[發明專利]基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器及其工作方法

無效

• 申請號: 201310674951.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103731359A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 王曉亮;謝安;姜曉鴻;陸桑璐
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04L12/771
• 分類號: H04L12/771;H04L12/863
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種光FIFO共享緩存隊列，具體利用光纖延時線實現光分組動態緩存，通過feedback結構實現光緩存共享，進而通過基于排序的調度策略保障分組FIFO調度并充分利用光纖延時線存儲資源，實現了一種基于光纖延時線的全光FIFO共享緩存隊列。?

背景技術

在光傳輸網絡中，由于沒有物理上的光存儲器，在以存儲轉發（store-and-forward）方式傳送信息的網絡節點，人們通常先將到達的光信號轉換為電信號，進而通過電存儲器（如RAM）存儲，然后在端口空閑時再轉換為光信號發送到光通路。但是，這種“光-電-光”轉換的方法嚴重地限制了光數據包處理的速度，同時帶來了大量的能量消耗。另一方面，光纖延時線（fiber?delay?line，FDL）被認為是目前唯一可行的不需要其它介質轉換實現光信號“存儲”的方法。FDL主要利用光信號在光纖中傳播時存在延時的特性，用不同長度光纖作為介質來延遲輸入光信號，從而模擬光緩存功能。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種在光交換網絡中實現全光FIFO共享緩存的路由器及其工作方法。?

所述的FIFO共享緩存路由器包括N個輸入鏈路，N個輸出鏈路和N個丟棄鏈路，一個（N+M）×（N+M）的無阻塞光交換矩陣，N個1×2的交換模塊，M條光纖延時線以及一個邏輯控制單元；?

無阻塞光交換矩陣的N個輸入端口連接N個輸入鏈路，N個輸出端口通過N個1×2的交換模塊連接N個輸出鏈路和N個丟棄鏈路，剩余的M個輸出端口通過M條光纖延時線連接回M個輸入端口；邏輯控制單元連接無阻塞光交換矩陣的控制端。?

進一步改進，光纖延時線長度r_i設置為組成大小為B的共享緩存隊列，并允許所有輸入輸出端口訪問，其中

本發明還提供了一種基于光纖延時線的FIFO共享緩存路由器的工作方法，包括光分組緩存及光分組交換；其特征在于具體包括以下步驟：當光分組需要被緩存時，由外部輸入端口按FIFO隊列送入光纖延時線，經由光纖延時線產生傳輸時延，再由交換矩?陣送入光纖延時線，實現多次循環動態存儲光信號；之后各光分組按FIFO隊列離開或當緩存溢出時，將由交換矩陣直接轉發到輸出端口，經由1×2的交換模塊分別轉發到輸出鏈路或丟棄鏈路。?

上述的FIFO隊列設置過程為：?

1）所有到達分組根據其輸出端口分為N個流，控制器為屬于同一個流的分組分配唯一的值K來表示該分組的離開順序，當有分組離開，屬于同一個流的所有分組的離開值減1；?

2）將M條延時線均分為N組，每組延時線屬于一個流，長度按照線性規則增長，1，2，3...。?

FIFO隊列共享緩存的過程為：?

離開值為k的分組總是被發送到長度不大于k的光纖延時線。?

FIFO緩存隊列分組調度的流程為：?

控制邏輯c_j(t)，j|[0，N|1]表示輸出鏈路狀態，如果c_j(t)＝1表示輸出鏈路j允許分組離開，否則輸出鏈路關閉，在每個時隙，對于所有出現在交換矩陣M+N個輸入端口的分組:?

1）將所有已存儲分組的離開值K減1，將離開值為0的分組發送到相應輸出鏈路；?

2）將在交換矩陣M+N個輸出端口的分組根據其離開端口分為N個流；?

3）對出現在交換矩陣輸入端的屬于第i個流的分組，i＝1,...,N，根據分組離開順序值排序，排序過的分組將根據其離開順序被依次發送到屬于第i個流組的最短延時線到最長延時線，重復執行該過程，直到第N個流；?

4）對于每個流沒有被分配到延時線的分組，依次按照其離開值K的逆序依次發送到空閑的最長延時線到最短延時線；?

5）如果沒有空閑延時線，將剩余分組經由空閑輸出端口丟棄。?

本發明有益效果在于：?

1、實現高資源利用率的共享光緩存。共享緩存隊列路由器結構所有輸入輸出端口共有，不限制單個流的緩存大小，具有最優的緩存利用率。?

2、采用feedback結構和光纖延時線實現共享緩存。光纖延時線利用光信號在媒體的傳輸時延來避免路由器端口沖突問題。同時，基于feedback結構的光纖延時線可以使光信號在延時線中多次循環，實現光存儲的目的。該策略是目前唯一物理可實現的光?緩存的方式。?

3、支持搶占式優先級調度。通過實現基于排序的調度策略，保障到達光分組可以根據FIFO順序無延時地發送到相應輸出端口。?