[發明專利]動態控制網絡鏈路上的波長分配和方向的方法和系統

無效

• 申請號: 01119184.8
• 申請日: 2001-05-23
• 公開（公告）號: CN1325202A
• 公開（公告）日: 2001-12-05
• 發明（設計）人: 哈基·C·坎卡亞;熊一俊;馬克·L·J·范丹胡特
• 申請（專利權）人: 阿爾卡塔爾公司
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;H04B10/12;G02B6/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 馬浩

本發明涉及光網絡系統和方法，更具體地是涉及動態控制網絡鏈路上的波長分配和方向的系統和方法。

各種網絡，尤其是因特網上的數據傳輸在過去若干年急劇增加，并且隨著引入需要更多帶寬的新業務，這種趨勢數據仍會繼續下去。網絡通信量的驚人增加使我們認識到企業網絡中的設備線路和路由器自身的容量可能無法滿足對更多帶寬的需求。大量的網絡傳輸要求網絡具有高容量線路和能夠路由變長并且突發到達的數據分組的路由器。

即使能夠，當前的電子IP交換路由器也會難以測量IP傳輸的增長。光數據分組交換路由器可以克服電子路由器中的困難。具體地，密集波分多路復用(DWDM)技術的出現顯著增加了光纖傳輸系統的理論容量。單根DWDM光纖每秒可以傳送超過10萬億位的數據。然而由于多數波長分配方案反映出必須在一個鏈路的兩個方向上對稱分配傳輸容量的過時觀念，對這種擴充容量的開發利用經常是非常低效的。

近來的研究表明，因特網內部鏈路和網絡中的典型數據傳輸模式通常是極不對稱的，無論這些鏈路是屬于WDM鏈路還是典型的傳輸鏈路均是如此。例如，在一天的較早時間內，多數傳輸可能集中在一個方向上(例如從東到西)。而在一天的較晚時間內，會發生完全相反的傳輸模式。根據一天的周期內的起伏觀察到的比例大約為1∶5或1∶3。這些起伏是與時間相關的，并且時間粒度通常以小時甚至是天為單位，其中某些起伏只在更長的時間段內才能發現。由于提供的容量通常是兩個方向中的最大需要容量的兩倍而不是雙向傳輸的容量總和，因而大量的傳輸容量沒有被利用。

由于在傳統傳輸系統中以對稱方式提供容量，系統總是處于在一個方向上使用交換機容量但在另一個方向上閑置交換機容量的狀態。這意味著在傳輸量相對較小時浪費了大量的交換機容量。當前的傳輸系統不提供可以根據需要以一個非對稱方式重新分配浪費的交換機和鏈路容量以便允許傳輸容量與兩個方向上的實際傳輸路由匹配的手段。

一個WDM系統通常具有數十甚至數百個理論上可以為兩個方向上的傳輸而分配的數據傳輸波長。傳統的傳輸系統不能利用一個方向上未充分利用的波長來增加其它可能出現過載的方向上的容量。因而當前的傳統傳輸系統不能彌補一個鏈路的兩個方向之間的數據傳輸量方面的差異，從而導致在不同時間點上無法充分利用一個或兩個業務流方向上的傳輸容量。

雖然在靜態光傳輸系統(例如光交叉連接)中在某種程度上解決了這個問題，但由于光交換技術的出現要求對波長(信道)資源進行極度動態的分配，這個問題隨之變得更加尖銳。實際上，某些光交換技術的效率(即WDM訪問技術的阻塞概率)取決于出端口上可用信道的數量。所以一個傳輸方案分配波長以便允許實現非對稱傳輸模式的傳輸方案可以在具體的光交換機解決方案和任何普通的交換解決方案中產生顯著的效率改進。

當前的傳輸系統的對稱波長分配產生了一種兩倍于系統在兩個方向中需要的最大容量的容量分配。所以各個方向均被分配了系統可能在任何一個方向上發現的最大容量。在這種方案中，兩個方向上的信道通常可能遠遠沒有被充分利用。與之相反，一個可以被動態配置的非對稱傳輸信道(波長)分配可以增加相同數量的信道的傳輸容量或減少傳送指定傳輸量所需的信道數量。例如，通過分配兩個方向的容量總和的方式取代為一個鏈路分配兩倍于兩個方向中的最大容量的容量的方式，其中上述容量總和可能小于最大容量的兩倍。甚至對于傳統的非WDM傳輸系統也可以帶來這種益處。

具體地，在光交換領域(主要是WDM領域)，需要使分組的入阻塞最小化。如果在某處一個系統具有10個可用波長并且有11個需要沿一個鏈路同時發送的分組，則沒有可用于第11個數據分組的容量。第11個數據分組會被緩沖(延遲)，如果沒有可用緩沖區或所有可用緩沖區已滿，則會被丟棄。所以，可用于系統的波長越多，則在指定鏈路上可以同時發送的分組就越多。一個鏈路上的波長資源動態方向管理可以提供一個在指定時間和指定方向上增加一個指定鏈路上的波長數量的手段，其中在該鏈路上可以把數據分組移到下一個結點上。通過從一個方向(容量利用不充分)向另一個缺乏容量的方向轉移波長可以實現這一手段。當前的傳輸系統不具有在WDM領域的傳輸資源提供中反映傳輸量中實際存在的非對稱的能力。