在基于波分复用的光交换网络内恢复资源的方法和系统.pdf

本发明公开了一种机制，用来响应于资源不可用性，在基于波分复用的光子突发交换(PBS)网络中恢复预留的资源。PBS网络包括边缘节点和交换节点，它们以光的形式交流信息，该信息被格式化为PBS控制和数据突发帧。每个PBS数据突发帧与PBS控制突发帧相关联。PBS控制突发帧被发送以沿着光路径预留资源，所述光路径包括在入口边缘节点、交换节点和出口边缘节点之间被链接的一串光路径段。在随后的数据突发期间，在一个交换节点检测到不可用资源。作为响应，包括控制突发的资源取消消息(RCM)被发送到沿着光路径的上行和/或下行节点。一接收到RCM，相应的资源预留就被取消，为随后的带宽预留和接入释放网络资源。

1.  一种在光突发交换网络中使用的交换节点装置，包括：
光交换结构，具有至少一个输入光纤端口和至少一个输出光纤端口；和
控制单元，被可操作地耦合以控制所述光交换结构，所述控制单元包括至少一个处理器和被可操作地耦合到所述至少一个处理器的存储设备，所述存储设备包含机器可执行指令，所述机器可执行指令在被所述至少一个处理器执行时进行操作，所述操作包括：
接收预留由所述交换节点装置提供的带宽资源的资源预留请求，所述资源预留涉及光路径的一部分，所述光路径包括被耦合在网络节点之间的多个光路径段，所述多个光路径段包括分别被耦合到所述交换节点装置的输入和输出端口的入射和出射光路径段；
预留所述带宽资源；
检测所述带宽资源的不可用性；
生成资源取消消息；以及
向沿着所述光路径的至少一个网络节点发送所述资源取消消息。

2.  如权利要求1所述的装置，其中，所述指令的执行还进行如下操作：
响应于接收到资源取消消息，取消资源预留。

3.  如权利要求1所述的装置，其中，所述光突发交换网络是网格体系结构的光网络。

4.  如权利要求1所述的装置，还包括至少一个输入端口，以与所述光突发交换网络的一个或多个边缘节点通信链接。

5.  如权利要求1所述的装置，其中，所述光突发交换网络包括光子突发交换网络。

6.  如权利要求5所述的装置，其中，所述光突发交换网络包括波分复用光子突发交换网络；所述光交换结构提供光信号的交换，所述光信号包括在共同光纤上承载的不同波长，所述共同光纤可以分别被耦合到所述至少一个输入光纤端口和所述至少一个输出光纤端口。

7.  如权利要求5所述的装置，其中，所述资源预留请求经由光子突发交换控制突发被发送，并且所述资源取消消息被包括在具有与所述光子突发交换控制突发类似格式的资源取消控制突发中，作为其一部分。

8.  如权利要求1所述的装置，其中，预留所述带宽资源包括在资源预留表中存储资源预留数据。

9.  如权利要求1所述的装置，其中，检测所述预留资源的不可用性包括检测限制对所述预留资源的接入的流量竞争。

10.  如权利要求1所述的装置，其中，检测所述预留资源的不可用性包括检测所述交换节点装置的故障或所述入射和出射光纤链路中之一的故障。

11.  如权利要求1所述的装置，其中，所述资源取消消息被发送到从所述交换节点装置下行的网络节点。

12.  如权利要求1所述的装置，其中，所述资源取消消息被发送到从所述交换节点装置上行的网络节点。

13.  一种方法，包括：
经由相应的资源预留，在光交换网络的各个网络节点预留网络资源，所述网络节点经由光路径段被耦合，所述光路径段包括光路径，所述网络资源为所述光路径而被预留；
检测沿着所述光路径的网络资源的不可用性；
生成标识出可以被释放的网络资源的资源取消消息；
向沿着所述光路径的至少一个网络节点发送所述资源取消消息；以及
为所述至少一个网络节点取消所述资源取消消息所标识出的任何资源预留。

14.  如权利要求13所述的方法，其中，所述光交换网络是网格体系结构光网络。

15.  如权利要求13所述的方法，其中，一个或多个边缘节点被直接连接到所述光交换网络的至少一个交换节点。

16.  如权利要求13所述的方法，其中，所述光交换网络包括光子突发交换网络。

17.  如权利要求16所述的方法，其中，所述光交换网络包括波分复用光子突发交换网络。

18.  如权利要求16所述的方法，其中，所述资源预留请求经由光子突发交换控制突发被发送，并且所述资源取消消息被包括在具有与所述光子突发交换控制突发类似格式的资源取消控制突发中，作为其一部分。

19.  如权利要求16所述的方法，其中，每个节点负责管理它自己的资源取消消息和释放它的资源。

20.  如权利要求16所述的方法，其中，所述网络资源的不可用性在给定的网络节点被检测，并且，所述资源取消消息被发送到从所述给定的网络节点沿着所述光路径上行的所有网络节点。

21.  如权利要求16所述的方法，其中，所述网络资源的不可用性在给定的网络节点被检测，并且，所述资源取消消息被发送到从所述给定的网络节点沿着所述光路径下行的所有网络节点。

22.  如权利要求16所述的方法，其中，所述网络资源的不可用性在给定的网络节点被检测，并且，所述资源取消消息被发送到沿着所述光路径的所有其它网络节点。

23.  如权利要求16所述的方法，其中，所述资源取消消息在给定的网络节点被生成，对于所述给定的网络节点，其中，检测到所述网络资源的不可用性。

24.  如权利要求16所述的方法，其中，预留所述网络资源包括在资源预留表中存储资源预留数据，并且其中，取消所述资源预留包括：删除所述资源预留表中对应于所述资源预留的记录，或使该记录无效。

25.  如权利要求16所述的方法，其中，检测所述预留网络资源的不可用性包括检测限制对所述预留资源的接入的流量竞争。

26.  如权利要求16所述的方法，其中，检测所述预留资源的不可用性包括检测所述交换节点装置的故障或所述入射和出射光纤链路中之一的故障。

27.  如权利要求16所述的方法，其中，所述资源取消消息包含标识出所检测到的资源不可用性的类型的数据。

28.  如权利要求16所述的方法，其中，所述资源取消消息包含标识出节点的数据，在所述节点检测到所述资源不可用性。

29.  如权利要求16所述的方法，其中，所述资源取消消息包含标识出至少一个标签的数据，所述至少一个标签与一个或多个要被取消的资源预留相对应。

30.  如权利要求16所述的方法，其中，所述资源取消消息包含标识出光路径的数据，要对所述光路径取消资源预留。

31.  如权利要求30所述的方法，其中，标识出要对其取消资源预留的光路径的数据包括突发标识符，所述突发标识符与控制突发标识符相匹配，所述控制突发标识符与被用来作出所述资源预留的控制突发相对应。

32.  一种提供指令的机器可读介质，所述指令在由包括光交换网络中的网络节点的交换节点装置中的处理器执行时，引起所述交换节点装置进行操作，所述操作包括：
接收预留由所述交换节点装置提供的带宽资源的资源预留请求，所述资源预留涉及光路径的一部分，所述光路径包括被耦合在网络节点之间的多个光路径段，所述多个光路径段包括被耦合到所述交换节点装置的输入和输出端口的入射和出射光路径段；
预留所述网络资源；
检测所述网络资源的不可用性；
生成资源取消消息；以及
向沿着所述光路径的至少一个网络节点发送所述资源取消消息。

33.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，所述指令的执行还进行如下操作：
响应于接收到资源取消消息，取消资源预留。

34.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，所述光突发交换网络包括光子突发交换网络。

35.  如权利要求34所述的机器可读介质，其中，所述光突发交换网络包括波分复用光子突发交换网络；所述光交换结构提供光信号的交换，所述光信号包括在共同光纤上承载的不同波长，所述共同光纤可以分别被耦合到所述至少一个输入光纤端口和所述至少一个输出光纤端口。

36.  如权利要求34所述的机器可读介质，其中，所述资源预留请求经由光子突发交换控制突发被发送，并且所述资源取消消息被包括在具有与所述光子突发交换控制突发类似格式的资源取消控制突发中，作为其一部分。

37.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，预留所述带宽资源包括在资源预留表中存储资源预留数据。

38.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，检测所述预留资源的不可用性包括检测限制对所述预留资源的接入的流量约束。

39.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，检测所述预留资源的不可用性包括检测所述交换节点装置的故障或所述入射和出射光纤链路中之一的故障。

40.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，所述资源取消消息被发送到从所述交换节点装置下行的网络节点。

41.  如权利要求32所述的机器可读介质，其中，所述资源取消消息被发送到从所述交换节点装置上行的网络节点。

在基于波分复用的光交换网络内恢复资源的方法和系统
技术领域
本发明一般涉及光网络；更具体地说，涉及响应于检测到光交换网络内的资源不可用性而恢复资源的技术。
背景技术
远程通信网络(例如互联网)中的传输带宽需求似乎一直在增长，并且人们正在寻找解决方案支持这个带宽需求。对这个问题的一个解决方案是使用光纤网络，其中波分复用(WDM)技术用于支持光网络中对更高的数据速率的日益增长的需求。
传统光交换网络一般使用波长路由技术，该技术要求在光交换节点完成光信号的光-电-光(O-E-O)转换。光网络中在每个交换节点的O-E-O转换不但是很慢的操作(一般大约十毫秒)，而且是成本很高，很耗电的操作，该操作可能产生光交换网络的流量瓶颈。另外，当前光交换技术不能有效地支持在分组通信应用(例如互联网)中经常出现的“突发式”(bursty)流量。
大型企业数据网络可以利用许多子网络来实现。例如，用来支持数据流量的大型企业网络可以被分成许多相对小的接入网络，所述接入网络被耦合到许多局域网(LAN)。企业网络也被耦合到城域网(光MAN)，城域网又被耦合到大型“骨干”(backbone)广域网(WAN)。光MAN和WAN一般比LAN需要更高的带宽，以提供其高端用户所要求的足够等级的服务。但是，由于LAN速度/带宽随着技术进步而增加，需要增加MAN/WAN的速度/带宽。
最近，光突发交换(OBS)方案已经作为有前途的解决方案而出现，以在WDM光网络上支持高速突发式数据流量。OBS方案在当前的光电路交换和新兴的全光分组交换技术之间提供了实用的机会。已经显示出，在某些条件下，OBS方案通过消除作为发生在交换节点的O-E-O转换的结果的电子瓶颈，以及通过使用具有由入口节点(ingress node)来调度的提供有可变时隙持续时间的单向端到端带宽预留方案，来实现高的带宽利用率和服务等级(CoS)。光交换结构是有吸引力的，因为与可比较的O-E-O交换机相比，它们提供了至少低一个或多个数量级的功耗以及更小的波形因数(form factor)。但是，大多数最近出版的有关OBS网络的作品集中于下一代骨干数据网络(即，互联网范围的网络)，其使用具有大量输入/输出端口(即，256×256)和光信道(即，40个波长)，并且需要大量缓冲的高容量(即，1Tb/s)WDM交换结构。从而，这些WDM交换机趋向复杂、庞大，并且造价昂贵。相反，对在LAN和WAN网络中以低成本支持高带宽需求应用程序的需求却在增长，所述应用程序例如是存储区域网(SAN)和多媒体组播。
本发明涉及2002年4月17日递交的美国专利申请No.10/126,091；2002年6月25日递交的美国专利申请No.10/183,111；2002年12月24日递交的美国专利申请No.10/328,571；2003年2月28日递交的美国专利申请No.10/377,312；2003年2月28日递交的美国专利申请No.10/377,580；2003年4月16日递交的美国专利申请No.10/417,823；2003年4月17日递交的美国专利申请No.10/417,487；2003年5月19日递交的美国专利申请(代理人案卷号No.42P16183)，2003年6月18日递交的美国专利申请(代理人案卷号No.42P16552)，2003年6月14日递交的美国专利申请(代理人案卷号No.42P16847)和2003年8月6日递交的美国专利申请(代理人案卷号No.42P17373)。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种在光突发交换网络中使用的交换节点装置，该装置包括：光交换结构，具有至少一个输入光纤端口和至少一个输出光纤端口；和控制单元，被可操作地耦合以控制所述光交换结构，所述控制单元包括至少一个处理器和被可操作地耦合到所述至少一个处理器的存储设备，所述存储设备包含机器可执行指令，所述机器可执行指令在被所述至少一个处理器执行时进行操作，所述操作包括：接收预留由所述交换节点装置提供的带宽资源的资源预留请求，所述资源预留涉及光路径的一部分，所述光路径包括被耦合在网络节点之间的多个光路径段，所述多个光路径段包括分别被耦合到所述交换节点装置的输入和输出端口的入射和出射光路径段；预留所述带宽资源；检测所述带宽资源的不可用性；生成资源取消消息；以及向沿着所述光路径的至少一个网络节点发送所述资源取消消息。
根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，该方法包括：经由相应的资源预留，在光交换网络的各个网络节点预留网络资源，网络节点经由光路径段被耦合，光路径段包括光路径，该网络资源对于所述光路径预留；检测沿着该光路径的网络资源的不可用性；生成标识可以被释放的网络资源的资源取消消息；向沿着所述光路径的至少一个网络节点发送所述资源取消消息；以及为所述至少一个网络节点取消由该资源取消消息标识的任何资源预留。
根据本发明的再一个方面，提供了一种提供指令地机器可读介质，当所述指令由包括光交换网络中的网络节点的交换节点装置中的处理器执行时，引起该交换节点装置进行操作，所述操作包括：接收资源预留请求以预留由所述交换节点装置提供的带宽资源，该资源预留涉及包括在网络节点之间被耦合的多个光路径段的光路径的一部分，所述多个光路径段包括被耦合到该交换节点装置的输入和输出端口的入射和出射光路径段；预留该网络资源；检测该网络资源的不可用性；生成资源取消消息；以及向沿着该光路径的至少一个网络节点发送所述资源取消消息。
参考以下附图，对本发明的非限制性且非穷尽性的实施例进行了说明，其中在各个视图中，相同的标号指的是相同的部分，除非另外指明。
图1是图示了根据本发明一个实施例的具有可变时隙供应的光子突发交换网络(PBS)的简化的方框图；
图2是图示了根据本发明一个实施例的光子突发交换(PBS)网络的操作的简化的流程图；
图3是图示了根据本发明一个实施例的在光子突发交换(PBS)网络中使用的交换节点模块的方框图；
图4a图示了根据本发明一个实施例的在光子突发交换网络中使用的光数据突发的格式；
图4b图示了根据本发明一个实施例的在光子突发交换网络中使用的光控制突发的格式；
图5是图示了根据本发明一个实施例的交换节点模块的操作的流程图；
图6图示了根据本发明一个实施例的用于PBS网络的基于通用多协议标签交换(GMPLS)的体系结构；
图7图示了根据本发明一个实施例的PBS网络中的节点之间的PBS光突发流；
图8图示了根据本发明一个实施例的用于PBS光突发的通用PBS成帧格式；
图9图示了根据本发明一个实施例的图8的PBS成帧格式的进一步的细节；
图10是图示了根据本发明一个实施例的用于举例说明资源恢复处理的示例性PBS网络的示意图；
图11是图示了根据本发明一个实施例的所进行的与资源预留和资源恢复处理有关的操作的流程图；
图12图示了根据本发明一个实施例的示例性资源预留表；
图13a图示了根据本发明一个实施例的可以在资源取消PBS控制突发中使用的扩展PBS突发头部；
图13b示出了可以存储于图13a的PBS突发头部的示例性扩展头部数据的细节；
图13c示出了可以存储于图13a的PBS突发头部的命令字段的示例性命令和相应的命令代码；
图14是图示了本发明一个实施例的基于GMPLS的PBS标签格式的方框图；
图15是图示了根据本发明一个实施例所进行的与传输和处理控制突发有关的各种操作的流程图；
图16是图示了根据本发明一个实施例的使用基于GMPLS的PBS标签，在资源取消消息的生成和处理过程中进行的操作和逻辑的流程图；
图17是图示了根据本发明一个实施例的使用光路径预留标识符，在资源取消消息的生成和处理过程中进行的操作和逻辑的流程图；
图18是根据本发明一个实施例的PBS交换节点体系结构的示意图。
在下面的详细描述中，本发明的实施例参照它们在光子突发交换(PBS)网络中的使用而被公开。PBS网络是一种光交换网络，一般包括高速跳(hop)和跨度约束(span-constrained)网络，例如企业网络。这里所用的术语“光子突发”(photonic burst)是指具有相似的路由需求的统计多路复用分组(例如，互联网协议(IP)分组、以太网帧、光纤信道帧)。尽管概念上类似于基于骨干网的OBS网络，但是这些高速跳和跨度约束网络的设计、操作和性能需求可能不同。但是，应该理解，这里公开的教导和原理同样可以适用于其它类型的光交换网络。
图1图示了示例性的光子突发交换(PBS)网络10，在其中可以实现这里所描述的本发明的实施例。PBS网络是一种光交换网络。该PBS网络10的实施例包括局域网(LAN)13₁-13_N和骨干光WAN(未示出)。另外，该PBS网络10的实施例包括入口节点15₁-15_M，交换节点17₁-17_L和出口节点(egress node)18₁-18_K。PBS网络10可以包括与图1所示的交换节点互连的其它入口、出口和交换节点(未示出)。因为入口和出口节点逻辑上位于PBS网络的边缘，所以这里它们也被称为边缘节点。边缘节点实际上提供了前面提到的“外部”网络(即，在PBS网络的外部)和PBS网络的交换节点之间的接口。在该实施例中，入口、出口和交换节点以智能模块实现。该实施例可以用作，例如，在城市区域内将大量LAN连接到大型光骨干网络的城域网。
在一些实施例中，入口节点对收到的光信号进行光电(O-E)转换，并且包括电子存储器以缓冲收到的信号，直到它们被发送到适合的LAN/WAN。另外，在一些实施例中，入口节点还在收到的电信号被传输到PBS网络10的交换节点17₁-17_M之前对它们进行电光(E-O)转换。
利用被配置为从PBS网络10的其它节点接收光信号，并且将它们路由到光WAN或其它外部网络的光交换单元或者模块来实现出口节点。出口节点还可以从光WAN或其它外部网络接收光信号，并且将它们发送到PBS网络10的适合的节点。在一个实施例中，出口节点18₁对收到的光信号进行O-E-O转换，并且包括电子存储器以缓冲收到的信号，直到它们被发送到PBS网络10的合适的节点(或被发送到光WAN)。
利用每个被配置为从其它交换节点接收光信号，并且将收到的光信号合适地路由到PBS网络10的其它交换节点的光交换单元或模块来实现交换节点17₁-17_L。如下所述，交换节点对光控制突发和网络管理控制突发信号进行O-E-O转换。在一些实施例中，这些光控制突发和网络管理控制突发信号只在预先选定的波长上传播。在这样的实施例中，预先选定的波长不传播光“数据”突发(相对于控制突发和网络管理控制突发)信号，即使控制突发和网络管理控制突发可能包括一组特定的光数据突发信号所必需的信息。在一些实施例中，控制和数据信息在不同的波长上传输(这里也称为带外(out-of-band，OOB)信令)。在其它实施例中，控制和数据信息可以在相同的波长上被发送(这里也称为带内(in-band，IB)信令)。在另一个实施例中，光控制突发、网络管理控制突发和光数据突发信号可以在相同的波长上使用诸如不同的调制格式等的不同的编码方案来传播。在任一种方法中，光控制突发和网络管理控制突发都相对于其所对应的光数据突发信号而被异步地发送。在另一个实施例中，光控制突发和其它控制信号以与光数据信号不同的传输速率传播。
在这个实施例中，尽管交换节点17₁-17_L可以对光控制信号进行O-E-O转换，但是交换节点不对光数据突发信号进行O-E-O转换。确切地说，交换节点17₁-17_L对光数据突发信号进行纯光交换。因此，交换节点可以包括电子电路以存储和处理入射的被转换为电子形式的光控制突发和网络管理控制突发，并且使用该信息来配置光子突发交换机设置以及合适地路由对应于光控制突发的光数据突发信号。基于新的路由信息取代先前的控制突发的新的控制突发被转换为光控制信号，并且它被传输到下一个交换或出口节点。下面将进一步描述交换节点的实施例。
示例PBS网络10的组件被如下互连。LAN 13₁-13_N被连接到相应的入口节点15₁-15_M。PBS网络10内，入口节点15₁-15_M和出口节点18₁-18_K经由光纤被连接到交换节点17₁-17_L中的一些节点。交换节点17₁-17_L还经由光纤以网格(mesh)体系结构彼此互连，以在入口节点之间以及入口节点15₁-15_M和出口节点18₁-18_K之间形成相对大量的光路径或光链路。理想地，有多于一条光路径将交换节点17₁-17_L连接到PBS网络10的每个端点(即，入口节点和出口节点是PBS网络10内的端点)。交换节点、入口节点和出口节点之间的多个光路径使得当一个或多个节点故障时能够进行保护交换，或者可以使诸如到目的地的基本(primary)路由和辅助(secondary)路由之类的特征成为可能。
如下文结合图2所说明的，PBS网络10的入口、出口和交换节点被配置为发送和/或接收光控制突发、光数据突发和其它控制信号，所述突发和信号被波分复用以使得在预先选定的(多个)波长上传播光控制突发和控制标签，并在不同的预先选定的(多个)波长上传播光数据突发或有效载荷。此外，PBS网络10的边缘节点可以在将数据发送到PBS网络10之外(光的或者电的)的同时，发送光控制突发信号。
图2图示了根据本发明一个实施例的PBS网络10的操作流程。参照图1和图2，光子突发交换网络10以如下方式操作。
处理开始于方框20，其中，PBS网络10从LAN 13₁-13_N接收分组。在一个实施例中，PBS网络10在入口节点15₁-15_M接收IP分组。收到的分组可以是电形式的而不是光形式的，或者以光形式接收然后转换成电形式。在该实施例中，入口节点电存储收到的分组。
为清楚起见，对PBS网络10的操作流程的说明的其余部分集中在从入口节点15₁到出口节点18₁的信息传送上。从入口节点15₂-15_M到出口节点18₁(或其它出口节点)的信息传送基本类似。
如方框21所示，从收到的分组形成光突发标签(即光控制突发)和光有效载荷(即光数据突发)。在一个实施例中，入口节点15₁使用统计多路复用技术以从存储在入口节点15₁中的收到的IP(互联网协议)分组形成光数据突发。例如，可以将入口节点15₁收到并且在其通往目的地的路径上必须通过出口节点18₁的多个分组组装到一个光数据突发有效载荷中。
接下来，在方框22中，在具体的光信道和/或光纤上预留带宽，以通过PBS网络10传送光数据突发。在一个实施例中，入口节点15₁在一个通过PBS网络10的光数据信号路径中预留时隙(即TDM(时分复用)系统的时隙)。该时隙可以是固定持续时间和/或可变持续时间的，并在相邻时隙之间具有一致的或不一致的计时间隔。此外，在一个实施例中，将带宽预留足以将光突发从入口节点传送至出口节点的一段时间。例如，在一些实施例中，入口、出口和交换节点保持所有已用的和可用的时隙的更新列表。这些时隙可以在多个波长和光纤上分配和分布。从而，在不同的实施例中，所预留的时隙(这里也称为TDM信道)可以是固定持续时间或可变持续时间的，可以是在一个光纤的一个波长中，和/或可以被扩展到多个波长和多个光纤上。
当入口和/或出口节点预留带宽时，或者当传送了光数据突发后释放带宽时，网络控制器(未示出)更新所述列表。在一个实施例中，网络控制器和入口或出口节点使用基于可用网络资源和流量模式的各种突发或分组调度算法来进行此更新处理。在整个光网络中，在与光控制突发相同的波长上或在不同的公共预先选定波长上传输可用的可变持续时间TDM信道，所述信道被周期性地广播给所有入口、交换和出口节点。网络控制器功能可以驻留在一个入口或出口节点中，或者可以分布到两个或更多个入口和/或出口节点上。
如方框23所示，然后，在所预留的时隙或TDM信道中，传送光控制突发、网络管理控制标签和光数据突发通过光子突发交换网络10。在一个实施例中，入口节点15₁沿着由网络控制器确定的光标签交换路径(OLSP)，将控制突发传输至下一个节点。在该实施例中，网络控制器在一个和多个波长上使用基于约束的路由协议(例如，多协议标签交换(MPLS))来确定到出口节点的最佳可用OLSP。
在一个实施例中，控制标签(这里也称为控制突发)超前于光数据突发被异步传输，并在不同的波长和/或不同的光纤上传输。控制突发和数据突发之间的时间偏移容许每个交换节点在相应的数据突发到达之前处理标签，并配置光子突发交换机以进行适当的交换。这里，术语“光子突发交换机”指的是不使用O-E-O转换的快速光交换机。
在一个实施例中，入口节点15₁然后将光数据突发异步传输至交换节点，其中，光数据突发在每一个所述交换节点中都极少经历或不经历时间延迟，并且不经历O-E-O转换。光控制突发总是在传输相应的光数据突发之前被发送。
在一些实施例中，交换节点可以对控制突发进行O-E-O转换，使得所述节点可以抽取并处理标签中所含的路由信息。此外，在一些实施例中，TDM信道以与用于传播标签的相同的波长传播。或者，可以在相同的光纤中、相同的波长上，用不同的调制格式来调制标签和有效载荷。例如，可以使用非归零(NRZ)调制格式来传输光标签，而使用归零(RZ)调制格式来传输光有效载荷。以类似的方式将光突发从一个交换节点传输至另一个交换节点，直到光控制和数据突发在出口节点18₁处终结。
剩下的这组操作是关于出口节点操作的。在方框24，一接收到数据突发，出口节点就将其分解以抽取IP分组或以太网帧。在一个实施例中，出口节点18₁将光数据突发转换为电子信号，出口节点18₁可以处理该电子信号以恢复每个分组的数据段。如方框25所示，此处的操作流程取决于目标网络是光WAN还是LAN。
如果目标网络是光WAN，则在方框26，形成新的光标签和有效载荷信号。在该实施例中，出口节点18₁准备新的光标签和有效载荷信号。然后，将新的光标签和有效载荷传输至目标网络(即，在此情况下是WAN)。在该实施例中，出口节点18₁包括光接口，以将光标签和有效载荷传输至光WAN。
然而，如果在方框25中，确定目标网络是LAN，则逻辑进行到方框28。相应地，抽取出的IP数据分组或以太网帧被处理、与相应的IP标签相结合，然后路由至目标网络(即，在此情况下是LAN)。在该实施例中，出口节点18₁形成这些新的IP分组。然后如方框29所示，将新的IP分组传输至目标网络(即LAN)。
通过由TDM信道提供的额外的灵活性，PBS网络10可以获得提高的带宽效率。虽然上述示例性实施例包括具有入口、交换和出口节点的光MAN以将多个LAN耦合至光WAN骨干，但是在其它实施例中，网络不必是LAN、光MAN或WAN骨干。即，PBS网络10可以包括许多相对较小的网络，所述较小网络耦合至相对更大的网络，而所述更大网络又耦合至骨干网络。
图3图示了根据本发明一个实施例的在光子突发交换网络10(图1)中用作交换节点的模块17。在该实施例中，模块17包括一组光波分解复用器30₁-30_A，其中A代表用于向模块传播有效载荷、标签和其它网络资源的输入光纤的数量。例如，在该实施例中，每个输入光纤可以承载一组C个波长(即WDM波长)，虽然在其它实施例中，输入光纤可以承载不同数量的波长。模块17还会包括一组N×N光子突发交换机32₁-32_B，其中N是每个光子突发交换机的输入/输出端口数目。从而，在该实施例中，在每个光子突发交换机处的最大波长数量是A·C，其中N≥A·C+1。对于其中N大于A·C的实施例，可以用超出的输入/输出端口来回送(loop back)光信号，用于缓冲。
此外，虽然将光子突发交换机32₁-32_B示为独立的单元，但是可以用任何适合的交换体系结构将它们实现为N×N光子突发交换机。模块17还包括一组光波分复用器34₁-34_A、一组从光到电的信号转换器36(例如光检测器)、控制单元37和一组从电到光的信号转换器38(例如激光器)。控制单元37可以具有一个或多个处理器，以执行软件或固件程序。控制单元37的进一步的细节在下面描述。
此模块17的实施例的元件如下文所述互连。将光解复用器30₁-30_A连接到从光子突发交换网络10的其它交换节点传播输入光信号的一组A个输入光纤上(图10)。将光解复用器的输出端连接到一组B个核心光交换机32₁-32_B和光信号转换器36上。例如，光解复用器30₁具有连接到光子突发交换机32₁-32_B的输入端上的B个输出端(即，光解复用器30₁的一个输出端到每个光子突发交换机的一个输入端)，和至少一个连接到光信号转换器36上的输出端。
将光子突发交换机32₁-32_B的输出端连接到光复用器34₁-34_A上。例如，光子突发交换机32₁具有连接到光复用器34₁-34_A的输入端上的A条输出端(即，光子突发交换机32₁的一个输出端到每个光复用器的一个输入端)。每个光复用器还具有连接到从电到光的信号转换器38的输出端上的输入端。控制单元37具有连接到光信号转换器36的输出端或端口上的输入端或端口。将控制单元37的输出端连接到光子突发交换机32₁-32_B和从电到光的信号转换器38的控制端上。如下文结合图5的流程图的说明，用模块17来接收和发送光控制突发、光数据突发和网络管理控制突发。在一个实施例中，光数据突发和光控制突发具有如图4a和4B所示的传输格式。
图4a图示了根据本发明一个实施例的在PBS网络10(图1)中使用的光数据突发的格式。在该实施例中，如图4a所示，每个光数据突发都具有起始保护带40、IP有效载荷数据段41、IP头部段42、有效载荷同步段43(一般是少量的比特)和结束保护带44。在一些实施例中，IP有效载荷数据段41包括用于形成突发的统计多路复用的IP数据分组或以太网帧。虽然图4a将有效载荷示为连续的，但是模块17以TDM格式传输有效载荷。此外，在一些实施例中，可以将数据突发分段到多个TDM信道上。应该指出的是，在该实施例中，光数据突发和光控制突发仅在PBS网络10中具有本地意义，并且在光WAN中可能失去其意义。
图4b图示了根据本发明一个实施例的在PBS网络10(图1)中使用的光控制突发的格式。在该实施例中，如图4b所示，每个光控制突发都具有起始保护带46、IP标签数据段47、标签同步段48(一般是少量的比特)和结束保护带49。在该实施例中，标签数据段47包括用于形成光突发所必需的全部IP分组的路由和计时信息。虽然图4b将标签示为连续的，但在该实施例中，模块17以TDM格式传输标签。
在一些实施例中，在PBS网络10(图1)中还使用了光网络管理控制标签(未示出)。在这样的实施例中，每个光网络管理控制突发包括：类似于起始保护带46的起始保护带；类似于数据段47的网络管理数据段；类似于标签同步段48的网络管理同步段(一般是少量的比特)；和类似于结束保护带44的结束保护带。在该实施例中，网络管理数据段含有协调网络上的传输所需的网络管理信息。在一些实施例中，将光网络管理控制突发以TDM格式传输。
图5图示了根据本发明一个实施例的模块17(图3)的操作流程。参照图3和图5，模块17如下文所述操作。
模块17接收具有TDM标签和数据信号的光信号。在该实施例中，模块17在一个或两个光解复用器处接收光控制信号(例如光控制突发)和光数据信号(即，在该实施例中为光数据突发)。例如，可以在光解复用器30_A收到的光信号的第一波长上调制光控制信号，而在光解复用器30_A收到的光信号的第二波长上调制光数据信号。在一些实施例中，光控制信号可以由第一光解复用器接收，而光数据信号由第二光解复用器接收。此外，在一些情况下，只接收光控制信号(例如网络管理控制突发)。方框51代表此操作。
模块17将光控制信号转换成电信号。在该实施例中，光控制信号是光控制突发信号，光解复用器将该信号与收到的光数据信号分开，并且该信号被发送至从光到电的信号转换器36。在其它实施例中，光控制信号可以是网络管理控制突发(前面结合图4b所描述的)。从光到电的信号转换器36将光控制信号转换成电信号。例如，在一个实施例中，将TDM控制信号的每一部分转换成电信号。控制单元37收到的电控制信号被处理，以形成新的控制信号。在该实施例中，控制单元37存储并处理控制信号中所含的信息。方框53代表此操作。
然后，模块17基于控制信号中所含的路由信息，将光数据信号(即，在该实施例中是光数据突发)路由至光复用器34₁-34_A中的一个。在该实施例中，控制单元37处理控制突发以抽取路由和计时信息，并将适当的PBS配置信号发送至所述的一组B个光子突发交换机32₁-32_B，来重新配置每个光子突发交换机以交换相应的光数据突发。方框55代表此操作。
然后，模块17将处理后的电控制信号转换成新的光控制突发。在该实施例中，控制单元37提供TDM信道对准(alignment)，使得重新转换后的或者新的光控制突发以希望的波长和TDM时隙模式产生。可以在与方框51中所收到的控制突发的波长和/或时隙不同的波长和/或时隙上调制新的控制突发。方框57代表此操作。
然后，模块17将光控制突发发送至路由中的下一个交换节点。在该实施例中，电-光信号发生器38将新的光控制突发发送至适当的光复用器34₁-34_A，以实现所述路由。方框59代表此操作。
图6图示了根据本发明一个实施例的基于GMPLS(通用多协议标签交换)的PBS网络体系结构。从GMPLS协议组说起，GMPLS协议中的每一个都可以被修改或扩展以支持PBS操作和光接口，而同时仍包含GMPLS协议的各种流量工程任务。集成的PBS层体系结构包括在PBSMAC(媒体接入控制)层61之上的PBS数据服务层60，PBS MAC层61位于PBS光子(photonics)层62之上。众所周知，GMPLS组(由图6中的方框63表示)包括供应组件64、信令组件65、路由组件66、标签管理组件67、链路管理组件68和保护和恢复组件69。在一些实施例中，这些组件被修改或已经增加了支持PBS层60-62的扩展。此外，在该实施例中，还将GMPLS组63扩展为包括操作、监管、管理和供应(OAM&P)组件70。
例如，信令组件65可以包括专门针对PBS网络的扩展，例如突发起始时间、突发类型、突发长度和突发优先级等等。可以基于公知的链路管理协议(LMP)(当前仅支持SONET/SDH(同步光纤网络/同步数字体系)网络)，加上为支持PBS网络而增加的扩展，来实现链路管理组件68。保护恢复组件69可以例如被修改以覆盖PBS网络。
此外，例如，可以修改标签管理组件67以支持PBS控制信道标签空间。在一个实施例中，在将控制信道信号进行O-E转换之后进行标签操作。PBS网络的入口节点充当标签边缘路由器(LER)，而交换节点充当标签交换路由器(LSR)。充当出口LER的出口节点基本上连续地提供PBS网络的所有标签。此组件可以有利地增加控制信道上下文的检索速度(通过对预先建立的标签进行查找而非必须恢复完整的上下文)。
图7图示了根据本发明一个实施例的示例性PBS网络700中的节点之间的PBS光突发流。系统700包括入口节点710、交换节点712、出口节点714和其它节点(为避免混淆对光突发流的说明而未示出的出口、交换和入口节点)。在该实施例中，所图示的入口、交换和出口节点710、712和714组件使用机器可读指令来实现，该机器可读指令引起机器(例如处理器)执行允许所述节点向PBS网络中的其它节点传递信息和传送来自PBS网络中的其它节点的信息的操作。在本例中，光突发流的光路径是从入口节点710到交换节点712然后到出口节点714。
入口节点710包括入口PBS MAC层组件720，该组件具有数据突发组装器(assembler)721、数据突发调度器722、偏移时间管理器724、控制突发建造器(builder)726和突发成帧器728。在一个实施例中，数据突发组装器721将数据突发组装起来，该数据突发将要在PBS网络10(图1)上光传输。在一个实施例中，基于许多不同的网络参数，例如服务质量(QoS)、可用光信道的数量、入口节点处电缓冲的大小、具体的突发组装算法等，来确定数据突发的大小。
在该实施例中，数据突发调度器722调度在PBS网络10(图1)上的数据突发传输。在该实施例中，入口PBS MAC层组件720产生用于插入与所形成的数据突发相关联的控制突发的带宽请求。在一个实施例中，数据突发调度器722还产生包括偏移时间(来自下文所说明的偏移管理器724)的调度，以允许PBS网络10中的各个节点在相关联的数据突发到达之前处理控制突发。
在一个实施例中，偏移时间管理器724基于各种网络参数，例如沿所选择的光路径的跳(hop)数、在每个交换节点处的处理延迟、具体光路径的流量负载和服务要求的级别，来确定偏移时间。
在该实施例中，然后控制突发建造器726使用诸如所需带宽、突发调度时间、带内或带外信令、突发目的地址、数据突发长度、数据突发信道波长、偏移时间、优先级等信息，来建造控制突发。
突发成帧器728将控制和数据突发成帧(在一些实施例中，使用下文结合图7到图10说明的成帧格式)。然后，如箭头750所示，突发成帧器728经由物理光接口(未示出)在PBS网络10上传输控制突发。在该实施例中，如图7中的光控制突发756和PBS TDM信道757所示，将控制突发带外(OOB)传输至交换节点712。然后，如图7中的光突发758和PBS TDM信道759所示，突发成帧器728根据突发调度器722所产生的调度，经由物理光接口，在PBS网络上将数据突发传输至交换节点712。在图7中，将光突发756(控制突发)和758(数据突发)之间的时间延迟表示为OFFSET₁。
交换节点712包括PBS交换控制器730，其具有控制突发处理组件732、突发成帧/解帧器734和硬件PBS交换机(未示出)。
在此例子中，光控制突发756经由物理光接口(未示出)和光交换机(未示出)而被接收，并被转换成电信号(即O-E转换)。控制突发成帧/解帧器734将控制突发信息解帧，并将控制信息提供给控制突发处理组件732。控制突发处理组件732处理该信息，确定相应的数据突发的目的地、带宽预留、下一个控制跳、控制标签交换(swapping)等。
PBS交换控制器组件730使用此信息中的一些来控制和配置光交换机(未示出)，以在适当的时间段和正确的信道上将光数据突发交换至下一个节点(即，在本例中为出口节点714)。在一些实施例中，如果所预留的带宽不可用，则PBS交换控制器组件730可以采取适当的行动。例如，在一个实施例中，PBS交换控制器730可以：(a)确定不同的光路径，以避开不可用的光信道(例如偏转路由)；(b)使用PBS交换构造内的集成缓冲元件，例如光纤延迟线，来延迟数据突发；(c)使用不同的光信道(例如通过使用可调波长转换器)；和/或(d)仅丢掉同时期的数据突发。PBS交换控制器组件730的一些实施例还可以将否定应答消息发送回入口节点710，以重新传输所丢掉的突发。
然而，如果可以为数据突发找到并预留带宽，则PBS交换控制器组件730提供对硬件PBS交换机(未示出)的适当控制。此外，PBS交换控制器组件730基于从控制突发处理组件732更新的所预留的带宽以及可用的PBS网络资源来产生新的控制突发。然后，控制突发成帧/解帧器734将重建造的控制突发成帧，然后如图7中的PBS TDM信道764和光控制突发766所示，经由物理光接口(未示出)和光交换机(未示出)将该控制突发光传输至出口节点714。
随后，当交换节点712收到对应于收到的/处理后的控制突发的光数据突发时，硬件PBS交换机已经被配置好以将光数据突发交换至出口节点714。在其它情况下，交换节点712可以将光数据突发交换至不同的节点(例如图7中未示出的另一交换节点)。然后，如PBS TDM信道767和光数据突发758A所示，将来自入口节点710的光数据突发交换至出口节点714。在该实施例中，光数据突发758A只是由硬件PBS交换机(未示出)简单重新路由的光数据突发758，但可能在不同的TDM信道中传输。光控制突发766和光数据突发758A之间的时间延迟，由图7中的OFFSET₂表示，OFFSET₂小于OFFSET₁，这是由例如交换节点712中的处理延迟和其它计时误差而引起的。
出口节点714包括PBS MAC组件740，PBS MAC组件740具有数据解复用器742、数据突发重组装器744、控制突发处理组件746和数据突发解帧器748。
如图7中的箭头770所示，出口节点714接收光控制突发。突发解帧器748经由物理O-E接口(未示出)接收并将控制突发解帧。在该实施例中，控制突发处理组件746处理解帧后的控制突发，以抽取有关的控制/地址信息。
如图7中的箭头772所示，在接收到控制突发之后，出口节点714接收对应于收到的控制突发的数据突发。在该实施例中，出口节点714在相对于控制突发的结束的OFFSET₂的延迟之后，接收光数据突发。突发解帧器748以类似于上述对收到的控制突发的方式接收数据突发并将数据突发解帧。然后，数据突发重组装器744处理解帧后的数据突发以抽取数据(并且，如果数据突发是成片断的数据突发，则重组装数据)。然后，数据解复用器742适当地将抽取出的数据解复用，以传输到适当的目的地(可以是PBS网络之外的网络)。
图8图示了根据本发明一个实施例的用于PBS光突发的通用PBS成帧格式800。通用PBS帧800包括PBS通用突发头部802和PBS突发有效载荷804(可以是控制突发或者数据突发)。图8还包括PBS通用突发头部802和PBS突发有效载荷804的扩展视图。
PBS通用突发头部802对所有类型的PBS突发是共同的，包括以下部分：版本号(VN)字段810、有效载荷类型(PT)字段812、控制优先级(CP)字段814、带内信令(IB)字段816、标签存在(LP)字段818、头部错误校正(HEC)存在(HP)字段819、突发长度字段822和突发ID(身份标识)字段824。在一些实施例中，PBS通用突发头部还包括保留字段820和HEC字段826。以下说明了具有32比特的字的成帧格式的具体字段大小和定义；然而，在其它实施例中，大小、顺序和定义可以不同。
在该实施例中，PBS通用突发头部802是4个字的头部。第一头部字包括VN字段810、PT字段812、CP字段814、IB字段816和LP字段818。在此示例性实施例中，VN字段810是用于定义正被用于将PBS突发成帧的PBS成帧格式的版本号的4比特字段(例如第0-3比特)。在该实施例中，将VN字段810定义为第一个字的第一个4个比特，但在其它实施例中，它不一定是第一个4比特，也不一定在第一个字中或限制为4比特。
PT字段812是用于定义有效载荷类型的4比特字段(第4-7比特)。例如，二进制的“0000”可以表示PBS突发是数据突发，而二进制的“0001”表示PBS突发是控制突发，并且二进制的“0010”表示PBS突发是管理突发。在该实施例中，将PT字段812定义为第一个字的第二个4个比特，但在其它实施例中，它不一定是第二个4比特，也不一定在第一个字中或限制为4比特。
CP字段814是用于定义突发的优先级的2比特字段(第8-9比特)。例如，二进制的“00”可以表示一般优先级，而二进制的“01”表示高优先级。在该实施例中，将CP字段814定义为第一个字的第8和9比特，但在其它实施例中，它不一定是第8和9比特，也不一定在第一个字中或限制为2比特。
IB字段816是用于表示PBS控制突发是以带内还是以OOB信号发送的1比特字段(第10比特)。例如，二进制的“0”可以表示OOB信令，而二进制的“1”表示带内信令。在该实施例中，将IB字段816定义为第一个字的第10比特，但在其它实施例中，它不一定是第10比特，也不一定在第一个字中或限制为1比特。
LP字段818是用来表示是否已为承载此头部的光路径建立了标签的1比特字段(第11比特)。在该实施例中，将LP字段818定义为第一个字的第11比特，但在其它实施例中，它不一定是第11比特，也不一定在第一个字中或限制为1比特。
HP字段819是用来表示在此控制突发中是否使用了头部错误校正的1比特字段(第12比特)。在该实施例中，将HP字段819定义为第一个字的第12比特，但在其它实施例中，它不一定是第12比特，也不一定在第一个字中或限制为1比特。未用的比特(第13-31比特)形成了当前未用并且为将来的使用而保留的(多个)字段820。
在该实施例中，PBS通用突发头部802的第二个字含有PBS突发长度字段822，该字段用来存储与PBS突发有效载荷804中的字节数长度相等的二进制值。在该实施例中，PBS突发长度字段是32个比特。在其它实施例中，PBS突发长度字段822不一定是在第二个字中，并且不限于32比特。
在该实施例中，PBS通用突发头部802的第三个字含有PBS突发ID字段824，该字段用来存储此突发的标识数字。在该实施例中，PBS突发ID字段824是由入口节点(例如图7中的入口节点710)产生的32个比特。在其它实施例中，PBS突发ID字段824不一定是在第三个字中，并且不限于32比特。
在该实施例中，PBS通用突发头部802的第四个字含有通用突发头部HEC字段826，该字段用来存储错误校正字。在该实施例中，通用突发头部HEC字段826是用任意已知的适合的错误校正技术产生的32个比特。在其它实施例中，通用突发头部HEC字段826不一定是在第四个字中，并且不限于32比特。如图8所示，通用突发头部HEC字段826是可选的，其原因在于如果不使用错误校正，则可以将该字段以全零填充。在其它实施例中，PBS通用突发头部802中不包括通用突发头部HEC字段826。
PBS突发有效载荷804对所有类型的PBS突发是共同的，并且包括以下部分：PBS特定有效载荷头部字段832、有效载荷字段834和有效载荷帧校验序列(FCS)字段836。
在该示例性实施例中，PBS特定有效载荷头部832是PBS突发有效载荷804的第一部分(即，一个或多个字)。以下结合图9，对控制突发的特定有效载荷头部字段832进行更详细的说明。类似地，以下结合图9，对数据突发的PBS特定有效载荷头部字段832进行说明。一般而言，特定有效载荷头部字段832包括与数据突发有关的信息的一个或多个字段，所述信息可以是该突发自身，或者包含在与该突发相关联的另一突发中(即，当此突发是控制突发时)。
在该实施例中，有效载荷数据字段834是PBS突发有效载荷804的下一部分。在一些实施例中，控制突发没有有效载荷数据，所以此字段可以被省略或包含全零。对于数据突发，有效载荷数据字段834可以相对较大(例如，包含多个IP分组或以太网帧)。
在该实施例中，有效载荷FCS字段836是PBS突发有效载荷804的下一部分。在该实施例中，有效载荷FCS字段836是用在错误检测和/或校正中的一个字的字段(即32个比特)。如图8所示，有效载荷FCS字段836是可选的，其原因在于如果不使用错误检测/校正，则可以将该字段以全零填充。在其它实施例中，PBS突发有效载荷804中不包括有效载荷FCS字段836。
图9图示了根据本发明一个实施例的PBS光控制突发成帧格式900。为使说明更清楚，图9包括PBS通用突发头部802和PBS突发有效载荷804(前面已结合图8说明)的扩展视图，还包括PBS有效载荷头部字段832(以下说明)当作为控制突发一部分时的进一步扩展。在本例中，将PT字段设置为“01”以表示突发是控制突发。将CP字段设置为“0”以表示突发具有一般优先级。将IB字段设置为“0”以表示突发使用OOB信令。将LP字段设置为“0”以表示没有此控制突发的标签。
在该PBS控制突发的示例性实施例中，PBS有效载荷头部字段832包括以下部分；PBS控制长度字段902；扩展头部(EH)字段906；地址类型(AT)字段908；有效载荷FCS存在(PH)字段910；控制信道波长字段920；数据信道波长字段922；PBS标签字段924；PBS数据突发长度字段926；PBS数据突发起始时间字段930；PBS数据突发生存时间(TTL)字段932；数据突发优先级字段934；PBS数据突发目的地址字段938；和可选扩展头部字段940。
在该实施例中，PBS有效载荷头部832的第一个字包括PBS控制长度字段902，其用于以字节为单位来存储扩展头部的长度。在该实施例中，PBS控制长度字段902是由控制突发建造器726(图7)或控制突发处理器732(图7)计算出的16比特字段(第0-15比特)。在其它实施例中，PBS控制长度字段902不一定是第一个16比特，也不一定在第一个字中或限制为16比特。在该实施例中，PBS有效载荷头部832中包括保留字段904(第16-27比特)。在其它实施例中，这些比特可以用于其它(多个)字段。
PBS有效载荷头部832的第一个字还包括EH字段906，其在该实施例中用于表示在突发中是否存在扩展的头部。在该实施例中，EH字段906是1比特字段(第28比特)。在其它实施例中，EH字段906不一定是第28比特或在第一个字中。
PBS有效载荷头部832的第一个字还包括AT字段908，其在该实施例中用于表示相关联的PBS数据突发的目的地的地址类型。例如，地址类型可以是IP地址(例如IPv4，IPv6)、网络服务接入点(NSAP)地址、以太网地址或其它类型的地址。在该实施例中，AT字段908是2比特字段(第29-30比特)。在其它实施例中，AT字段908不一定是第29-30比特，也不一定在第一个字中或限制为2比特。
在该实施例中，PBS有效载荷头部832的第一个字还包括PH字段910，其用于表示突发中是否存在有效载荷FCS。在该实施例中，PH字段910是1比特字段(第31比特)。在其它实施例中，PH字段910不一定是第31比特或在第一个字中。
在该实施例中，PBS有效载荷头部832的第二个字包括控制信道波长字段920，其用来表示用以调制控制突发的WDM波长。在该实施例中，控制信道波长字段920是16比特字段(第0-15比特)。在其它实施例中，控制信道波长字段920不一定是第0-15比特，也不一定在第二个字中或限制为16比特。
在该实施例中，PBS有效载荷头部832的第二个字还包括数据信道波长字段922，其用来表示用以调制数据信号的WDM波长。在该实施例中，数据信道波长字段922是16比特字段(第16-31比特)。在其它实施例中，数据信道波长字段922不一定是第16-31比特，也不一定在第二个字中或限制为16比特。
PBS有效载荷头部832的第三个字包括PBS标签字段924，其在该实施例中用来存储突发所使用的光路径的标签(如果有的话)。在该实施例中，所述标签是由标签管理组件67(图6)产生的32比特的字。在其它实施例中，PBS标签字段924不一定是第三个字或限制为32比特。
PBS有效载荷头部832的第四个字包括PBS数据突发长度字段926。在该实施例中，PBS数据突发长度是32比特的字。在其它实施例中，PBS数据突发长度字段926不一定是第四个字或限制为32比特。
PBS有效载荷头部832的第五个字包括PBS数据突发起始时间字段930。在该实施例中，PBS数据突发起始时间是32比特的字，由突发调度器722(图7)产生。在其它实施例中，PBS数据突发起始时间字段930不一定是第五个字或限制为32比特。
PBS有效载荷头部832的第六个字包括PBS数据TTL字段932。在该实施例中，PBS数据TTL字段932是16比特(第0-15比特)字段，由入口PBS MAC组件720(图7)产生。例如，在一个实施例中，入口PBSMAC组件720的突发调度器722(图7)可以产生TTL值。在其它实施例中，PBS数据TTL字段932不一定是第0-15比特，也不一定在第六个字中或限制为16比特。
PBS有效载荷头部832的第六个字还包括数据突发优先级字段934。在该实施例中，数据突发优先级字段934是8比特字段(第16-23比特)，由入口PBS MAC组件720(图7)产生。例如，在一个实施例中，入口PBS MAC组件720的突发调度器722(图7)可以产生数据突发优先级值。在其它实施例中，数据突发优先级字段934不一定是第16-23比特，也不一定在第六个字中或限制为8比特。此外，在该实施例中，PBS有效载荷头部832的第六个字包括将来可以用于其它(多个)字段的保留字段936(第24-31比特)。
PBS有效载荷头部832的第七个字还包括PBS数据突发目的地址字段938。在该实施例中，PBS数据突发目的地址字段938是可变长度字段，为清楚起见示为单一的32比特的字。在其它实施例中，PBS数据突发目的地址字段938不一定限制为32比特。取决于AT字段908中所表示的地址类型，地址的实际长度可能变化。
PBS有效载荷头部832的第八个字可以包括扩展头部字段940。此头部可以用来保持将来可能使用的其它头部数据。当使用了此头部时，就将EH字段906设置为1。在该实施例中，有效载荷数据字段834和有效载荷FCS字段836已在上文中说明。
根据本发明实施例的另外的方面，现在公开用来响应于检测到资源故障而恢复节点(交换节点或端节点)资源的机制。例如，在PBS操作下，经由相应的控制突发，为给定的可变持续时间时隙预留包括多个光路径段的光路径。沿着路由(标识为在该交换节点处收到的入射光路径段)的每个交换节点维护包含预留数据的预留表，所述预留数据指示如何交换对应于当前预留的时隙的入射的和出射的数据。如果交换节点故障(例如，光纤被切断或断开，或流量限制引起带宽被确定为不可用等等)，则不能为当前的数据突发完成光路径。结果，沿着光路径由相应的控制突发预留的任何网络资源(即，节点外部以及由节点在内部提供的资源)将不再被用于路由随后被发送的数据突发。在传统的方法下，对这些用于所预留的时隙的资源的使用简单地失去了。但是，在资源恢复机制的实施例中，信息被传递到适合的交换节点以通知这些节点：所述资源将不被使用，并因此被释放以接受从起初预留的时隙延伸的新的预留。
图10中图示了示例性光路径预留和相应的资源恢复。图10示出了示例性PBS网络1000，其包括PBS交换节点1、2、3、4、5、6和7。PBS交换节点经由各种光纤被链接，所述光纤包括光纤链路1002、1004、1006、1008、1010、1012、1014、1016、1018、1020、1022、1024、1026、1028、1030、1032和1033。PBS网络1000还包括边缘节点A、B、C、D、E和F，所述边缘节点经由光纤链路1034、1036、1038、1040、1042和1044被链接到相相应的交换节点。边缘节点A、B、C、D、E和F向PBS网络1000提供入口和/或出口点，使得外部网络1046、1048、1050、1052、1054和1056能够经由PBS网络1000在彼此之间路由数据，其中链接1058、1060、1062、1064、1066和1068分别用于将外部网络连接到各自的边缘节点。从每个外部网络的观点来看，它们只能“看到”它们所连接的边缘节点，并且知道它们可以经由PBS网络1000到达的其它外部网络。实际上，对于外部网络，PBS网络1000的其余部分看起来像个“黑盒子”，并且，实际上，外部网络不需要知道PBS网络的内部基础结构。
图11示出了一个流程图，其图示了根据一个实施例，响应于检测到资源不可用性而在资源预留和取消过程中被执行的操作。处理开始于方框1100，其中，响应于网络接入请求，入口节点生成控制突发，接着，该控制突发在入口节点和中间路由节点之间被路由直到它达到目的网络被耦合到的出口节点，以沿着光路径建立资源预留。例如，在图10的说明性例子中，希望将包括数据突发的流量从外部网络1040(即，源)发送到外部网络1056(即，目的地)。从而，入口节点将会是边缘节点A，而出口节点将会是边缘节点F。因此，在边缘节点A生成具有在上面参照图8和图9所讨论的格式的控制突发，并将其发送出去，以沿着由串连的多个光路径段构建成的路由预留资源，以在入口节点A和出口节点F之间形成光路径。图10所示的示例性路由(光路径)用点划线格式示出，所述示例性路由包括光路径段1034、1004、1016、1028、1032和1044，它们分别耦合在边缘节点A、交换节点1、交换节点3、交换节点5、交换节点6、交换节点7和边缘节点F之间。
随着控制突发在每个交换节点被处理，如方框1102所示，做出包括对于指定的输入和输出光路径段在指定的波长和指定的时隙上调度的带宽分配的预留。在一个实施例中，如图12所示，预留数据存储在预留表1200中。预留表1200包括多个列(字段)，其中，数据按行存储，其中一个给定行的数据称为一条“记录”。所述的列包括可选的关键字列1202、输入光纤端口列1204、输入波长列1206、可选的输入光路径段ID列1208、输出光纤端口列1210，以及输出波长列1212、可选的输出光路径段ID列1214、起始时间列1216、结束时间列1218和可选的状态列1220。
通常，关键字列1202用于存储对于每个记录唯一的标识符，使得能够快速检索记录并且保证记录的唯一性。在一个实施例中，这个唯一的标识符包括存储在控制突发的PBS突发字段824中的PBS突发ID。
涉及入射链路参数的数据存储于输入光纤端口列1204、输入波长列1206以及可选的输入光路径段ID列1208中，而涉及出射链路参数的数据存储于输出光纤端口列1210、输出波长列1212以及可选的输出光路径段ID列1214中。每个交换节点经由各自的I/O端口被耦合到一个或多个光纤链路。例如，预留表1200中的示例性数据对应于交换节点3，交换节点3具有六个网络输入/输出(I/O)端口，由加圈的数字1-6表示。输入光纤端口列1204中的值标识了维护该预留表的特定交换节点接收数据的I/O端口，而输出光纤端口列1210中的值标识了经由其传输数据的I/O端口。作为选择，输入和输出光纤路由数据可以通过参照输入和输出光路径段来存储，以代替对I/O端口的指定，或作为指定I/O端口的补充。因此，在一个实施例中，标识了输入和输出光路径段的数据分别存储于输入光路径段ID列1208和输出光路径段ID列1214中。
如上面所讨论的那样，给定的光路径段可以支持使用不同波长传输的并发数据流。因此，对于一条给定记录，输入波长列1206中的数据用于标识出将要传输入射数据的波长，而输出波长列1212中的数据用于标识将要传输出射数据的波长。
基于包含在控制突发中的适当的信息，为可变持续时间的各个时隙预留通过每个交换节点的路由路径。一般地，将由起始时间和结束时间定义时隙，相应的数据存储于起始时间列1216和结束时间列1218中。在一个实施例中，起始时间包括从控制突发被交换节点处理的时间的一个偏移。可选地，起始时间可以由PBS数据突发起始时间字段930指明。
给定预留的结束时间存储于结束时间列1218中。实际上，结束时间将包括从起始时间的偏移，其中，这样选择偏移，使得完整的数据突发可以成功地从源传输到目的地而不预留任何不必要的额外时间或带宽。一般地，控制突发将预留时间量从若干微秒到若干毫秒不等的资源时隙，但也可以预留更长的时隙。为了简化，起始时间列1116和结束时间列1118所示的时间数据只反映毫秒量级。由PBS数据突发长度字段926指明的预留请求的长度将被确定为数据有效载荷(即，有效载荷以字节计算的大小)和传输带宽(例如，1吉比特/秒、10吉比特/秒等)的函数。例如，1兆比特的有效载荷将需要1毫秒来在1吉比特/秒的以太网(1GbE)链路上传送。
可选的状态列1120用于提供有关预留的状态信息。例如，一个二进制值可用于指示预留是有效还是无效(即，被取消)。可选地，一个多比特值可以用于指明多个预留状态中的一个。
继续图11的流程图，剩下的操作涉及资源不可用性的检测和相应的资源预留的释放。首先，在方框1104中，检测到不可用的交换节点资源。资源的不可用性一般是由流量竞争(traffic contention)或者交换节点或光纤链路的故障所导致的资源约束而引起的。例如，在所示的例子中，假设检测到流量故障，该流量故障指示与响应于处理控制突发而做出的资源预留相对应的光路径段1016不能用于传输数据突发。当数据突发沿着预留的光路径到达各交换节点时，它可能碰到流量竞争。换句话说，在交换节点的两个不同端口同时入射的两个不同的数据突发具有相同的交换节点输出端口目的地(对于支持多个并发波长传输的交换机)。如果，例如，入射的数据突发根据它们的优先级被分类，则解决该竞争的最简单的方法是丢弃优先级较低的入射的数据突发，而传输优先级较高的数据突发。但是，被丢弃的数据突发的控制突发在沿其光路径的随后的上行(upstream)交换节点上继续用PBS交换机配置预留必要的带宽，直到它在目的出口节点终止。因此，由于直到预留的带宽被释放，被丢弃的数据突发的上行的预留的交换机配置才能被其它数据突发使用，所以这引起预留带宽的浪费。因而，整体网络吞吐量随着端到端延迟的增加而降低。
本发明的实施例通过经由对上面讨论的PBS信令协议的扩展而实现的带宽(即资源)取消机制来解决这个问题。具体地说，扩展PBS信令协议具有这样的能力：发信号通知沿着预留光路径的交换节点(上行和/或下行(downstream)节点)，由于资源约束或交换机/链路故障，特定的交换节点已经丢弃数据突发，并且沿着选定的光路径的相应的资源预留现在可以被释放并为其它数据突发预留请求所用。该机制开始于方框1106，其中，在检测到不可用性的交换节点处生成具有与控制突发类似的格式的“资源取消信息”(RCM)。
在一个实施例中，该机制使用图8和图9所示的多种控制突发格式，其中，响应于资源不可用或检测到故障，资源取消控制突发沿着光路径路由传播。数据突发被丢弃(或者在其它情况下，检测到交换机链路故障)的交换节点内的控制接口单元产生RCM，RCM沿着直到目的出口节点的选定的光路径被传输到适合的节点。取决于特定的实现和/或故障的类型，资源取消消息可以被发送到上行(从故障点向前到目的出口节点)交换节点和/或下行(从故障点向后到源入口节点)交换节点。
在一个实施例中，资源取消消息存储于控制突发的扩展头部字段826中。例如，图13a示出了扩展头部字段826A的格式，该扩展头部字段826A可以包含用作资源取消消息的数据。扩展头部包括命令字段1300、保留(R)字段1302、PAD字段1304、长度字段1306和扩展头部数据1308。命令字段1300包含一个12比特字段，该字段标识了由扩展头部承载的命令，例如指示“带宽取消”操作的命令。保留字段1302是包含一个保留比特的1比特字段。PAD字段1304包含一个3比特字段，该字段标识了可能是填充(pad)扩展头部字段的最后字以形成32比特字所必需的填充字节的数目。
长度字段包含一个16比特字段，该字段含有以字(即，32比特)计算的包括扩展头部的命令/长度字的长度。最小长度将是“1”，即只用于不需任何相关联的数据的命令的命令字段。扩展头部数据字段1308是可变长度字段，该字段可以含有各种类型的信息。该字段可以使用最多3字节的填充。
发生资源竞争的中间光交换节点具有所有与下述数据突发有关的必需的光突发状态信息，由于检测到资源约束或交换机/链路故障，所述数据突发刚被丢弃或将被丢弃。该信息被用于构建在该节点生成的PBS控制突发帧，该PBS控制突发帧将沿着起初预留带宽的控制帧所使用的同一光路径逐跳传播。然而此时，交换节点的控制单元还填充控制帧的扩展头部字段。例如，一组示例性扩展头部数据包括下面的值：
命令：0x001(带宽取消)
PAD：0(对于Ipv4地址类型，基于头部的AT字段，可能有对于其它类型地址的值)
长度：1+n(1个用于头部，n个用于扩展数据)
扩展头部数据：
●发生故障的节点地址
●故障类型(即，流量竞争、光纤链路故障、交换节点故障等)
●标签堆栈：沿着预留光路径所使用的所有标签(a，b，...，等)
图13b示出了可以被包含在扩展头部数据字段1308中的示例性数据的进一步的细节。除了标识出已经故障或者在其它情况下不可用的节点的地址外，该数据还可以标识出故障的类型，例如流量竞争、光纤链路故障和交换节点故障等。如下面所描述的那样，标签用于对资源预留进行路由。在一个实施例中，资源在标签级而不是节点级被释放，除非命令值指示所有资源都要被释放。
在一个实施例中，命令字段1300含有定义将要如何实现资源取消的值或代码。例如，示例性动作和命令代码示于图13c。最简单的动作是取消在受影响的节点处的资源预留。最复杂的动作是对沿着光路径的所有节点取消资源预留。如下面所描述的那样，其它的动作选择包括取消上行或下行节点的资源预留。
用于资源取消控制突发的另外的信息可以从先前被发送以建立资源预留的控制突发获得。这包括存储于PBS突发ID字段824中的PBS突发ID，该PBS突发ID可以用于唯一地标识对其进行了资源预留的光路径。
如方框1108所示，一旦生成了资源取消控制突发，它就被沿着光路径上行和/或下行路由，使得它在相应的交换节点和边缘节点被接收和处理。在一个实施例中，用于路由资源取消控制突发的机制类似于用于路由“正常”控制突发的机制。通常，在每个交换节点，数据被抽取以用于确定光路径链中的“接续跳”(next hop)。例如，在一个实施例中，来自预留表1200的数据被抽取以确定接续跳。当PBS突发ID存储于关键字列1102中时，相应的上行和下行节点的接续跳路由信息都可以很容易地抽取。首先，基于PBS突发ID值检索预留记录。一旦检索到了，下一个上行跳就对应于被连接到下述光纤链路的交换节点或边缘节点，该光纤链路被耦合到由输出光纤端口列1210的值所指明的输出光纤端口，或由输出光路径段ID列1214中的值标识。类似地，接续的下行跳对应于被连接到下述光纤链路的交换节点或边缘节点，该光纤链路被耦合到输入光纤端口(由输入光纤端口列1204中的值指明)或由输入光路径段ID列1208中的值来标识。
在一个实施例中，含有基于GMPLS的标签的资源取消消息被用于在节点之间路由资源取消消息。例如，标签管理组件67可以被修改以支持PBS控制信道消息空间。在一个实施例中，在控制信道信号被O-E转换后进行标签操作。PBS网络的入口节点作为标签边缘路由器(LER)工作，而交换节点作为标签交换路由器(LSR)工作。出口节点作为出口LER工作，其基本连续地提供PBS网络的所有标签。入口节点可以推荐用于它将连接到的光路径段上的标签，但是下行节点在标签值的选择中将是决定者，可能拒绝所推荐的标签而选择它自己的标签。节点还可以向下行节点推荐标签列表。该组件可以有利地增加控制信道上下文检索的速度(通过对预先建立的标签进行查找而不是必须覆盖所有的上下文)。标签用法和处理的进一步的细节在下面与图16结合进行描述。
返回图11的流程图，在方框1110中，对资源取消控制突发进行处理，导致相应的资源预留的取消。例如，资源预留可以通过删除(即，去除)由PBS突发ID指明的记录，或者经由对状态列1220中的值的改变将记录标记为无效而被取消。因为当确定是否接受预留请求时，每个交换节点考虑现有的预留，所以取消资源预留具有为在所预留的时隙期间的后续使用释放资源的效果。
如上面所讨论的那样，在一个实施例中，通过使用基于GMPLS标签方案而促进了资源预留取消处理。用于光路径建立、切断和维护的PBS标签的信令通过IETF(互联网工程任务组)资源预留协议流量工程(RSVP-TE)的扩展而完成。更多的有关具有RSVP-TE扩展的GMPLS信令可以在http://www.ietf.org/rfc3473.txt找到。
标识出数据突发输入光纤、波长、光路径段和信道间隔的PBS标签在控制路径上使用，以使人们能够做出对网络资源的软预留(softreservation)请求(通过相应的RESV消息)。如果请求被满足(通过PATH消息)，则沿着选定的光路径的每个交换节点提交所请求的资源，并且用适合的段到段标签建立光路径。每个交换节点负责通过信令机制更新初始的PBS标签，向前面的交换节点指示它的光路径段的标签。如果请求不能满足或者发生错误，则描述该情况的消息被发回给发起者以采取适合的动作(即，选择另一个光路径特性)。从而，通过信令的PBS标签的实现使得能够为控制突发处理有效地进行MPLS类型查找。这个在每个交换节点的控制突发的处理的改进降低了在控制和数据突发之间所需的偏移时间，使得PBS网络吞吐量增加，并且端到端延迟降低。
在一个实施例中，标签信令方案通过降低其处理被通知的光路径所用的时间量来降低PBS偏移时间。这是通过扩展GMPLS模型以使用在PBS标签空间中定义的唯一标签来在PBS网络内标识每个光路径段而达到的。PBS标签的使用通过允许处理控制突发的PBS交换节点内的控制接口单元基于标签信息来查找相关的物理路由信息和其它相关的处理状态，加速了对PBS控制突发的处理，所述标签信息被使用来执行快速和有效的查找。从而，每个PBS交换节点在一次查找操作中访问下面的相关信息，除其它以外还有：1)控制突发发往的接续跳的地址；2)有关出射光纤和波长的信息；3)如果以基于标签的模式工作，则在下一段上使用的标签；和4)更新对特定输入端口和波长的调度要求所需的数据。
一种示例性的基于GMPLS的PBS标签格式1400和它相应的字段示于图14。在所示的实施例中，PBS标签1400包含五个字段，包括输入光纤端口字段1402、输入波长字段1404、光路径段ID字段1406、信道间隔(Δ)字段1408和保留字段1410。输入光纤端口字段1402包含一个8比特字段，指明了由标签标识的数据信道(它自身在控制波长上被承载)的输入光纤端口。输入波长字段1704包含一个32比特字段，描述在由输入光纤端口字段1402指明的输入光纤端口上所使用的输入数据波长。在一个实施例中，输入波长用单精度浮点格式的IEEE(电气与电子工程师协会)标准754来表示。32比特字被分成1比特符号指示器S、8比特偏置指数(biased exponent)e和23比特小数。光路径段ID字段1406包含16比特字段，描述了在特定波长和光缆上的光路径段ID。光路径段ID是基于PBS网络拓扑确定的预先定义的值。信道间隔字段1408包含用于标识出信道间隔(即相邻信道之间的间距)的4比特字段。
由PBS网络处理器(NP)电处理的所传输的PBS控制突发经历如下操作：参照图15的流程图，处理开始于方框1500，其中，控制突发根据它的优先级被解帧、分类，并且带宽预留信息被处理。如果光流已经被发信号通知并且建立，则这个流标签用于查找相关信息。接下来，在方框1502中，在特定时间对应选定的波长上的预留带宽的PBS交换机配置设置被确认或拒绝。如果确认，则处理继续；如果拒绝，则发起新的预留请求处理。
在方框1504中，如果PBS交换机配置冲突，则进行PBS竞争解决。可以选择三个可能的竞争解决方案中的一个，即可以选择基于FDL(光纤延迟线)的缓冲、可调波长转换器和偏转路由。如果这些方案都不可用，则入射的数据突发被丢弃，直到PBS交换机变得可用，并且否定应答消息被发送到入口节点以重新传输。在方框1506，基于从资源管理器检索到的更新的网络资源，生成新的控制突发，并且将其调度用于传输。接着，在方框1508中，新的控制突发被成帧并且放置在输出队列中以传输到下一个节点。
参照图16的流程图，根据使用前述的PBS标签和相关联的数据的一个实施例，图示了方框1106、1108和1110的操作的进一步的细节。处理开始于方框1600，其中，在检测节点处识别出对应于不可用资源的输入标签。例如，资源预留表1200的列1204、1206和1208包含在资源预留处理过程中从输入标签抽取的数据。(注意，为了举例说明的目的，输入波长列1206示出了用数字表示的输入波长值。包含在输入波长字段1404和信道间隔字段1408中的输入波长数据也可以存储在不同的列中)。通常，不可用资源的确定将识别输入光路径段和/或输入光纤端口。在一些例子中，不可用资源可以涉及对于给定光路径段的特定的输入波长。
一旦标签被识别，在方框1602中，就从资源预留表1200检索相应的资源预留记录。接着，在方框1604中，基于由出射标签数据标识出的(多个)接续跳，资源预留表被分组。例如，对于上行的接续跳，接续跳信息可以由包含在检索到的记录中的输出光纤端口和/或输出光路径段ID数据来标识，而对于下行的接续跳，接续跳信息可以由输入光纤端口和/或输入光路径段ID数据来标识。
接下来，在方框1606中，为每个接续跳生成标识出(给定组的)相关标签的初始的资源取消消息(RCM)。接着，这些消息被发送到接下来的跳。发送数据可以通过在适用的输出光纤端口广播消息(使得它被接续跳节点接收)，或者将数据发送到接续跳地址来完成，所述接续跳地址可以基于存储在该节点的局部网络拓扑信息来检索。例如，该节点可以存储将输入和输出光纤端口与相应的地址联系起来的信息。在方框1608，通过取消包含被标识的标签的资源预留(记录)，完成了对检测节点的动作。
在每个接续跳进行的随后的处理操作示于流程图的下面部分，由起始和结束循环方框1610和1620来描绘。这些操作类似于在检测节点进行的那些操作。首先，在方框1612中，检索到包括与在资源取消消息中所标识的标签相对应的标签数据的资源预留记录。和前面一样，接着在方框1614，资源预留记录由相应的接续跳来分组。接着，在方框1616中，为每个接续跳标识相关的输入和输出标签的更新的资源取消消息被产生并发送。接着，在方框1618，包含标签数据的资源预留记录被取消。重复该处理，直到达到沿着光路径的最终节点(例如入口或出口节点)。
图17的流程图包括根据使用与控制突发ID数据相结合的前述标签数据的一个实施例，方框1106、1108和1110的操作的进一步的细节。在该实施例中，方框1600、1602和1604的操作以与上面所讨论的相同的方式被执行；从而，在方框1706，对应于不可用资源的资源预留记录被接续跳检索并分组。在方框1706中，标识出将要对其释放资源的光路径的单个资源取消消息被生成并发送到每个适用的接续跳。在一个实施例中，光路径由包含在关键字列1202中的控制突发ID值来标识。因为响应于同一控制突发而为给定的光路径做出预留，所以控制突发的控制突发ID可以用于将存储在沿着光路径的节点处的资源预留记录链接在一起。接着，包含被标识的光路径(例如，光路径ID)的资源预留记录在检测节点处被取消，释放了相应的资源。
在每个接续跳进行的操作示于流程图的下面部分，由起始和结束循环方框1710和1720来描绘。这些操作类似于在检测节点处执行的那些操作。首先，在方框1712中，基于光路径ID从位于当前节点的资源预留表检索资源预留记录。接着，在方框1714，资源预留记录由相应的接续跳分组。接着，在方框1716中，资源取消消息被产生并发送到适用的接续跳。接着，在方框1718，包含光路径ID的资源取消记录被取消。重复该处理，直到达到沿着光路径的最终节点(例如入口或出口节点)。
                   交换节点体系结构
根据一个实施例的PBS交换节点体系结构的简化的方框图1800示于图18。智能交换节点体系结构在逻辑上被分为控制平面组件和数据平面。控制平面包括使用网络处理器(NP)1802的控制单元37，该网络处理器1802被耦合到胶合逻辑(glue logic)1804和控制处理器(CPU)1806，该CPU1806运行软件组件以执行这里所公开的GMPLS控制操作1808。网络处理器1802还耦合到一个或多个SDRAM(同步动态随机存取存储器)存储器组1810。数据平面体系结构包含非阻塞(non-blocking)光交换结构，该非阻塞光交换结构包括PBS32、耦合的光复用器1812、解复用器1814和光收发机(如接收(Rx)块1816和发射(Tx)块1818所示)。
作为PBS MAC层一部分的突发组装和成帧、突发调度和控制及相关任务由网络处理器1802执行。网络处理器是具有灵活的微体系结构的非常强大的处理器，其适于支持范围很广的分组处理任务，所述任务包括分类、测量、监管(policing)、拥塞避免和流量调度。例如，具有16个微引擎的Inter IXP2800 NP对于10 GbE和1.4GHz的时钟频率，在每秒15兆分组的分组速率下，可以支持多达每个分组1493条微引擎指令的执行。
在一个实施例中，光交换结构具有严格的非阻塞空间划分体系结构，该体系结构具有快速(＜100ns)交换时间和数量有限的输入/输出端口(例如，≈8×8，12×12)。每个入射或出射光纤链路一般只承载一个数据突发波长。没有光缓冲结构或只有有限的光缓冲结构的交换结构在可变持续时间的时隙内，在输入和输出端口之间进行统计突发交换。PBS网络可以用数量较少的控制波长(λ′₀，λ₀)操作，因为它们在许多数据波长当中共享。此外，PBS交换结构还可以用单个波长和多个光纤操作；但是，该实现的更进一步的细节不在这里公开。
控制突发可以在分开的光信道上被带内(IB)或带外(OOB)发送。对于OOB的情况，光数据突发由PBS结构基于由网络处理器1802动态设置的预留交换机配置，在可变的持续时间内在输入和输出端口之间在给定的波长上被统计地交换。NP 1802负责从入射的控制突发抽取路由信息，为所请求的数据突发提供PBS交换资源的固定持续时间的预留，并且为到出口节点的路径上的下一个PBS交换节点形成新的出射控制突发。此外，网络处理器基于上面讨论的扩展GMPLS框架，提供总体的PBS网络管理功能。对于IB的情况，控制和数据突发都被传输到PBS交换结构和控制接口单元。但是，NP 1802基于突发有效载荷头部信息而忽略入射的数据突发。类似地，所传输的控制突发在PBS结构被忽略，因为还没有为它们预留交换配置。该方法的一个优点在于，因为它降低了所需要的波长的数目，所以实现起来更简单，并且成本更低。
这里描述了用于实现光子突发交换网络的方法和装置的实施例。在以上说明中，阐述了许多具体细节，以利于彻底理解本发明的实施例。然而，本领域技术人员会认识到，没有所述具体细节中的一个或多个，或者以其它方法、元件、材料等也可以实施本发明。在其它情况下，并未详细示出或说明公知的结构、材料或操作，以避免模糊此说明。
在整个本说明书中，提到“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例所说明的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。从而，在整个本说明书中的各个位置出现的词语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指相同的实施例。此外，可以将所述的具体特征、结构或特性以任何合适的光学方式结合在一个或多个实施例中。
从而，本发明的实施例可以用作或支持在某些形式的处理核心(例如计算机的CPU或模块的处理器)上执行的软件程序，或者以其它方式实现或实施在机器可读介质之上或之内。机器可读介质包括任何用于以机器(例如计算机)可读形式存储或传输信息的机构。例如，机器可读介质可以包括如只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；以及闪存设备等等。此外，机器可读介质可以包括传播的信号，如电、光、声或其它形式的传播的信号(例如载波、红外线信号、数字信号等)。
在以上所述的说明书中，说明了本发明的实施例。但是显然，在不脱离由所附权利要求阐述的更广的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和变化。因此，本说明书和附图应视作说明性的而非限制性的。