CN106233672B

CN106233672B - 光交换系统与方法

Info

Publication number: CN106233672B
Application number: CN201580020927.4A
Authority: CN
Inventors: 哈米德·麦赫瓦; 艾瑞克·伯尼尔
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2019-10-22
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: EP3132573A1; WO2015161819A1; EP3132573B1; US20150312659A1; CN106233672A; US9462359B2; EP3132573A4

Abstract

一种光学节点，包括：输入端口，用于接收输入光帧；与所述输入端口耦合的第一光交换机(120)；以及与所述第一光交换机(120)耦合的第二光交换机(118)。所述第一光交换机用于：在所述输入光帧的地址为所述光学节点的节点地址时，移除所述输入光帧以产生移除的输入光帧，并且在所述输入光帧的地址不同于所述光学节点的地址时，向所述第二光交换机(118)传递所述输入光帧。所述第二光交换机(118)用于在所述输入光帧的地址不为所述光学节点的节点地址或空地址时，向输出端口输出所述输入光帧。

Description

光交换系统与方法

相关申请交叉引用

本申请要求于2014年4月25日提交的申请号为61/984,504、发明名称为“分布式光分组交换的纯光子环路结构与方法”的美国临时申请以及于2014年10月16日提交的申请号为14/516,211、发明名称为“光交换系统与方法”的美国非临时申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及光通信的系统与方法，尤其涉及光交换的系统与方法。

背景技术

用户数量增长以及应用数量增长推动互联网流量的增长，从而引起对带宽的更高需求。这种增长要求具有更大交换容量的较大分组网络。数据中心包含巨大数量的服务器机架、存储设备机架和其它机架，所有这些机架通过大规模集中式分组交换资源而互连。在数据中心中，电子分组交换机用于对数据分组进行路由。非常高速率的电子分组交换涉及大规模冷却和空间成本。可以对分组进行光学传输，并且如果分组路由和交换也可以以光学形式完成，则没必要进行光-电-光转换。因此，光分组交换是合乎需要的。

服务器机架、存储器机架以及输入输出功能包含将来自其相关联服务器和/或其它外围设备的分组流结合成每交换机中路由至分组交换核心的数量较少的高速流的交换机。由于这些交换机的共同位置为交换机中的最高组件，这种交换机通常称为顶架式(TOR)交换机，或者仅仅称为TOR。应当指出的是，TORs不需要总是安装在机架顶部。此外，TORs从该资源接收返回的交换流，并将其分配给机架内的服务器。从每个TOR到分组交换核心可能存在4x40Gb/s的数据流，以及相同数量的返回流。每个架上可能存在一个TOR，机架数量为数百至数以万计的话，数据中心中则存在数百至数以万计的TORs。

发明内容

一种光学节点的实施例包括：输入端口，用于接收输入光帧；和与所述输入端口耦合的第一光交换机，其中所述第一光交换机用于：在所述输入光帧的地址为所述光学节点的节点地址时，移除所述输入光帧以产生移除的输入光帧，并且在所述输入光帧的地址不同于所述光学节点的地址时，向第二光交换机传递所述输入光帧。所述光学节点还包括与所述第一光交换机耦合的第二光交换机，其中，所述第二光交换机用于在所述输入光帧的地址不为所述光学节点的节点地址并且所述输入光帧的地址不为空地址时，向输出端口输出所述输入光帧。

一种在光纤环路中管理流量的方法的实施例，包括：接收输入光帧和所述输入光帧的地址；以及当所述输入光帧的地址为所述光纤环路的当前节点的节点地址时，从所述光纤环路中移除所述输入光帧。所述方法还包括：当所述输入光帧的地址为当前节点的节点地址或空地址时，在所述光纤环路上发送输出光帧。

一种光学系统的实施例，包括：多个光学节点；和在第一光纤环路中连接所述多个节点的多个第一光纤。所述多个节点的第一节点包括：第一光交换机，用于在所述第一光纤环路上发送多个第一光帧；和第二光交换机，用于从所述第一光纤环路中移除第二帧。

为了可以更好地理解本发明的以下详细描述，前述内容已相当广泛地概述了本发明实施例的特征。以下将对本发明实施例的附加特征和优点进行描述，其形成本发明的主题。本领域技术人员应理解所公开的概念和具体实施例可以轻而易举地用作修改或设计其它结构或过程的基础，以便执行本发明的相同目的。本领域技术人员还应认识到，这种等效构造并不脱离本发明的精神和范围。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现结合说明书附图参考以下描述，其中：

图1示出了数据中心的实施例；

图2示出了光突发多环网络的实施例；

图3示出了机柜组系统的实施例；

图4示出了机柜组之间的光突发；

图5A和5B示出了光时分复用(OTDM)收发器的实施例；

图6示出了采用光学多路复用和解复用的光子光纤环路互连的实施例；

图7示出了环型节点相对波长数目的曲线图；

图8示出了光子环路的实施例；

图9示出了光子环路的节点的实施例；

图10示出了在光子环路中管理流量的方法实施例的流程图；

图11示出了光谱；

图12示出了另一光谱；

图13示出了光纤环路的另一实施例；

图14示出了光帧的产生；以及

图15示出了具有集中式交换的光纤环路的实施例。

除非另有说明，不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部件。对附图进行绘制以清楚说明各实施例的相关方面，并不一定按比例进行绘制。

具体实施方式

一开始就应当理解，尽管以下提供了一个或多个实施例的示意性实现方式，所公开的系统和/或方法可以使用当前已知或存在的任何数量的技术来实现。本公开内容决不应该被限制于示意性实现方式、附图和下述技术，包括本文中所示意和描述的示例性设计和实现方式，而是可以在其等同物的全部范围内进行修改。

光交换机的实施例为无缓冲空间交换机，其采用并行接口与分布式结构异步操作。例如，采用全光纤环型结构。N个并行接口形成N个光纤环路，其中，节点具有N个1x2光交换机和N个2x1光交换机。1x2和2x1光交换机对为光纤环路中的光帧提供通过、添加和丢弃功能。在一实施例中，分布式结构与集中式结构相结合，产生在光纤环路的节点中集中交换的较大交换机。光数据和光控制信号围绕所述环路进行传播。在一示例中，采用封装器方案，其中，帧之间的间隔有利于光交换，光子头部(photonic header)提供路由信息。在另一示例中，数据路径帧为具有压缩技术的本地以太网数据包，以增加光交换的包间隔。在间隔时间内发送控制信号，包括路由信号和其它控制信号。在光纤环路之前可能在电域中发生缓冲。

在一实施例中，例如，以同步模式在光纤环路的节点中采用无缓冲集中式空间交换机，例如，NxN光交换机，比如32x32。在一实施例中，用一个波长来示意授权或拒绝帧传输至输出目的地，其可以封装在帧中，或者不进行封装。针对时隙持续时间，使架顶式(TOR)交换机和光交换结构之间的传输同步。争用分析之后，交换机控制器确定时隙的路由映射。然后，在光交换机的输入端同步接收来自TOR交换机的具有不同往返时间(RTTs)的帧。调度算法基于时隙系统，其中，交换机在每时隙一个信令波长上或者每几个时隙发送一次同步消息的周期性传输。由于光帧带有一些最小抖动同时到达交换机的输入端，因此将时隙用作时间单位。于2014年4月7日提交的申请序列号为14/246,711、发明名称为“光交换系统与方法”的美国专利申请提供了有关集中式光交换机的实施例的其它细节，该申请通过引用结合于本文中。

图1示出了数据中心220，即，双层数据中心网络。下层包含TOR或机柜组(pods)226中的行间交换机，而上层包含核心交换机222。服务器228通过千兆以太网(GE)或10GE链路227与机柜组226连接。此外，机柜组226通过链路224与核心交换机222连接，其可以是10GE链路、40GE链路、100GE链路或另一种链路类型。

图2示出了数据中心230，即，具有采用多路复用和解复用的电子环路的光突发多环网络。如数据中心230中所示，核心交换机222通过链路224与机柜组226连接，机柜组226通过链路227与服务器228连接。机柜组226还通过光突发多环网络234彼此直接连接。可以采用光突发多环网络以分布式方式对高容量的机柜组间流量(inter-pod traffic)进行卸载，并交换到目的地机柜组。

在另一实施例中，图3示出了系统320，即，具有可插拔模块或卡片的机柜组交换机结构。机柜组324包含几个用于从服务器中访问流量的线卡(LCs)、一些用于连接核心交换机的LCs、和一个或多个用于交换和汇集流量的交换卡(SCs)。此外，插入至少一个光突发交换卡和至少一个光突发收发卡(OBTC)以通过光突发多环网络使其它机柜组互连。LCs从服务器中监控并感测GE流量，并决定将流量转发到去往核心交换机的其它LCs或去往突发环型网络的OBTC。光突发环路322连接机柜组324。本示例采用波长多路复用器和多路解复用器。其也用单波长传输进行工作。可扩展性与光纤上的波长数成正比。

在光突发网络的示例中，固定波长的发送器向不同的机柜组发射某一波长的携带光突发的光突发信号，其中，不同波长发往不同的机柜组。然后，通过OBSC 326中的光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating，FBG)滤波器338将光突发信号添加到环路上。环路上合成的波分复用(WDM)突发信号具有帧结构，其中，帧包含多个光突发(OBs)，例如，80个OBs。图4示出了突发结构的示例，突发结构240具有来自机柜组1的OBs 242、来自机柜组2的OBs244、来自机柜组m的OBs 246和由机柜组k接收的OBs 248。在接收机侧，发往当前机柜组的WDM光突发信号通过硅集成快速光突发选择器(FOBS)330从环路中移除，该选择器包括多路解复用器332、快速可变光衰减器(VOA)阵列334和多路复用器336。OBTC 328包括成帧模块340、发送器342和接收器344。机柜组的数量可以等于波长的数量。例如，具有80个波长的50千兆赫的WDM网格可以存在80个机柜组。

图5示出了收发器350，即，1.28Tbps的收发器，其可以用在光纤环路结构中。渐变折射率多模光纤(GI-MMF)374耦合发送器352和接收器354。对于高耦合容差和低损耗，可以使用具有较大内径的光纤，例如50微米。

发送器352包括激光器356，例如，10千兆赫锁模固态1550纳米ERGO激光器，其生成半高宽度(FWHM)为2.1ps的高斯型脉冲。正交(IQ)调制器358将脉冲调制成20Gb/s。然后，相位调制器360通过8-相移键控(PSK)并且强度调制器362通过16-正交幅度调制(QAM)对脉冲进行调制。差分编码正交相移键控(DQPSK)预编码器370通过图形发生器368生成的信号对调制器进行驱动。驱动信号通过解相关的2⁷-1和2⁹-1伪随机比特序列而获得。为了在单波长生成高比特率，光时分复用(OTDM)16-路复用器364和交替偏振(AP)OTDM多路复用器(MUX)366通过具有可变复用因子的解相关的光纤延迟多路复用阶段对30Gb/s的8-PSK或40Gb/s的16-QAM信号进行多路复用。

信号沿单模(SM)或多模(MM)光纤372并沿GI-MMF 374以及另一单模或多模光纤376传播。信号通过放大器378。色散调谐器384进行色散调谐以在光学多路解复用之前降低所接收的信号的脉冲宽度。脉冲源380根据时钟恢复生成脉冲源。例如，及时调整来自第二自由运行ERGO激光器的脉冲源以与OTDM信号的其中一个支流重叠。放大器382对所生成的时钟进行放大，延迟调谐器386对其进行延迟。

然后，接收器354通过光纤388和392接收信号。然后，放大器390和394对该信号进行放大。将信号发送到块396进行极化分集90度混合。光-电(O/E)转换器398和400将信号从光域转换成电域，模数(A/D)转换器402和404将信号从模拟信号转换成数字信号。块406执行多路解复用和信号处理，其包括将所获取的IQ数据采样成每符号为5个样本数、进行时钟恢复以从时隙中间找到并选择样本、频率偏移校正、基于第m个功率块方案的相位估计和校正以及错误计数。

图6示出了环路250，其采用具有不同波长的WDM，这些波长为链路254上的N/2跳节点252间提供连接，其中N为节点数量。节点包括TOR交换机256以及多路复用器和多路解复用器260。TOR交换机与服务器258连接。图7示出了波长数量相对环路节点数量的曲线图270。对于24个节点，存在80个波长。光信号在节点中转换成电信号，然后返回成光信号以便围绕环路进行传输。

光交换结构的实施例包括了不使用WDM或阵列波导光栅(AWG-Rs)的无缓冲空间交换机。在这种实施例中，采用使用了并行接口的分布式结构。在一实施例中，可以配合集中式方案使用分布式方案。受干扰的光交换机或环路的实施例采用用于向光纤环路添加数据包以及从光纤环路中丢弃数据包的1x2和2x1空间交换机。不采用用于环路访问的多路复用和多路解复用，其中，在环路访问前，在电域中执行缓冲。光数据信号和光控制信号共享同一环路。各实施例可以为同步或异步的。

图8示出了光纤环路100，其包括节点102与连接光纤环路中的节点的光链路104。1x2和2x1光交换机从TOR交换机向所述环路添加以及丢弃数据包。

一实施例中包括多个1x2和2x1光交换机。交换机可以是1x2和2x1交换机、2x2交换机、4x4交换机或另一尺寸的交换机。这些交换机可以以硅光子(SiP)形式制造在光子集成电路(PIC)中，以便用于集成在TOR交换机中的多个并行环路。例如，可以存在20到100个环路，每个环路中配置20个节点。

可以在光纤环路中使用帧结构。在一实施例中，采用封装器方案在帧之间产生间隔，其可以用于处理时间。一实施例中，封装器方案通过使数据包连结来移除各个数据包之间的包间隔(IPG)以形成封装的光帧，并在封装的光帧之间插入适当的间隔时间。该间隔时间可以用来建立用于交换光帧的光交换机。在一示例中，属于具有基于寻址方案的特定标签的组地址的数据包被封装在一起。可选地，数据包可以以另一种方式进行分组。例如，从相同TOR或TOR组连续到达的数据包被分组在一起。在一示例中，采用201毫微秒的时间间隔，将20个数据包封装在一个封装数据包里，数据速率为10Gbps。在本示例中，控制时间为101毫微秒，交换时间为40毫微秒，时钟和数据恢复(CDR)时间为60毫微秒。对于100Gb/s的链路速率，32个数据包封装在光帧中，IPG为12字节，则IPGs的总和为384字节，其等于间隔时间，大约为30毫微秒。因为IPGs被移除，所以插入的间隔开销较低。于2014年5月12日提交的申请序列号为14/275,520、发明名称为“光交换系统与方法”的美国专利申请提供了有关数据包封装器的实施例的其它细节，该申请通过引用结合于本文中。

在另一实施例中，本地以太网数据包采用压缩技术，以增加光交换的包间隔。

在一示例中，在间隔时间内，对控制信号进行发送。控制信号可以包括用于路由的目的节点地址和公平控制信号。路由信息在与流量相同的方向上沿着环路进行传播，或者为顺时针或者为逆时针，而公平控制信息在与流量相反的方向上传播。在一实施例中，控制和数据路径使用不同的波段。可以使用的某些波段包括800纳米波段、1310纳米波段和/或1550纳米波段。在一示例中，对控制信号进行波长编码，其中，波长中光的存在或不存在表示地址位。信令波段用于路由请求、同步、授权和光交换机操作中使用的其它控制信号。于2014年4月7日提交的申请序列号为14/246,633、发明名称为“光交换的系统与方法”的美国专利申请提供了有关对控制和数据采用不同波段的方法的其它细节，该申请通过引用结合于本文中。

图9示出了节点110，即，光纤环路中的节点，例如，光纤环路100。在一示例中，环路流量的优先级高于新流量。节点110接收帧147。所述帧可以为100GE、200GE、400GE或更高的速率，例如1.28Tbps。帧147可以为封装的光帧，其包括一起连结在帧144中的数据区和头部区。间隔146设置在封装的光帧之间。标签148标识所述封装并以不同于流量波长的波长在带外标签上进行发送，在间隔146时间段内到达。在一示例中，标签148为波长编码地址。各个数据包的头部与解封装的数据包中的相似。在该示例中，封装器之间的时间为间隔时间并由下式给出：

间隔＝∑_iIPG_i。

在另一示例中，帧147包括采用同一带内波长连结在一起的数据区和头部区。标签和间隔设置在封装帧之间。对该标签进行带内发送，且封装的数据包之间的时间为间隔时间和标签的总和，由下式给出：

间隔+标签＝∑_iIPG_i。

将标签引导至标签解码块124，其对标签进行解码以及提取。所述标签表示帧的目的地。在采用带内信令的示例中，将一部分功率引导至标签解码块124，例如，通过10％的分光器。可选地，当对流量和控制信号采用不同波段时，通过对解码块124中的控制波段进行过滤来分离控制信号。对标签进行提取和解码。为了对标签进行解码，当对标签进行波长编码时，检测出关于波长的功率以确定地址位。可选地，所述地址为一系列被检测的脉冲。将解码的电气地址发送到块122。

块122判断所述标签是否为空标签、当前节点的标签或另一节点的标签。当标签为空标签时，且节点中存在准备用于传输的新的帧时，发送新的帧。当存在经过的另一节点的标签时，不增加新的帧，重新插入所述标签，而帧继续沿环路传输。当标签为当前节点的，则对帧进行丢弃，并且节点中存在准备用于传输的新的帧时，可以增加新的帧。在对路由信息进行解码后，可以创建两位信号(two bit signal)。在一示例中，节点基于状态执行动作。所述动作可以由两位信号进行指定，即C1和C2，其中，C1表示节点是否有流量要发送，C2表示是否存在经过的流量。下面的表1示出了基于所述两位信号要执行的动作。C2的1表示要重新插入该经过标签。这主要针对当前帧继续围绕环路这一情况。当C1为1，C2为0时，插入添加标签。在添加来自当前节点的帧时，发生这种情况。可以插入新的帧以替换正被丢弃的当前帧或插入空的封装器时隙中。当C1和C2均为0时，该时隙目前不存在帧，插入空标签。

C1	C2	动作
			X	1	重新插入经过标签
1	0	插入添加标签
			0	0	插入空标签

表格1

块122将判断结果传播给交换机120、118和块114。交换机120为用于对帧进行丢弃的1x2光交换机。当标签为当前节点的时，将帧从光纤环路中丢弃。将帧引导至解封装器128，其中，对帧进行解封装。例如，分离帧中的数据包，在数据包之间插入IPG。然后，将数据包142引导至各自的目的地。在另一示例中，代替解封装器，采用OTDM多路解复用器来将数据包引导至各自的目的地。

采用交换机118来添加帧，即，2x1交换机。交换机118用于在当前节点具有用于传输的帧并且当前封装器为空的或者环路上的当前帧被丢弃时添加帧。当存在要添加的帧时，封装器126对数据包140进行封装，以产生封装的帧。所述封装的帧通过交换机118被添加到环路中。封装器和解封装器可以以同步和异步机制进行工作。在另一示例中，代替封装器，采用OTDM多路复用器来添加帧。多路复用器和多路解复用器与用于添加和丢弃帧的交换机同步。

块114判断添加哪个标签。当标签为空的时，或者到达的标签表示当前节点，并且该节点具有用于传输的帧时，将所添加的帧的目的地插入标签中，与所添加的帧一起。然而，当标签为空的或表示当前节点，并且该节点不具有用于传输的帧时，添加空标签。当标签为另一节点的时，采用同一标签，并且该帧继续围绕光纤环路进行传输。

然后，标签编码器116将标签添加到帧中。将标签插入环路中。该标签可以在与流量不同的波段，并且可以对地址进行波长编码。

图10示出了一种在光纤环路中控制流量的方法的流程图150。在间隔时间内，在步骤154中对标签进行解码和提取。标签表示数据包的目的地址。在一示例中，采用表示地址位的不同波长对标签进行波长编码。在该示例中，检测出关于波长的功率，并转换成电信号。该标签可以在与流量不同的波段。

然后，在步骤156中，考虑标签中的地址分类。判断标签是否为空标签、当前节点的标签或另一节点的标签。当标签为空的时，系统执行步骤162。当标签为当前节点的时，系统执行步骤168。当标签为另一节点的时，系统执行步骤158。

在步骤158中，交换机用于使当前帧通过。例如，1x2交换机用于使帧通过，2x1交换机用于使标签连同该帧一起围绕光纤环路传递。可以对标签进行移除和重新插入。

接着，在步骤160中，插入标签。所提取的标签随着继续传输的帧重新被插入。可以将标签插入帧之间的间隔。因此，帧及其标签继续沿环路传输。

在步骤168中，1x2交换机用于对帧进行丢弃，因为帧是发往当前节点的。对该帧的数据包进行解封装，并转到其目的地。例如，将IPG插入数据包之间。

在步骤162中，系统判断当前节点中是否存在待添加的流量。帧是空的，有可能因为它到的时候就是空的或者因为对帧进行了丢弃。当存在待添加的流量时，系统执行步骤164。然而，当不存在待添加的流量时，系统执行步骤170。

在步骤170中，将空标签插入环路中。帧同样也是空的。

在步骤164中，2x1交换机用于添加帧。添加新的帧。将数据包封装进有间隔的帧里，并将该帧插入到光纤环路中。可选地，对于同步时隙式系统(slotted system)，封装器与时隙时间配合或者采用OTDM。

然后，在步骤166中，添加标签。标签表示所添加帧的地址。可以将标签添加在间隔中。在一示例中，在不同于流量信号的波段对标签进行波长编码。

在一实施例中，采用1310纳米波段进行流量传播。例如，流量采用4x10G、4x25G、4x50G、16x25G或4x100G。流量围绕光纤环路传播。图11示出了在1310纳米波段具有4个波长的波长谱190，其可用于所述流量。这是横向电(TE)谱/横向磁(TM)谱。

在一实施例中，信令和控制采用1550纳米波段。图12示出了用于控制频谱的频谱180，具有用于信令和控制的12个波长。在一示例中，采用8个波长来携带路由用的8位地址。例如，8个波长上功率的存在或不存在表示地址位。8个比特用于环路上256个节点的256个地址。两个比特用于上游节点为反方向设置的“饿死”(starvation)状态。例如，00表示正常，01表示黄色，代表警告，10表示橙色，代表更强的警告，11表示红色，代表有问题。当表示为红色时，环路上流量太大。此时，可以减缓环路中的流量。此外，预留两个比特用于其它控制。

在一实施例中，分布式交换机采用环路结构。图13示出了系统130，即，采用光学空间交换的光交换系统的实施例。系统130包括配置在光纤环路中的TOR交换机134以及在环路结构中连接TOR交换机的链路132。TOR交换机与子网136连接。系统130为采用光封装器的无缓冲光交换机。控制信号路径和净负荷数据路径采用不同的波段。光子路由标签用于TORs(或交换机)和光交换机之间的转发路径上。(光交换机和TORs之间的)返回路径上的信令用于争用控制和同步。

在一示例中，光纤环路异步工作，例如，采用100GE或更高的数据速率。封装器尺寸在最小和最大尺寸之间变化。当节点有流量要发送，并且其检测到空标签或者其在该节点对封装的帧进行丢弃时，节点开始发送封装器数据及帧的地址。封装器的传输在达到最大封装尺寸或检测到间隔时停止。

在一示例中，光纤环路采用固定的时隙同步工作，其中，封装尺寸是固定的。当节点没有足够的数据来填充封装器时，利用部分时隙。

在一示例中，环路速率是添加丢弃速率的至少10倍。例如，采用OTDM，环路速率为1.28Tbps或更高。添加/丢弃速率可为10千兆以太网(GE)、40GE或100GE。可以采用同步封装方案，例如，将16个数据包封装在时隙中。封装的数据包连结在一起，在帧之间留下间隔。在一示例中，具有16个数据包的时隙为1.9微秒。TOR交换机的间距可以是几百米，例如，从100米至800米。

TOR交换机具有光学地址或标签。目的地相同的M个数据包可以多路复用在OTDM信号中。例如，16个数据包中的每个在每个偏振上以40G进行多路复用，每偏振640G。因此，两个偏振的数据速率为1.28Tbps。当存在空标签时，将封装的帧插入时隙中，并且用目的地址替换标签。

图14示出了OTDM多路复用。链路282接收数据包流。例如，两个偏振存在40G或100G的16个链路。OTDM多路复用器284接收数据包。然后，将数据包封装成帧290，帧之间具有间隔286。标签288，即光学标签，出现在间隔286中。将数据包连结成帧，帧之间具有间隔，并且将标签插入间隔中。间隔时间用于信号处理交换和路由。净负荷可以具有不同于信号的频带。

为了对帧进行丢弃，TOR交换机监控在信令波段上通过环路的光学标签。当光学标签与自身的光学标签匹配时，从环路中移除该节点要接收的帧。

图15示出了具有集中式光交换机的混合光子分发环路的光纤环路300。光纤环路300是具有封装的同步时隙式系统。光子集群交换机302设置在具有光学链路304和305，即双向光学链路的环路中。光子集群交换机中的光交换机308与TOR交换机306耦合。光子集群交换机包括一个较大的光交换机和四个较小的光交换机。光交换机308，即较大的NxN光交换机，用于在相同TOR组中的TOR交换机之间进行路由，而光交换机314和316，即1x2光交换机，用于丢弃分别来自光学链路304和305的帧。此外，光交换机310和312分别用于向光学链路304和305中添加帧。此外，光交换机310，312，314，和316用于在TOR组之间进行通信。在一示例中，许多独立的1x2和2x1光交换机与集中式NxN交换结构相结合。

在另一实施例中，NxN电子集群交换机与光卡一起使用以便与光纤环路相连接。电子集群交换机为TOR组中的TOR交换机之间提供通信。将电子集群交换机交换的数据包添加以及丢弃到光纤环路中。

在另一示例中，存在四个光学链路，4x4光交换机用于向环路中添加或丢弃帧。可选地，2x2光交换机用于添加以及丢弃两个光学链路的帧。也可以使用其它小型交换机。

虽然本公开内容中提供了几个实施例，但是应当理解，所公开的系统和方法在不脱离本公开内容的精神或范围的前提下可以体现为许多其它具体形式。本发明实施例应被认为是说明性而不是限制性的，其意图并不限于本文中所给出的细节。例如，可以将各种元件或组件组合或集成在另一系统中，或者可以忽略或不实施某些特征。

此外，在不脱离本公开内容范围的前提下，可以将各实施例中描述并示意为分离或单独的技术、系统、子系统和方法与其它系统、模块、技术或方法进行组合或结合。所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、设备或中间组件的间接耦合或通信连接，可以是电气、机械或其它的形式。在不脱离本文中所公开的精神和范围的前提下，本领域技术人员可以确定改变、替换和修改的其它实施例。

Claims

1.一种光学节点，其特征在于，包括：

输入端口，用于接收输入光帧；

与所述输入端口耦合的第一光交换机，其中，所述第一光交换机用于：在所述输入光帧的地址为所述光学节点的节点地址时，移除所述输入光帧以产生移除的输入光帧，并且在所述输入光帧的地址不同于所述光学节点的地址时，向第二光交换机传递所述输入光帧；和

与所述第一光交换机耦合的第二光交换机，其中，所述第二光交换机用于在所述输入光帧的地址不为所述光学节点的节点地址并且所述输入光帧的地址不为空地址时，向输出端口输出所述输入光帧，所述第二光交换机还用于在所述输入光帧的地址为所述光学节点的节点地址或空地址时，通过所述输出端口发送输出光帧。

2.根据权利要求1所述的光学节点，其特征在于，还包括与所述输入端口耦合的标签检测器，其中，所述标签检测器用于确定所述输入光帧的地址并将所述输入光帧的地址与所述光学节点的节点地址进行比较。

3.根据权利要求2所述的光学节点，其特征在于，还包括分光器，用于将所述输入光帧的第一部分引导至所述标签检测器并将所述输入光帧的第二部分引导至所述第一光交换机。

4.根据权利要求2所述的光学节点，其特征在于，还包括与所述输入端口耦合的滤光器，其中，所述滤光器用于将所述输入光帧的第一波段的标签引导至所述标签检测器并将所述输入光帧的第二光波段的多个数据包引导至所述第一光交换机。

5.根据权利要求1所述的光学节点，其特征在于，还包括与所述第一光交换机和所述第二光交换机耦合的第三光交换机，其中，所述第三光交换机用于耦合多个架顶式TOR交换机，所述第三光交换机用于接收所述移除的输入光帧并将所述输出光帧发送给所述第二光交换机。

6.根据权利要求1所述的光学节点，其特征在于，还包括标签编码器，用于：在所述输入光帧的地址为另一节点的地址时选择所述输入光帧的地址，在所述输出光帧可用并且所述输入光帧的地址为所述光学节点的节点地址或空地址时选择所述输出光帧的地址，以及在所述输入光帧的地址为所述光学节点的节点地址或空地址时选择所述空地址，以产生选定地址，并将所述选定地址插入所述输入光帧、所述输出光帧或者空光帧与另一帧之间的间隔中。

7.根据权利要求6所述的光学节点，其特征在于，还包括与所述第二光交换机耦合的封装器，其中，所述封装器用于对多个数据包进行封装以产生所述输出光帧。

8.根据权利要求1所述的光学节点，其特征在于，还包括与所述第一光交换机耦合的解封装器，其中，所述解封装器用于对所述输入光帧进行解封装以产生第一数据包和第二数据包，所述第一数据包和所述第二数据包之间具有包间隔。

9.根据权利要求1所述的光学节点，其特征在于，所述输入光帧包括多个连结的数据包和标签，其中，所述标签包括所述输入光帧的地址，并且所述标签在第一波段中，所述多个数据包在第二波段中。

10.根据权利要求9所述的光学节点，其特征在于，对所述标签进行波长编码。

11.一种在光纤环路中管理流量的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收输入光帧和所述输入光帧的地址；

当所述输入光帧的地址为所述光纤环路的当前节点的节点地址时，从所述光纤环路中移除所述输入光帧；以及

当所述输入光帧的地址为当前节点的节点地址或空地址时，在所述光纤环路上发送输出光帧。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述在所述光纤环路上发送输出光帧包括对多个数据包进行封装，以产生所述输出光帧，其中，所述输出光帧具有间隔。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

选择光学标签以产生选定的光学标签；以及

以所述输入光帧的间隔、所述输出光帧的间隔或空白帧的间隔，在所述光纤环路上发送所述选定的光学标签。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述选择光学标签包括：

当所述输入光帧的地址为空标签或所述当前节点的节点地址时，选择所述空标签；

当所述输入光帧的地址不为所述当前节点的节点地址或空地址时，选择所述输入光帧的地址；以及

当所述输入光帧的地址为空地址或所述当前节点的节点地址时，选择另一节点的另一节点地址。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述移除所述输入光帧包括对所述输入光帧进行解封装，以产生多个数据包。

16.一种光学系统，其特征在于，包括：

多个光学节点；和

在第一光纤环路中连接所述多个光学节点的多个第一光纤，其中，所述多个光学节点的第一节点包括如权利要求1-10任一项所述的光学节点。

17.根据权利要求16所述的光学系统，其特征在于，所述多个光学节点与多个子网络耦合。

18.根据权利要求16所述的光学系统，其特征在于，还包括在第二光纤环路中连接所述多个光学节点的多个第二光纤，其中，所述第一光纤环路用于顺时针传播多个第三光帧，所述第二光纤环路用于逆时针传播多个第四光帧。