420009A; EP1600029B1; DE602004005164D1; WO2004080109A1; EP1600029A1; TWI277311B

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung ist mit den US-Patentschriften US 2003 198471 , eingereicht am 17. April 2002, US 2004 208544 , eingereicht am 25. Juni 2002, US 2004 120261 , eingereicht am 24. Dezember 2002, verwandt.
GEBIET DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft allgemein optische Netzwerke und insbesondere die Steuer- und Datenverarbeitung von PBS-(photonic burst switched)-Netzwerken.
HINTERGRUNDINFORMATIONEN
In Telekommunikationsnetzwerken (z.B. dem Internet) scheinen die Anforderungen an die Sendebandbreite immer weiter zuzunehmen und es werden Lösungen gesucht, um die Bandbreitenanforderungen zu unterstützen. Eine Lösung dieses Problems ist die Verwendung von faseroptischen Netzwerken, in denen Wellenlängen-Multiplexing-(WDM)-Technologie verwendet wird, um die immer weiter zunehmenden Anforderungen nach höheren Datenraten in optischen Netzwerken zu unterstützen.
Herkömmliche optisch geschaltete Netzwerke verwenden in der Regel Wellenlängenroutingtechniken, die eine optisch-elektrisch-optische (O-E-O) Umwandlung optischer Signale an den optischen Schaltstellen erfordern. Die O-E-O-Umwandlung an jedem Schaltknoten in dem optischen Netzwerk ist nicht nur ein sehr langsamer Vorgang (in der Regel etwa 10 Millisekunden), sondern ist auch sehr kostspielig und erzeugt einen potenziellen Trafficengpass des optisch geschalteten Netzwerks. Außerdem können die gegenwärtigen optischen Schalttechnologien „burstreichen" Traffic nicht effizient unterstützen, welcher häufig in Paketkommunikationsanwendungen (z.B. dem Internet) auftritt.
Ein großes Kommunikationsnetzwerk kann unter Verwendung verschiedener Unternetzwerke implementiert werden. Ein großes Netzwerk zur Unterstützung von Internet-Traffic kann beispielsweise in eine große Anzahl von verhältnismäßig kleinen Zugriffsnetzwerken unterteilt werden, welche von Internetserviceprovidern (ISP) betrieben werden und mit einer Reihe von MAN (Metropolitan Area Network, optische MAN) gekoppelt sind, welche wiederum mit einem großen „Basisnetz"-breiten Gebietsnetzwerk (Wide Area Network, WAN) gekoppelt sind. Die optischen MAN und WAN fordern in der Regel eine höhere Bandbreite als lokale Gebietsnetzwerke (Local Area Network, LAN), um ein angemessenes Dienstniveau bereitzustellen, welches von ihren Highendnutzern angefordert wird. Da die Geschwindigkeit/Bandbreite eines LAN mit verbesserter Technologie zunimmt, besteht jedoch ein Bedarf an der Erhöhung der Geschwindigkeiten/Bandbreiten von MAN/WAN.
In der US-Patentschrift 2002/0109878 wird eine integrierte, LOBS genannte, Architektur erörtert, welche verstärkte/erweiterte MPLS als Steuerebene und OBS als Schaltparadigma verwenden, welche die optisch-elektrisch-optische Umwandlung von Daten an Zwischenknoten vermeidet. Die Struktur eines LOBS-Knotens und der AP-Schnittstelle zwischen einem Rand-LOBS-Knoten und Protokolldateneinheitsvorrichtungen wie elektronischen LSR wird vorgeschlagen, wie auch die Struktur eines LOBS-Steuerpakets, Burst-Assembly/Disassembly-Verfahren, Verfahren für Fehlerdetektionslokalisierung und Wiederherstellung aus verlorenen Burst und LOBS-spezifischer Information zur Verteilung unter Verwendung erweiterter IGP-Protokolle zur Trafficbearbeitung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren, in denen, wenn nicht anders festgelegt, ähnliche Bezugszahlen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, werden nicht einschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein PBS-(photonic burst switched)-Netzwerk mit der Bereitstellung von variablen Zeitschlitzen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das den Betrieb eines PBS-(photonic burst switched)-Netzwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Schaltknotenmodul zur Verwendung in einem PBS-(photonic burst switched)-Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4A und 4B sind Diagramme, die das Format eines optischen Datenburst und eines optischen Steuerburst zur Verwendung in einem PBS-(photonic burst switched)-Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Schaltknotenmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Diagramm, das eine auf GMPLS (Generalized Multi-Protocol Label Switching) basierende Architektur für ein PBS-Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
6A ist ein Blockdiagramm, das einige der Bauteile eines Randknotens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das den Betriebsfluss der Bauteile aus 6 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist ein Blockdiagramm, das einige der Bauteile eines PBS-MAC-Eingangsschichtbauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 ist ein Blockdiagramm, das einige der Bauteile eines PBS-MAC-Ausgangsschichtbauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist ein Blockdiagramm, das einige der Bauteile eines Schaltknotenmoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 veranschaulicht ein PBS-(photonic burst switched)-Netzwerk 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Begriff „photonic burst" wird hierin verwendet, um auf statistisch gemultiplexte Pakete (z.B. Internetprotokoll-(IP)-Pakete oder Ethernetframes mit ähnlichen Routinganforderungen) Bezug zu nehmen. Ein photonischer Burst enthält in der Regel ein photonisches Etikett, das den Header und andere Routinginformationen der IP-Pakete enthält, und eine Nutzlast, welche die Datensegmente der Pakete enthält.
Diese Ausführungsform des PBS-Netzwerks 10 enthält lokale Gebietsnetzwerke (LAN) 13₁ –13_N und ein (nicht gezeigtes) optisches Basisnetz WAN. Außerdem enthält diese Ausführungsform des PBS-Netzwerks 10 Eingangsknoten 15₁ – 15_M , Schaltknoten 17₁ –17_L und Ausgangsknoten 18₁ –18_K . Das PBS-Netzwerk 10 kann andere (nicht gezeigte) Eingangs-, Ausgangs- und Schaltknoten enthalten, welche mit den in 1 gezeigten Schaltknoten verbunden sind. Die Eingangs- und Ausgangsknoten werden hier auch als Randknoten bezeichnet, insofern als sie logisch am Rand des PBS-Netzwerks angeordnet sind. Die Randknoten stellen effektiv eine Schnittstelle zwischen den zuvor genannten „externen" Netzwerken (d.h. extern zu dem PBS-Netzwerk) und die Schaltknoten des PBS-Netzwerks bereit. In dieser Ausführungsform sind die Eingangs-, Ausgangs- und Schaltknoten mit intelligenten Modulen implementiert. Diese Ausführungsform kann beispielsweise als MAN-(Metropolitan Area Network)-Netzwerk verwendet werden, welches eine große Anzahl von LAN in dem Ballungsgebiet mit einem großen optischen Basisnetzwerk verbindet.
In einigen Ausführungsformen führen die Eingangsknoten optisch-elektrische (O-E) Umwandlung empfangener optischer Signale durch und enthalten elektronischen Speicher, um die empfangenen Signale zwischenzuspeichern, bis sie zu dem geeigneten LAN gesendet werden. Außerdem führen die Eingangsknoten in einigen Ausführungsformen auch die elektrisch-optische (E-O) Umwandlung der empfangenen elektrischen Signale aus, bis sie an Schaltknoten 17₁ –17_N des PBS-Netzwerks übertragen werden.
Die Ausgangsknoten werden mit optischen Schalteinheiten oder -modulen implementiert, die konfiguriert sind, um optische Signale von anderen Knoten des PBS-Netzwerks 10 zu empfangen und sie an das optische WAN oder andere externe Netzwerke weiterzuleiten. Die Ausgangsknoten können auch optische Signale von dem optischen MAN oder anderen externen Netzwerken empfangen, und sie an den geeigneten Knoten des PBS-Netzwerks 10 senden. In einer Ausführungsform führt der optische Knoten 18₁ die O-E-O-Umwandlung empfangener optischer Signale durch und enthält elektro nischen Speicher, um empfangene optische Signale zwischenzuspeichern, bis sie an den entsprechenden Knoten des PBS-Netzwerks 10 (oder das optische WAN) gesendet werden.
Die Schaltknoten 17₁ –17_N sind mit optischen Schalteinheiten oder -modulen implementiert, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie die optischen Signale von anderen Schaltknoten empfangen und die empfangenen optischen Signale entsprechend an andere Schaltknoten des PBS-Netzwerks 10 weiterleiten. Wie unten beschrieben führen die Schaltknoten O-E-O-Umwandlung von optischen Steuerburst und Netzwerkverwaltungssteuerburstsignalen durch. In einigen Ausführungsformen werden diese optischen Steuerburst und Netzwerkverwaltungssteuerburst nur auf vorher ausgewählten Wellenlängen verbreitet. Die vorher ausgewählten Wellenlängen verbreiten in solchen Ausführungsformen keine optischen Burst-„Daten"-(im Gegensatz zu Steuerburst und Netzwerkverwaltungssteuerburst)-Signalen, auch wenn die Burst- und Netzwerkverwaltungssteuerburst für eine bestimmte Gruppe von optischen Datenburstsignalen notwendige Informationen enthalten können. Die Steuer- und Dateninformationen werden in einigen Ausführungsformen auf verschiedenen Wellenlängen gesendet. In anderen Ausführungsformen können die Steuer- und Dateninformationen auf denselben Wellenlängen gesendet werden (hierin auch als In-Band-Signalgebung bezeichnet). In einer weiteren Ausführungsform können optische Steuer- oder Netzwerkverwaltungssteuerburst und optische Datenburstsignale auf derselben/denselben Wellenlänge(n) unter Verwendung verschiedener Codierschemen, wie beispielsweise verschiedener Modulationsformate usw. weitergeleitet werden. In jedem Ansatz werden die optischen Steuerburst und die Netzwerkverwaltungssteuerburst asynchron bezüglich ihrer entsprechenden optischen Datenburstsignale gesendet. In noch einer weiteren Ausführungsform werden die optischen Steuerburst und weiteren Steuerburstsignale bei verschiedenen Senderaten als die optischen Datensignale verbreitet.
Obwohl die Schaltknoten 17₁ –17_L in dieser Ausführungsform O-E-O-Umwandlung der optischen Steuersignale ausführen können, führen die Schaltknoten keine O-E-O-Umwandlung der optischen Datenburstsignale aus. Stattdessen führen die Schaltknoten 17₁ –17_L optische Schaltung (z.B. ohne O-E-O-Umwandlung) der optischen Datenburstsignale aus. Die Schaltknoten können somit elektronische Schaltungen zum Speichern und Verarbeiten der eingehenden optischen Steuerburst und Netzwerkverwaltungssteuerburst enthalten, welche in eine elektronische Form umgewandelt worden sind und können diese Informationen zum Konfigurieren elektronischer Burstswitcheinstellungen verwenden und zum ordnungsgemäßen Weiterleiten der optischen Datenburstsignale entsprechend den optischen Steuerburst. Die neuen Steuerburst, welche die vorherigen Steuerburst auf der Basis der neuen Routinginformationen ersetzen, werden in ein optisches Steuersignal umgewandelt und dieses wird an den nächsten Schalt- oder Ausgangsknoten gesendet. Ausführungsformen der Schaltknoten werden weiter unten beschrieben.
Die Elemente des beispielhaften PBS-Netzwerks 10 sind wie folgt miteinander verbunden. Die LAN 13₁ –13_N sind mit entsprechenden der Eingangsknoten 15₁ –15_M verbunden. Innerhalb des PBS-Netzwerks 10 sind die Eingangsknoten 15₁ –15_M und die Ausgangsknoten 18₁ –18_K mit einigen der Schaltknoten 17₁ –17_L mittels optischer Fasern verbunden. Die Schaltknoten 17₁ –17_L sind auch miteinander mittels optischer Fasern in einer Netzarchitektur verbunden, um eine verhältnismäßig große Anzahl von Lichtstrecken und optischen Verbindungen zwischen Eingangsknoten 15₁ –15_L und Ausgangsknoten 18₁ –18_K zu bilden. Im Idealfall stellen die Schaltknoten 17₁ –17_L mehr als einen Lichtweg zwischen jedem Endpunkt des PBS-Netzwerks 10 bereit (d.h. die Eingangsknoten und die Ausgangsknoten sind Endpunkte in dem PBS-Netzwerk 10). Mehrere Lichtwege zwischen den Schaltknoten, Eingangsknoten und Ausgangsknoten ermöglichen die Schutz schaltung beim Ausfall eines oder mehrerer Knoten, und können Merkmale ermöglichen, wie primäre und sekundäre Route zum Ziel.
Wie unten in Verbindung mit 2 beschrieben, sind die Eingangs-, Ausgangs- und Schaltknoten des PBS-Netzwerks so konfiguriert, dass sie optische Steuerburst, optische Datenburst und andere Steuersignale senden und/oder empfangen, deren Wellenlängen so gemultiplext sind, dass sie die optischen Steuerburst und Steueretiketten auf einer oder mehreren vorher ausgewählten Wellenlänge(n) und optische Datenburst oder Nutzlasten auf anderen vorher ausgewählten Wellenlängen verbreiten. Außerdem können die Randknoten des PBS-Netzwerks 10 optische Steuerburstsignale senden, während sie Daten aus dem PBS-Netzwerk 10 (entweder optisch oder elektrisch) senden.
2 veranschaulicht den Betriebsfluss des PBS-Netzwerks 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird das PBS-Netzwerk 10 wie folgt beschrieben.
Das PBS-Netzwerk 10 empfängt Pakete von den LAN 13₁ –13_N . In einer Ausführungsform empfängt das PBS-Netzwerk 10 IP-Pakete bei Eingangsknoten 15₁ –15_M . Die empfangenen Pakete können in elektronischer Form statt in optischer Form vorliegen oder in optischer Form empfangen werden und dann in elektronische Form umgewandelt werden. In dieser Ausführungsform speichern die Eingangsknoten die empfangenen Pakete elektronisch. Block 20 stellt diesen Vorgang dar.
Der Klarheit halber konzentriert sich die weitere Beschreibung des Betriebsflusses des PBS-Netzwerks 10 auf den Transport von Informationen von dem Eingangsknoten 15₁ zu dem Ausgangsknoten 18₁ . Der Informationstransport von den Eingangsknoten 15₂ –15_M zu dem Ausgangsknoten 18₁ (oder anderen Ausgangsknoten) ist im Wesentlichen ähnlich.
Ein optisches Burstetikett (d.h. ein optischer Steuerburst) und eine optische Nutzlast (d.h. ein optischer Datenburst) werden aus den empfangenen Paketen geformt. In einer Ausführungsform verwendet der Eingangsknoten 15₁ statistische Multiplexingtechniken zur Bildung der optischen Datenburst aus dem in dem Eingangsknoten 15₁ gespeicherten empfangenen IP-(Internet Protocol)-Paket. Die von dem Eingangsknoten 15₁ empfangenen Pakete, welche durch den Ausgangsknoten 18₁ auf ihrem Weg zu einem Ziel durchgeleitet werden müssen, können beispielsweise in eine optische Datenburstnutzlast zusammengefügt werden. Block 21 stellt diesen Vorgang dar.
Die Bandbreite auf einem spezifischen optischen Kanal und/oder einer spezifischen optischen Faser ist reserviert, um die optischen Datenburst über das PBS-Netzwerk 10 zu transportieren. In einer Ausführungsform reserviert der Eingangsknoten 15₁ einen Zeitschlitz (d.h. einen Zeitschlitz eines TDM-Systems) in einem optischen Datensignalweg durch das PBS-Netzwerk 10. Dieser Zeitschlitz kann eine feste Zeitdauer und/oder eine variable Zeitdauer entweder mit gleichförmigen oder nicht gleichförmigen Zeitabständen zwischen benachbarten Zeitschlitzen sein. In einer Ausführungsform wird die Bandbreite außerdem für eine Zeitdauer reserviert, die ausreicht, um den optischen Burst von dem Eingangsknoten zu dem Ausgangsknoten zu transportieren. In einigen Ausführungsformen führen die Eingangs-, Ausgangs- und Schaltknoten z.B. eine aktualisierte Liste aller verwendeten und verfügbaren Zeitschlitze. Die Zeitschlitze können über mehrere Wellenlängen und optischen Fasern zugewiesen und verteilt werden. Somit kann sich ein reservierter Zeitschlitz (der hierin auch als TDM-Kanal bezeichnet wird), welcher in verschiedenen Ausführungsform eine feste Zeitdauer oder eine variable Zeitdauer aufweisen kann, sich in einer Wellenlänge einer Faser befinden und/oder kann über mehrere Wellenlängen und mehrere optische Fasern verteilt sein. Block 22 stellt diesen Vorgang dar.
Wenn ein Eingangs- und/oder Ausgangsknoten Bandbreite reserviert oder wenn Bandbreite nach dem Transport optischer Datenburst freigegeben wird, aktualisiert eine (nicht gezeigte) Netzwerksteuerung die Liste. In einer Ausführungsform führt die Netzwerksteuerung und die Eingangs- oder Ausgangsknoten den Aktualisierungsvorgang unter Verwendung verschiedener Burst oder Paketeinteilungsalgorithmen basierend auf den verfügbaren Netzwerkressourcen und Trafficmustern durch. Die verfügbaren TDM-Kanäle variabler Dauer, welche periodisch an alle Eingangs-, Schalt- und Ausgangsknoten rundgesendet werden, werden auf derselben Wellenlänge wie die optischen Steuerburst oder auf einer anderen gemeinsamen vorher ausgewählten Wellenlänge durch das optische Netzwerk gesendet. Die Netzwerksteuerungsfunktion kann in einem der Eingangs- oder Ausgangsknoten angeordnet sein, oder kann über zwei oder mehr Eingangs- und/oder Ausgangsknoten verteilt sein. In dieser Ausführungsform ist die Netzwerksteuerung ein Teil der Steuereinheit 37 (3), welche einen oder mehrere Prozessoren enthalten kann.
Die optischen Steuerburst, Netzwerkverwaltungssteueretiketten und optische Datenburst werden dann durch ein PBS-Netzwerk 10 in dem reservierten TDM-Kanal transportiert. In einer Ausführungsform sendet der Eingangsknoten 15₁ den Steuerburst an den nächsten Knoten entlang des OLSP (optical label switched path), der von der Netzwerksteuerung bestimmt wird. In dieser Ausführungsform verwendet die Netzwerksteuerung ein auf Beschränkung basierendes Routingprotokoll [z.B. Multi-Protocol Label Switching (MPLS)] über eine oder mehrere Wellenlängen zur Bestimmung der besten verfügbaren OLSP an den Eingangsknoten.
In einer Ausführungsform wird das Steueretikett (hier auch als Steuerburst bezeichnet) vor dem photonischen Datenburst asynchron und auf einer anderen Wellenlänge und/oder anderen Faser gesendet. Dieses Schema wird hierin auch als Außer-Band-(Out of Band, OOB)-Signalgebung bezeichnet. Der Zeitversatz zwischen dem Steuerburst und dem Datenburst ermöglicht jedem Schaltknoten die Verarbeitung des Etiketts und die Konfigurierung der photonischen Burstschalter, so dass sie vor Ankunft des entsprechenden Datenburst entsprechend schalten. Der Begriff photonische Burstschalter wird hierin verwendet, um auf schnelle optische Schalter Bezug zu nehmen, die keine O-E-O-Umwandlung verwenden.
In einer Ausführungsform sendet der Eingangsknoten 15₁ die optischen Datenburst dann asynchron an die Schaltknoten, an dem die optischen Datenburst wenig oder keinen Zeitversatz erfahren, und keine O-E-O-Umwandlung in jedem der Schaltknoten. Der optische Steuerburst wird immer vor den entsprechenden optischen Datenburst gesendet.
In einigen Ausführungsformen kann der Schaltknoten O-E-O-Umwandlung der Steuerburst durchführen, so dass der Knoten die Routinginformationen, die in dem Etikett enthalten sind, extrahieren und verarbeiten kann. In einigen Ausführungsformen wird der TDM-Kanal ferner in denselben Wellenlänge verbreitet, welche zum Verteilen der Etiketten verwendet werden. Alternativ können die Etiketten und Nutzlasten auf derselben Wellenlänge in derselben optischen Faser unter Verwendung verschiedener Modulationsformate moduliert werden. Optische Etiketten können beispielsweise unter Verwendung des NRZ-(Non Return to Zero)-Modulationsformats gesendet werden, während optische Nutzlasten unter Verwendung des RZ-(Return to Zero)-Modulationsformats gesendet werden. Der optische Burst wird von einem Schaltknoten an einen anderen Schaltknoten auf eine ähnliche Weise gesendet, bis die optische Steuerung und die Datenburst an dem Ausgangsknoten 18₁ enden. Block 23 stellt diesen Vorgang dar.
Der Betriebsfluss hängt an dieser Stelle davon ab, ob das Zielnetzwerk ein optisches WAN oder LAN ist. Block 24 stellt diesen Zweig des Betriebsflusses dar.
Wenn es sich bei dem Zielnetzwerk um ein optisches WAN handelt, werden neue optische Etikett- und Nutzlastsignale gebildet. In dieser Ausführungsform bereitet der Ausgangsknoten 18₁ das neue optische Etikett und Nutzlastsignale vor. Block 25 stellt diesen Vorgang dar.
Das neue optische Etikett und die Nutzlast werden dann an das Zielnetzwerk (d.h. in diesem Fall WAN) gesendet. In dieser Ausführungsform enthält der Ausgangsknoten 18₁ eine optische Schnittstelle zum Senden des optischen Etiketts und der Nutzlast an das optische WAN. Block 26 stellt diesen Vorgang dar.
Wenn es sich in Block 24 bei dem Zielnetzwerk jedoch um ein LAN handelt, wird der optische Datenburst auseinandergenommen, um die IP-Pakete zu extrahieren. In dieser Ausführungsform wandelt der Ausgangsknoten 18₁ den optischen Datenburst in elektronische Signale um, welche von dem Ausgangsknoten 18₁ verarbeitet werden können, um das Datensegment jedes der Pakete wiederherzustellen. Block 27 stellt diesen Vorgang dar.
Die extrahierten IP-Datenpakete werden verarbeitet, mit den entsprechenden IP-Etiketten kombiniert und dann an das Zielnetzwerk (d.h. in diesem Fall LAN) weitergeleitet. In dieser Ausführungsform formt der Ausgangsknoten 18₁ diese neuen IP-Pakete. Block 28 stellt diesen Vorgang dar.
Die neuen IP-Pakete werden dann an das Zielnetzwerk gesendet (d.h. LAN), wie in Block 26 gezeigt.
Das PBS-Netzwerk 10 kann über die durch die TDM-Kanäle gewährte zusätzliche Flexibilität erhöhte Bandbreiteneffizienz erzielen. Obwohl diese oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform ein optisches MAN mit Eingangs-, Schalt- und Ausgangsknoten zur Kopplung mehrerer LAN an ein optisches WAN-Basisnetzwerk enthält, weisen die Netzwerke in anderen Ausführungsformen keine optischen LAN oder WAN-Basisnetzwerke auf. Das heißt, das PBS-Netzwerk 10 kann eine Anzahl verhältnismäßig kleiner Netzwerke enthalten, die mit einem verhältnismäßig größeren Netzwerk gekoppelt sind, welches wiederum an ein Basisnetzwerk gekoppelt ist.
3 zeigt ein Modul 17 zur Verwendung als ein Schaltknoten in einem PBS-(photonic burst switched)-Netzwerk (1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform enthält das Modul 17 eine Gruppe optischer Wellenlängendemultiplexer 30₁ –30_A , wobei A für die Anzahl der optischen Eingangsfasern steht, welche zum Verbreiten der Nutzlasten, Etiketten und anderer Netzwerkressourcen an das Modul verwendet werden. In dieser Ausführungsform könnte jede Eingangsfaser beispielsweise eine Gruppe von C Wellenlängen (d.h. WDM-Wellenlängen) tragen, obwohl in anderen Ausführungsformen die optischen Eingangsfasern andere Anzahlen von Wellenlängen tragen können. Modul 17 würde auch eine Gruppe von N × N photonischen Burstschaltern 32₁ –32_B enthalten, wobei N für die Anzahl von Eingangs-/Ausgangsports jedes photonischen Burstschalters steht. In dieser Ausführungsform ist somit die Höchstzahl von Wellenlängen an jedem photonischen Burstschalter A·C, wobei N > A·C + 1. Bei Ausführungsformen, in denen N größer als A·C ist, können die zusätzlichen Eingangs/Ausgangsports verwendet werden, um ein optisches Signal zur Zwischenspeicherung zurückzuleiten.
Obwohl die photonischen Burstschalter 32₁ –32_B als getrennte Einheiten gezeigt werden, können sie ferner als N × N photonische Burstschalter unter Verwendung einer geeigneten Schaltungsarchitektur implementiert werden. Modul 17 enthält auch eine Gruppe optischer Wellenlängenmultiplexer 34₁ –34_A , eine Gruppe von optisch-zu-elektrischen Signalumwandlern 36 (z.B. Lichtdetektoren), eine Steuereinheit 37 und eine Gruppe von elektrisch-zu-optischen Signalumwandlern 38 (z.B. Lasern). Steuereinheit 37 kann einen oder mehrere Prozessoren zur Ausführung von Software- oder Firmwareprogrammen aufweisen.
Die Elemente dieser Ausführungsform von Modul 17 werden wie folgt verbunden. Die optischen Demultiplexer 30₁ –30_A sind mit einer Gruppe von A optischen Eingangsfasern verbunden, welche optische Eingangssignale von anderen Schaltknoten des PBS-(photonic burst switched)-Netzwerks 10 (10) verbreiten. Die Ausgangsleitungen der optischen Demultiplexer sind mit der Gruppe von B optischen Kernschaltungen 32₁ –32_B verbunden und mit optischen Signalumwandlern 36. Der optische Demultiplexer 30₁ weist beispielsweise B Ausgangsführungen auf, welche mit Eingangsleitungen der elektronischen Burstschalter 32₁ –32_B verbunden sind (d.h. eine Ausgangsleitung des optischen Demultiplexers 30₁ mit einer Eingangsleitung jedes photonischen Burstschalters) und mindestens eine Ausgangsleitung ist mit einem optischen Signalumwandler 36 gekoppelt.
Die Ausgangsleitungen der photonischen Burstschalter 32₁ –32_B sind mit optischen Multiplexern 34₁ –34_A verbunden. Der photonische Burstschalter 32₁ weist beispielsweise A Ausgangsleitungen auf, welche mit Eingangsleitungen der optischen Multiplexer 34₁ –34_A verbunden sind (d.h. eine Ausgangsleitung des photonischen Burstschalters 32₁ ist mit einer Eingangsleitung jedes optischen Multiplexers verbunden). Jeder optische Multiplexer weist auch eine Ein gangsleitung auf, die mit einer Ausgangsleitung des elektrisch-zu-optischen Signalumwandlers 38 verbunden ist. Die Steuereinheit 37 weist eine Eingangsleitung oder -port auf, der mit der Ausgangsleitung oder Port des optisch-zu-elektrischen Signalumwandlers 36 verbunden ist. Die Ausgangsleitungen der Steuereinheit 37 sind mit den Steuerleitungen der photonischen Burstschalter 32₁ –32_B und dem elektrisch-zu-optischen Signalumwandler 38 verbunden. Wie unten in Verbindung mit dem Flussdiagramm aus 5 beschrieben, wird das Modul 17 zum Empfangen und Senden optischer Steuerburst, optischer Datenbursts und Netzwerkverwaltungsburst verwendet. In einer Ausführungsform weisen die optischen Datenburst und optischen Steuerburst Sendeformate wie in 4A und 4B gezeigt auf.
4A veranschaulicht das Format eines optischen Datenburst zur Verwendung im PBS-Netzwerk 10 (1) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform weist jeder optische Datenburst ein Anfangsschutzband 40, ein IP-Nutzlastdatensegment 41, ein IP-Headersegment 42, ein Nutzlast-Sync-Segment 43 (in der Regel mit geringer Bitzahl) und ein Endschutzband 44, wie in 4A gezeigt, auf. In einigen Ausführungsformen enthält das IP-Nutzlastdatensegment 41 die statistisch gemultiplexten IP-Datenpakete oder Ethernetframes, die zur Bildung des Burst verwendet werden. Obwohl 4A die Nutzlast als durchgängig zeigt, sendet Modul 17 Nutzlasten in einem TDM-Format. In einigen Ausführungsformen können die Datenburst außerdem über mehrere TDM-Kanäle segmentiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform die optischen Datenburst und optischen Steuerburst lokale Signifikanz nur im PBS-Netzwerk aufweisen und ihre Signifikanz an dem optischen WAN verlieren können.
4B veranschaulicht das Format eines optischen Steuerburst zur Verwendung im PBS-(photonic burst switched)-Netzwerk 10 (1) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform weist jedes optische Steuerburst ein Anfangsschutzband 46, ein IP-Etikettdatensegment 47, ein Etikett Sync-Segment 48 (in der Regel mit geringer Bitzahl) und ein Endschutzband 49, wie in 4B gezeigt, auf. In dieser Ausführungsform enthält das Etikettdatensegment 45 alle notwendigen Routing- und Zeitgebungsinformationen der IP-Pakete zur Bildung des optischen Burst. Obwohl 4B die Nutzlast als durchgängig zeigt, sendet das Modul 17 in dieser Ausführungsform die Etiketten in einem TDM-Format.
In einigen Ausführungsformen wird ein (nicht gezeigtes) optisches Netzwerkverwaltungssteuerelement auch in dem PBS-Netzwerk 10 (1) verwendet. In solchen Ausführungsformen enthält jedes optische Netzwerkverwaltungssteuerburst: ein Anfangsschutzband ähnlich dem Anfangsschutzband 46, ein Netzwerkverwaltungsdatensegment ähnlich dem Datensegment 47, ein Netzwerkverwaltungs-Sync-Segment (in der Regel mit geringer Bitzahl) ähnlich dem Etikett-Sync-Segment 48 und ein Endschutzband ähnlich dem Endschutzband 44. In dieser Ausführungsform enthält das Netzwerkverwaltungsdatensegment Netzwerkverwaltungsinformationen, die zum Koordinieren der Sendungen über das Netzwerk benötigt werden. In einigen Ausführungsformen wird das optische Netwerkvewaltungssteuerburst in einem TDM-Format gesendet.
5 veranschaulicht den Betriebsfluss von Modul 17 (3) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 3 und 5 wirkt Modul 17 wie folgt.
Modul 17 empfängt ein optisches Signal mit TDM-Etikett und Datensignalen. In dieser Ausführungsform empfängt Modul 17 ein optisches Steuersignal (z.B. einen optischer Steuerburst) und ein optisches Datensignal (d.h. in dieser Ausführungsform einen optischer Datenburst) an einem oder zwei optischen Demultiplexern. Das optische Steuersignal kann beispielsweise auf einer ersten Wellenlänge eines optischen Signals moduliert werden, welches von dem optischen Demultiplexer 30_A empfangen wird, während das optische Datensignal auf einer zweiten Wellenlänge des optischen Signals, welches durch den optischen Demultiplexer 30_A empfangen wird, moduliert wird. In einigen Ausführungsformen kann das optische Steuersignal von einem ersten optischen Demultiplexer empfangen werden, während das optische Datensignal von einem zweiten optischen Demultiplexer empfangen wird. In einigen Fällen wird ferner nur ein optisches Steuersignal (z.B. ein Netzwerkverwaltungssteuerburst) empfangen. Block 51 stellt diesen Vorgang dar.
Modul 17 wandelt das optische Steuersignal in ein elektrisches Signal um. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem optischen Steuersignal um das optische Steuerburstsignal, welches von dem empfangenen optischen Datensignal durch den optischen Demultiplexer getrennt und an den optisch-zu-elektrischen Signalumwandler gesendet wird. In anderen Ausführungsformen kann es sich bei dem optischen Steuersignal um ein Netzwerkverwaltungssteuerburst handeln (zuvor in Verbindung mit 4B beschrieben). Der optisch-zu-elektrische Signalumwandler 36 wandelt das optische Steuersignal in ein elektrisches Signal um. In einer Ausführungsform wird beispielsweise jeder Abschnitt des TDM-Steuersignals in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die von der Steuereinheit 37 empfangenen elektrischen Steuersignale werden verarbeitet, um ein neues Steuersignal zu bilden. In dieser Ausführungsform speichert die Steuereinheit 37 die in den Steuersignalen enthaltenen Informationen und verarbeitet sie. Block 53 stellt diesen Vorgang dar.
Modul 17 leitet dann die optischen Datensignale (d.h. in dieser Ausführungsform optischen Datenburst) an einen der optischen Multiplexer 34₁ –34_A , basierend auf Routinginformationen, die in dem Steuersignal enthalten sind, weiter. In dieser Ausführungsform verarbeitet die Steuereinheit 37 den Steuerburst, um die Routing- und Zeitgebungsinformationen zu extrahieren, und sendet geeignete PBS-Konfigurationssignale an die Gruppe von B photonischen Burst-Schalter 32₁ –32_B zum Neukonfigurieren jeder der photonischen Burstschalter zum Schalten der entsprechenden optischen Datenburst. Block 55 stellt diesen Vorgang dar.
Modul 17 wandelt dann die verarbeiteten elektrischen Steuersignale in neue optische Steuerburst um. In dieser Ausführungsform stellt die Steuereinheit 37 die TDM-Kanalausrichtung bereit, so dass neu umgewandelte oder neue optische Steuerburst in der gewünschten Wellenlänge und dem gewünschten TDM-Zeitschlitzmuster erzeugt werden. Die neuen Steuerburst können auf einer Wellenlänge und/oder in Zeitschlitzen moduliert werden, die sich von der Wellenlänge und/oder den Zeitschlitzen der in Block 51 empfangenen Steuerburst unterscheiden. Block 57 stellt diesen Vorgang dar.
Modul 17 sendet dann den optischen Steuerburst an den nächsten Schaltknoten in der Route. In dieser Ausführungsform sendet der elektrisch-zu-optische Signalerzeuger 38 den neuen optischen Steuerburst an geeignete optische Multiplexer der optischen Multiplexer 34₁ –34_A zum Erzielen der Route. Block 59 stellt diesen Vorgang dar.
6 veranschaulicht eine GMPLS-basierte Architektur für ein PBS-Netzwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausgehend von der GMPLS-Protokollfolge kann jedes der GMPLS-Protokolle modifiziert oder erweitert werden, um die verschiedenen PBS-Vorgänge und optischen Schnittstellen zu unterstützen, während es immer noch die verschiedenen Traffic verarbeitenden Aufgaben der GMPLS-Protokolle umfasst. Die integrierte PBS-Schichtarchitektur enthält die PBS-Datendienstschicht 601 auf einer PBS MAC Schicht 602, welche sich auf einer PBS-Photonikschicht 603 befindet. Wie wohlbekannt ist, enthält die GMPLS-Folge (die in 6 durch Block 610 angezeigt ist) ein Zuteilungsbauteil 611, ein Signalgebungsbauteil 612, ein Routingbauteil 613, ein Etikettenverwaltungsbauteil 614, ein Verbindungsverwaltungsbauteil 615 und ein Schutz- und Wiederherstellungsbauteil 616. In einigen Ausführungsformen sind diese Bauteile modifiziert und weisen zusätzliche Erweiterungen auf, welche die PBS-Schichten 601 bis 603 unterstützen. In dieser Ausführungsform ist die GMPLS-Folge 610 auch erweitert, um ein Vorgangsverwaltungs- und Zuteilungsbauteil (OAM&P) 617 zu enthalten.
Das Signalgebungsbauteil 612 kann beispielsweise für PBS-Netzwerke spezifische Erweiterungen, wie beispielsweise Burststartzeit, Burstart, Burstlänge und Burstpriorität usw. enthalten. Das Verbindungsverwaltungsbauteil 615 kann basierend auf dem wohlbekannten Verbindungsverwaltungsprotokoll (LMP) implementiert werden (welche gegenwärtig nur SONET/SDH-Netzwerke unterstützt), wobei zur Unterstützung von PBS-Netzwerken Erweiterungen zugefügt sind. Das Schutz- und Wiederherstellungsbauteil 617 kann zur Abdeckung von PBS-Netzwerken beispielsweise maßgeschneidert sein.
Die Etikettverwaltungskomponente 614 kann ferner beispielsweise so modifiziert sein, dass sie ein PBS-Steuerkanaletikettraum unterstützt. In einer Ausführungsform werden die Etikettvorgänge ausgeführt, nachdem die Steuerkanalsignale OE umgewandelt sind. Die Eingangsknoten des PBS-Netzwerks fungieren als Etikettrandrouter (LER), während die Schaltknoten als etikettgeschaltete Router (LSR) fungieren. Ein Ausgangsknoten fungiert als ein Ausgangs-LER, welcher im Wesentlichen durchgängig alle Etiketten des PBS-Netzwerks bereitstellt. Dieses Bauteil kann vorteilhafterweise die Geschwindigkeit des Abrufens von Steuerkanalkontext erhöhen (indem ein vorher eingerichtetes Etikettnachschlagen anstelle des Wiederherstellens eines vollständigen Kontexts ausgeführt wird).
6A veranschaulicht eine Ausführungsform von Softwarearchitektur und ausgewählten Bauteile eines Randknotens 60 gemäß der integrierten PBS-Schichtarchitektur aus 6. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die veranschaulichten Softwarearchitektur und Bauteil des Randknotens 60 unter Verwendung von maschinenlesbaren Anweisungen implementiert, welche bewirken, dass eine Maschine (z.B. ein Prozessor) Vorgänge ausführt, welche gestatten, dass der Randknoten Informationen zu und von dem PBS-Netzwerk überträgt.
In dieser Ausführungsform enthält die Softwarearchitektur des Randknotens 60 eine Steuerebene (der Begriff „Ebene" wird in diesem Zusammenhang verwendet, um eine logische Aufteilung anstelle einer geometrischen oder physischen Eigenschaft anzugeben), welche einen Verbindungsverwalter 61_A , einen Verbindungsschützer und – wiederhersteller (LPR) 61_B , eine optische Vorrichtungssteuerung 61_C , ein Routingbauteil 61_D und ein Signalgebungsbauteil 61_E enthält. Bei diesen Bauteilen handelt es sich um Standardbauteile, die mit dem PBS-Netzwerk auf einem Steuerkanal zusammenwirken und im Fachgebiet wohlbekannt sind. Der Verbindungsverwalter 61_A stellt beispielsweise PBS-Netzwerktransportverbindungsstatusinformationen bereit (z.B. die Verbindung ist betriebsfähig oder nicht betriebsfähig). In einer Ausführungsform kommuniziert der Verbindungsverwalter 61_A über den Steuerkanal unter Verwendung eines Protokolls, das dem wohlbekannten Verbindungsverwaltungsprotokoll (LMP) ähnlich ist, oder unter Verwendung von LMP mit Erweiterungen zur Unterstützung von PBS-Netzwerken (welche in Zukunft standardisiert werden können). LPR 61_B berechnet alternative Strecken zu dem PBS-Netzwerk, wenn ein Verbindungsversagen detektiert wird. Die optische Vorrichtungssteuerung 61_C stellt Betriebs-, Verwaltungs- und Verteilungsfunktionen für die intelligente optische Vorrichtung bereit, in der der Randknoten 60 implementiert ist. Das Routingbauteil 61_D stellt Routinginformationen bereit, so dass Daten (z.B. IP-Pakete oder Ethernetframes) an das vorgesehene Ziel weitergeleitet werden können (z.B. außerhalb des PBS-Netzwerks 10). Das Signalgebungsbauteil 61_E stellt Signalgebungsfunktionen zur Unterstützung physischer Schnittstellen, wie beispielsweise einer OIF-(optical internetworking forum)-kompatiblen Nutzer-zu-Netzwerk-Schnittstelle (UNI) (z.B. UNI 1.0 Spezifikation, Dezember 2001) oder einer Netzwerk-zu-Netzwerkschnittstelle (NNI), bereit.
Diese Ausführungsform des Randknotens 60 enthält auch eine Datenebene mit einer Altgeräteschnittstellenkomponente 62, einem Flusssortierer 63, einen Adressprüfer 64, einen Flussverwalter 65, ein PBS-Medienzugriffssteuerungs-(MAC)-Eingangsschichtbauteil 67_I und ein PBS-MAC-Ausgangsschichtbauteil 67_E . Die Abkürzung „MAC" wird für die Bauteile 67₁ und 67_E verwendet, da die von diesen Komponenten ausgeführten Funktionen herkömmlicherweise durch Schicht 2 des ISO-(Standard International Organization for Standardization)-Siebenschichtmodells ausgeführt werden. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung müssen diesem ISO-Siebenschichtmodell nicht entsprechen. Der Randknoten 60 überträgt externe Informationen (d.h. von außerhalb des PBS-Netzwerks 10 aus 1) an das PBS-Netzwerk, wie unten in Verbindung mit 7 beschrieben.
7 veranschaulicht den Betriebsfluss der Komponenten des Randknotens 60 (6) beim Empfangen der externen Informationen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 6 und 7 empfängt der Randknoten 60 in Block 71 externe Informationen über eine physische Schnittstelle (nicht gezeigt), die mit dem externen Netzwerk (nicht gezeigt) gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform kann die Altgeräteschnittstellenkomponente 62 Informationen über die physische Schnittstelle senden und empfangen, wie durch den doppelköpfigen Pfeil 62_I angezeigt. In einigen Ausführungsformen können die externen Daten beispielsweise in Form von IP-Paketen oder Ethernetframes verarbeitet werden.
In Block 72 wird die Information dann sortiert. In dieser Ausführungsform sortiert der Flusssortierer 63 die Informationen in Vorwärtsäquivalentklassen (FEC) unter Verwendung von Standardtechniken (z.B. n-fache Sortierung), wenn die Informationen zugeordnete FEC aufweist. Wenn die Informationen keine zugeordneten FEC aufweist (z.B. normaler IP-Traffic), wird die Information ohne Sortierung einfach durch den Flusssortierer 63 geleitet. In einigen Ausführungsformen enthält der Flusssortierer 63 einen (nicht gezeigten) Datenspeicher, der die FEC enthält. Wie wohlbekannt ist, werden die FEC durch die MPLS-(multi protocoll label switching)-Protokollfolge zum Definieren des nächsten Hops verwendet (d.h. des nächsten Knotens in dem Datenstrom). Wenn keine Sortierung verwendet worden ist, muss andernfalls die IP-Adresse verwendet werden.
In Block 73 bestimmt Randknoten 60, ob das Ziel der Informationen die Vorrichtung oder das Modul ist, in dem der Randknoten 60 implementiert ist. In dieser Ausführungsform bestimmt der Adressprüfer 64, ob die Information an die Vorrichtung gerichtet ist. In einer Ausführungsform analysiert der Adressprüfer 64 die in den Informationen enthaltenen IP-Adressen zum Bestimmen, ob sie mit der IP-Adresse der Vorrichtung übereinstimmen. In einer solchen Ausführungsform enthält der Adressprüfer 64 ein Standard-Schicht-3-(L3)-Vorwärtsbauteil (d.h. die IP-Adresse ist eine Schicht-3-Adresse in dem ISO-Siebenschichtmodell). Wenn die Informationen für die Vorrichtung bestimmt sind, dann verarbeitet die Vorrichtung die Informationen und der Betriebsfluss für diese Informationen ist im Wesentlichen vollständig. Wenn die Informationen jedoch nicht für die Vorrichtung bestimmt sind, fährt der Betriebsfluss zu Block 74 fort.
In Block 74 verwaltet der Randknoten 60 den Informationsfluss basierend auf dem Ziel (z.B. abgeleitet von dem durch den Flusssortierer 63 bereitgestellten FEC oder auf der IP-Adresse für regulären IP-Traffic. Das Ziel kann beispielsweise das externe Netzwerk sein (d.h. extern zu dem PBS-Netzwerk, von dem die Informationen empfangen wurden). Wenn dieses Beispiel weiter fortgeführt wird, kann die Information ein IP-„Ping" sein, welches die Vorrichtung dann über das Altgeräteschnittstellenbauteil 62, wie in 6 durch einen Pfeil 66_L angezeigt, anerkennt. Für solche „externen Netzwerk"-Informationen ist der Betriebsfluss im Wesentlichen vollständig, nachdem die Informationen gesendet werden. Wenn das Ziel der Informationen über das PBS-Netzwerk 10 erreicht wurde, werden die Informationen an den Eingang des PBS-MAC-Schichtbauteils 67_I , wie durch einen Pfeil 66_PBS in 6 angezeigt, gesendet. Der Betriebsfluss fährt dann zu Block 75 fort.
In Block 75 werden die Informationen in einem oder mehreren Datenburst zusammengefügt. In dieser Ausführungsform fügt das PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 67_I die Datenburst, die über das PBS-Netzwerk 10 (1) optisch gesendet werden, zusammen. In einer Ausführungsform wird die Größe des Datenburst basierend auf der Trafficart bestimmt (kann beispielsweise aus den FEC bestimmt werden). In einer weiteren Ausgestaltung kann, wenn die FEC der Informationen mit den FEC zuvor verarbeiteter Informationen übereinstimmt (d.h. ein Datenburst wird für diese FEC bereits gebildet), das PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 62₁ diese Informationen einfach an den zuvor gebildeten Datenburst anhängen, wodurch die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird.
In Block 76 teilt der Randknoten 60 die Datenburstsendung über das PBS-Netzwerk 10 ein. In dieser Ausführungsform erzeugt das PBS-MAC-Eingangschichtbauteil 67₁ eine Bandbreitenanforderung für die Einführung in den Steuerburst, der mit dem gebildeten Datenburst verbunden ist.
In Block 77 wird der Steuerburst dann unter Verwendung von Informationen wie der erforderlichen Bandbreite, der Bursteinteilungszeit, der In-Band- oder Außer-Band-Signalgebung, der Burstzieladresse, der Datenburstlänge, der Datenburstkanalwellenlänge, Zeitversatz, Prioritäten und dergleichen, erstellt.
In Block 78 wird der Steuerburst dann geframet und über das PBS-Netzwerk 10 gesendet. In dieser Ausführungsform framet das PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 67_I den Steuerburst. Die PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 67_I kann Standard-GFP-(Generic Framing Procedure)-Techniken verwenden, die im Fachgebiet wohlbekannt sind. In anderen Ausführungsformen können andere Framingtechniken/-prozeduren verwendet werden. Der Steuerburst wird dann über das PBS-Netzwerk 10 mittels einer (nicht gezeigten) physischen optischen Schnittstelle, wie durch einen Pfeil 68_C angegeben, gesendet.
In Block 79 wird der Datenburst geframet und dann gemäß der in Block 76 erzeugten Einteilung gesendet. In dieser Ausführungsform framet das PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 67₁ den Datenburst auf eine ähnliche Weise, wie die in Block 78 beschriebene. Der Datenburst wird dann über das PBS-Netzwerk 10 mittels physischer optischer Schnittstellen wie eingeteilt, wie durch einen Pfeil 68_E angezeigt, gesendet.
8 veranschaulicht ausgewählte Bauteile eines PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 67₁ gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform enthält das PBS-MAC-Eingangsschichtbauteil 67₁ einen Datenburst-Assembler 81, einen Datenburst-Scheduler 83, einen Zeitversatzverwalter 85, einen Steuerburst-Builder 87, und einen Burstframer 89. In einer Ausführungsform führt der Datenburst-Assembler die Vorgänge von Block 75 (7) wie oben beschrieben durch. In dieser Ausführungsform führt der Datenburst-Scheduler 83 die Vorgänge aus 76 (7) aus. In einer anderen Ausführungsform führt der Datenburst-Scheduler 83 die Vorgänge aus 76 (7) aus. In einer Ausführungsform erzeugt der Datenburst-Scheduler 83 die Einteilung so, dass sie einen Zeitversatz enthält, damit die verschiedenen Knoten in dem PBS-Netzwerk 10 ermöglicht wird, den Steuerburst zu verarbeiten, bevor der Datenburst ankommt. In einer Ausführungsform bestimmt der Zeitversatzverwalter 85 den Zeitversatz basierend auf verschiedenen Netzwerkparametern, wie beispielsweise der Anzahl von Hops entlang der Lichtstrecke der Verarbeitungsverzögerung an jedem Schaltknoten, Trafficlasten für spezifische Lichtstrecken und die Dienstanforderungsklasse. In dieser Ausführungsform führt der Steuerburst-Builder 87 dann die Vorgänge von Block 77 aus. Der Burstframer 89 führt dann die Vorgänge der Blöcke 78 und 79 aus.
Wie oben beschrieben stellen die 6–8 den Betriebsfluss beim Empfangen externer Daten dar. Der Betriebsfluss beim Empfangen von Informationen von PBS-Netzwerk 10 wird in Verbindung mit 6 und 9 beschrieben.
9 veranschaulicht die Komponenten des PBS-MAC-Ausgangsbauteils 67_E gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform enthält das PBS-MAC-Ausgangsbauteil 67_E einen Burstdeframer 91, einen Datenburst-Reassembler 93, einen Datenburstdemultiplexer 95 und ein Steuerburstverarbeitungsbauteils 97.
Beim Empfangen „neuer" Informationen von dem PBS-Netzwerk 10 empfängt Randknoten 60 im Betrieb einen Steuerburst über die zuvor genannte (nicht gezeigte) physische optische Schnittstelle, wie in 6 und 9 durch Pfeil 69_C . In dieser Ausführungsform empfängt der Burst-Deframer 91 den Steuerburst und entframet ihn. In einigen Ausführungsformen wird der empfangene Steuerburst zum Extrahieren der Informationen über den Datenburst, der mit dem Steuerburst verbunden ist (z.B. Burstlänge, Zieladresse usw.) verarbeitet. In einer Ausführungsform verarbeitet das Steuerburstverarbeitungsbauteil 97 den entframten Steuerburst zum Extrahieren der zugehörigen Steueradressinformationen, die dann dem Flusssortierer 63 (6), wie in 6 und 9 durch einen Pfeil 62_I bereitgestellt werden können. Flusssortierer 63 kann dann die FEC bestimmen, wenn es sich bei dem Traffic um MPLS-Traffic handelt, oder den Traffic einfach weiterleiten, wenn es sich um regulären IP-Traffic handelt.
Nachdem der Steuerburst empfangen wurde, empfängt der Randknoten 60 den/die Datenburst, der/die dem empfangenen Steuerburst entspricht/entsprechen. In der Regel wird der Datenburst kurz nach dem Steuerburst empfangen. In einer ähnlichen Weisen, wie der oben zum Empfangen der Steuerburst beschriebenen, empfängt der Deframer 91 den Datenburst und entframet ihn. Der Datenburst-Reassembler 93 verarbeitet dann den deframten Datenburst, um die Daten zu extrahieren (und die Daten wieder zusammenzufügen, wenn der Datenburst ein fragmentierter Datenburst war). Der Datendemultiplexer 95 demultiplext dann die extrahierten Daten entsprechend. Die demultiplexten Daten werden dann an den Flusssortierer 63 (6), wie in 6 und 9 durch einen Pfeil 62_I angezeigt, bereitgestellt. Der Flusssortierer 63 kann die Daten dann unter Verwendung von den Daten entsprechenden Steuerinformationen sortieren, welche das Steuerburstverarbeitungsbauteil 97 zuvor an den Flusssortierer 63 gesendet hat.
10 veranschaulicht die Softwarearchitektur und ausgewählte Komponenten eines Schaltknotenmoduls 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird die dargestellte Softwarearchitektur und ausgewählte Bauteile des Schaltknotenmoduls 100 unter Verwendung maschinenlesbarer Anweisungen implementiert, welche bewirken, dass eine Maschine (z.B. ein Prozessor) Vorgänge ausführt, die es dem Modul gestatten, Informationen zu und von anderen Knoten in dem PBS-Netzwerk zu senden. Wie zuvor beschrieben, führen die Schaltknotenmodule O-E-O-Verarbeitung von Steuerburst durch, schalten Datenburst jedoch optisch über Hardware. Somit sind die Bauteile des unten beschriebenen Schaltknotenmoduls 100 großenteils auf die Verarbeitung von Steuerburst gerichtet (und beziehen sich nicht auf die Handhabung von Datenburst).
In dieser Ausführungsform enthält das Schaltknotenmodul 100 einen Verbindungsverwalter 61A_A , einen LPR 61A_B , eine optische Vorrichtungssteuerung 61A_C und eine Routingkomponente 61A_D , welche im Wesentlichen ähnlich dem Verbindungsverwalter 61_A , LPR 61_B , der optischen Vorrichtungssteuerung 61_C bzw. Routingkomponente 61_D sind, welche oben in Verbindung mit 6 beschrieben worden sind. Außerdem enthält das Schaltknotenmodul 100 einen Steuerburstframer 89A, einen Steuerburst-Deframer 91A und ein Steuerburstverarbeitungsbauteil, welche ähnlich dem Burstframer 89 (8), dem Burst-Deframer 91 (9) und dem Steuerburstverarbeitungsbauteil 97 (9) sind. Außerdem enthält das Schaltknotenmodul 100 das optisch-elektrische (O-E) Schnittstellenbauteil 101, ein elektrisch-optisches (E-O) Schnittstellenbauteil 102, ein PBS-Schaltersteuerungsbauteil 103, einen Konkurrenzauflöser 105, einen Steuerburst-Rebuilder 107 und einen Ressourcenverwalter 109.
Im Betrieb wird ein optischer Steuerburst über eine (nicht gezeigte) physische optische Schnittstelle und einen (nicht gezeigten) optischen Schalter empfangen und in elektrische Signale umgewandelt (d.h. O-E-Umwandlung). Das O-E-Schnittstellenbauteil 101 empfängt die umgewandelten Steuerburstsignale und stellt sie dem Steuerburst-Deframer 91A bereit. Der Steuerburst-Deframer 91A deframet die Steuerburstinformationen und stellt die Steuerinformationen dem Steuerburstverarbeitungsbauteil 97A bereit. Das Steuerburstverarbeitungsbauteil 97A verarbeitet die Informationen, indem es die Flusssortierung des entsprechenden Datenburst, die Bandbreitenreservierung, den nächsten Steuerhop (z.B. aus den FEC), den Steueretikettentausch usw. bestimmt.
Das PBS-Schaltersteuerungsbauteil 103 verwendet einige dieser Informationen zum Steuern und Konfigurieren der (nicht gezeigten) optischen Schalter, um den optischen Datenburst zu der geeigneten Zeit an den nächsten Knoten an dem geeigneten Kanal zu schalten. Wenn die reservierte Bandbreite nicht verfügbar ist, trifft der Konkurrenzauflöser in dieser Auflösungsform entsprechende Maßnahmen. Der Konkurrenzauflöser 105 kann beispielsweise: (a) einen anderen Lichtweg bestimmen, um den nicht verfügbaren optischen Kanal zu vermeiden (z.B. Deflektionsrouting); (b) die Datenburst unter Verwendung integrierter Zwischenspeicherungselemente in dem PBS-Schalteraufbau, wie beispielsweise Faserverzögerungsleitungen, verzögern; (c) einen anderen optischen Kanal verwenden (z.B. unter Verwendung einstellbarer Wellenlängenumwandler); und/oder (d) die Datenburst fallenlassen. Der Konkurrenzauflöser kann auch eine negative Bestätigungsnachricht an den Randknoten rücksenden, um den fallengelassenen Burst erneut zu senden. Wenn der Datenburst fallengelassen wird, ist der Betriebsfluss effektiv abgeschlossen.
Wenn die Bandbreite jedoch gefunden und für den Datenburst reserviert werden kann, stellt der Konkurrenzauflöser 105 Informationen der Beschränkungsauflösung an das PBS-Schaltersteuerungsbauteil 103 für die entsprechende Steuerung des (nicht gezeigten) PBS-Schalters bereit. Außerdem erzeugt der Steuerburst-Rebuilder 107 einen neuen Steuerburst, basierend auf: (a) der aktualisierten reservierten Bandbreite von dem Steuerburstverarbeitungsbauteil 97A und/oder dem Konkurrenzauflöser 105, und (b) verfügbare PBS-Netzwerkressourcen von dem Ressourcenverwalter 109. Der Steuerburstframer 89A framet den neu gebauten Steuerburst, der dann optisch über das E-O-Schnittstellenbauteil 102, die physische optische Schnittstelle (nicht gezeigt) und den optischen Schalter (nicht gezeigt) gesendet wird.
Wenn der optische Datenburst, der dem empfangenen/verarbeiteten Steuerburst entspricht, von dem Schaltknotenmodul 100 danach empfangen wird, ist der optische Schalter bereits so konfiguriert, um den optischen Datenburst beim Routing zu dem nächsten Knoten zu schalten.
Ausführungsformen von Verfahren und Vorrichtungen zum Implementieren eines PBS-(photonic burst switched)-Netzwerks werden hier beschrieben. In der obigen Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen. Ein in den betreffendem Fachgebiet kundiger Fachmann wird jedoch erkennen, dass Ausführungsformen der Erfindung ohne eine oder mehrere der spezifischen Einzelheiten oder mit anderen Verfahren, Bauteilen, Materialien usw. ausgeübt werden können. Beispielsweise können neue Signalgebungserweiterungen in dem Signalgebungsbauteil 61_C (6) implementiert, die für das PBS-Netzwerk spezifisch sind (z.B. Burstanfangszeit, Burstart, Burstlänge, Burstpriorität usw.). Bei dem Signalgebungsprotokoll kann es sich beispielsweise um RSVP-TE (resource reservation protocol traffic engineeriing) handeln, welches mit den zuvor genannten Erweiterungen modifiziert sein kann, um die Dienstgüte-(Quality of Service, QoS)-Fähigkeit des PBS-Netzwerks zu erhöhen. In anderen Fällen können wohlbekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht gezeigt oder ausführlich beschrieben werden, um das Verständnis der Erfindung nicht zu erschweren.
In der gesamten Beschreibung bedeutet eine Bezugnahme auf „eine Ausführungsform", dass ein besonderes Merkmal, eine besondere Struktur oder eine besondere Eigenschaft, die/das in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wurde, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Der Ausdruck „in einer Ausführungsform" bezieht sich an den verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Außerdem können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften auf jede geeignete optische Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
Die Ausführungsformen dieser Erfindung können somit als oder zur Unterstützung von Softwareprogrammen verwendet werden, die auf einer Art von Verarbeitungskern ausgeführt werden (wie der CPU eines Computers oder eines Prozessors eines Moduls) oder anderweitig in oder auf einem maschinenlesbaren Medium implementiert oder realisiert sind. Zu einem maschinenlesbaren Medium gehört jeder Mechanismus zum Speichern oder Senden von Informationen in einer von einer Maschine (z.B. einem Computer) lesbaren Form. Zu einem maschinenlesbaren Medium kann beispielsweise ein Nurlesespeicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein magnetisches Plattenspeichermedium, ein optisches Speichermedium und eine Flashspeichermedium usw. gehören. Außerdem können zu computerlesbaren Medien verbreitete Signale, wie elektrische, optische, akustische oder andere Formen ver breiteter Signale (z.B. Trägerwellen, Infrarotsignale, Digitalsignale usw.) gehören.
In der obigen Beschreibung wurden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden könne, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Schutzumfang abzuweichen.

Claims

Gerät zur Verwendung in einem PBS-(photonic burst switched) Netzwerk (10) mit Wellenlängenmultiplexing (WDM), welches folgendes umfasst: eine erste Schnittstelle (62) zur Übertragung von Informationen von einem ersten Netzwerk, das nicht dem PBS-Netzwerk (10) entspricht; und ein PBS-Eingangsbauteil (67₁ ) zur Übertragung von Steuer- und Dateninformationen über das PBS-Netzwerk (10) mittels eines optischen Schalters; gekennzeichnet durch: einen Flusssortierer (63) zur Sortierung der über die erste Schnittstelle (62) empfangenen Informationen, um zu bestimmen, ob die empfangenen Informationen für ein anderes Netzwerk bestimmt sind, das an das PBS-Netzwerk (10) angeschlossen ist; und einen Flussverwalter (65) zur selektiven Ausgabe der mittels Flusssortierer (63) empfangenen, sortierten Informationen an die erste Schnittstelle oder an das PBS-Eingangsbauteil; wobei das PBS-Eingangsbauteil (67₁ ) dazu bestimmt ist, Steuer- und Dateninformationen über das PBS-Netzwerk (10) mittels eines optischen Schalters unter Verwendung der sortierten Informationen von dem Flussverwalter (65) als Reaktion auf die Bestimmung durch den Flusssortierer (63) zu übermitteln.
Gerät gemäß Anspruch 1, welches darüber hinaus ein PBS-Ausgangsbauteil (67_E ) umfasst, um die mittels PBS-Netzwerk (10) gesendeten Informationen an den Flusssortierer (63) zu liefern.
Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Flussverwalter (65) ferner dazu bestimmt ist, die mittels Flusssortierer (63) empfangenen Informationen selektiv an die erste Schnittstelle (62) zu liefern.
Gerät gemäß einem beliebigen vorstehenden Anspruch, welches ferner einen Adressenprüfer (64) umfasst, um zu bestimmen, ob die vom Flusssortierer (63) empfangenen Informationen an das Gerät adressiert sind.
Gerät gemäß einem beliebigen vorstehenden Anspruch, wobei das PBS-Eingangsbauteil (67₁ ) außerdem folgendes umfasst: einen Daten-Burst-Assembler (81) zur Erzeugung eines Datenburst aus den vom Flussverwalter (65) empfangenen Informationen; einen Datenburst-Scheduler (83) zum Ansetzen der Übertragung des vom Datenburst-Assembler (81) erzeugten Datenburst; einen Zeitversatzverwalter (85) zur Erzeugung eines Zeitversatzes zwischen der Übertragung des Steuerburst und der Übertragung des Datenburst unter Verwendung der Informationen vom Datenburst-Scheduler (83); einen Steuerburst-Builder (87) zur Erzeugung eines Steuerburst unter Verwendung der Informationen vom Datenburst-Scheduler (83) und vom Zeitversatzverwalter (85); und einen Burst-Framer (89) für das Framing des Steuer- und Datenburst vom Datenburst-Assembler (81) und vom Steuerburst-Builder (87).
Gerät gemäß Anspruch 2, wobei das PBS-Eingangsbauteil (67_E ) außerdem folgendes umfasst: einen Burst-Deframer (91) zur Frame-Entfernung der über das PBS-Netzwerk (10) empfangenen Steuer- und Datenbursts; ein Steuerburst-Verareitungsbauteil (97) zur Verarbeitung der vom Burst-Deframer (91) empfangenen Steuerburst-Informationen; einen Datenburst-Reassembler (93) zur Verarbeitung der vom Burst-Deframer (91) empfangenen Datenburst-Informationen; und einen Daten-Demultiplexer (95) zur Demultiplexierung der vom Datenburst-Reassembler (93) verarbeiteten Datenburst-Informationen.
Gerät gemäß einem beliebigen vorstehenden Anspruch, wobei der Flusssortierer (63) dazu bestimmt ist, die über die erste Schnittstelle (62) empfangenen Informationen zu sortieren, um eine Vorwärtsäquivalentklasse (forward equivalent class FEC) der empfangenen Informationen zu bestimmen, wenn die empfangenen Informationen eine zugeordnete FEC besitzen.
Gerät gemäß Anspruch 7, wobei das PBS-Eingangsbauteil (67₁ ) dazu bestimmt ist, Steuer- und Datenbursts zu übermitteln, die von den Informationen abgeleitet sind, die über das PBS-Netzwerk (10) entsprechend dem Flusssortierer (63) empfangen wurden, um zu bestimmen, dass die empfangenen Informationen eine zugeordnete FEC besitzen.
Gerät gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Flussverwalter (65) ferner dazu bestimmt ist, die von den empfangenen Informationen abgeleiteten Informationen selektiv an das erste Netzwerk über die Schnittstelle (62) zu übertragen, wenn der Flusssortierer (63) bestimmt, dass die empfangenen Informationen keine zugeordnete FEC aufweisen.
Verfahren zur Verwendung in einem PBS-(photonic burst switched) Netzwerk mit Wellenlängenmultiplexing (WDM), welche folgende Schritte umfasst: Informationsempfang von einem ersten Netzwerk über eine erste Schnittstelle (62); und Übertragung von Steuer- und Dateninformationen über das PBS-Netzwerk (10) mittels eines optischen Schalters; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: Sortierung der Informationen, die über die erste Schnittstelle (62) empfangen wurden, um zu bestimmen, ob die empfangenen Informationen für ein anderes Netzwerk bestimmt sind, das an das PBS-Netzwerk (10) angeschlossen ist; und selektive Ausgabe der sortierten Informationen an die erste Schnittstelle oder Übertragung der Steuer- und Datenbursts, die von den sortierten Informationen über das PBS-Netzwerk (10) mittels eines optischen Schalters abgeleitet worden sind, in Reaktion auf die in dem Sortierungsschritt vorgenommene Bestimmung.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt der Sortierung der über die erste Schnittstelle (62) empfangenen Informationen die Bestimmung einer Vorwärtsäquivalentklasse FEC der empfangenen Informationen, wenn die empfangenen Informationen eine zugeordnete FEC besitzen, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die selektive Übertragung von Steuer- und Datenbursts außerdem eine selektive Übertragung der Steuer- und Datenbursts umfasst, welche von den über das PBS-Netzwerk (10) empfangenen Informationen abgeleitet sind, in Reaktion auf eine Bestimmung in dem Sortierungsschritt, dass die empfangenen Informationen eine zugeordnete FEC aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, welches außerdem eine selektive Übermittlung der Informationen umfasst, welche von den an das erste Netzwerk über die Schnittstelle (62) empfangenen Information abgeleitet sind, in Reaktion auf eine Bestimmung in dem Sortierungsschritt, dass die empfangenen Informationen keine zugeordnete FEC besitzen.
Verfahren gemäß einem beliebigen Anspruch 10 bis 13, wobei der Schritt der selektiven Übertragung von Steuer- und Datenbursts folgendes umfasst: Zusammenstellen eines Datenburst aus den empfangenen Informationen; Ansetzen der Übertragung des Datenburst; Erstellung eines Steuerburst basierend auf dem zusammengestellten Datenburst und der angesetzten Übertragung; Framing und Übertragung des Steuerburst über das PBS-Netzwerk (10); und Framing und Übertragung des Datenburst über das PBS-Netzwerk (10) gemäß der angesetzten Übertragung.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Erzeugung eines Steuerburst außerdem die Bestimmung eines Zeitversatzes zwischen der Übertragung des Steuerburst und der Übertragung des Datenburst umfasst.
Verfahren gemäß einem beliebigen Anspruch von 10 bis 15, welche außerdem folgende Schritte umfasst: Empfang eines Steuerburst vom PBS-Netzwerk (10); Deframing des Steuerburst; Empfang eines Datenburst, der dem vom PBS-Netzwerk (10) empfangenen Steuerburst zugeordnet ist; Deframing des Datenburst; und Demultiplexing der Daten des deframten Datenburst.
Verfahren gemäß Anspruch 16, welches ferner die Bestimmung einer Vorwärtsäquivalentklasse der demultiplexten Daten umfasst, wenn die empfangenen, demultiplexten Daten eine zugeordnete FEC besitzen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, welches ferner ein Wiederzusammenstellen der Dateninformationen umfasst, wenn es sich bei dem empfangenen Datenburst um einen fragmentierten Datenburst handelt.
System, welches folgendes umfasst: ein erstes Netzwerk; und ein PBS-Netzwerk, welches an das erste Netzwerk angeschlossen ist, wobei das PBS-Netzwerk außerdem einen Schalter-Knoten umfasst, welcher ein Gerät gemäß einem beliebigen Anspruch 1 bis 9 enthält.
Maschinenlesbares Mittel zur Bereitstellung von Anweisungen, welche bei maschinellem Betrieb dafür sorgen, dass das Gerät Operationen zur Verwendung in einem PBS-Netzwerk (10) mit Wellenlängenmultiplexing (WDM) gemäß dem Verfahren eines der Ansprüche 10 bis 18 ausführt.