СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ С ОПТИЧЕСКОЙ КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ И СЕТЬ, РЕАЛИЗУЮЩАЯ ДАННЫЙ СПОСОБ Российский патент 2015 года по МПК H04B10/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Устройство относится к телекоммуникационной и информационно-вычислительной технике и может быть использовано при построении телекоммуникационных и локально-вычислительных сетей (сетей передачи данных).

Уровень техники

Традиционными технологиями построения цифровой первичной сети, в которой сигнал передается в оптическом виде, являются технологии с временным разделением каналов, причем наиболее широко используемым способом построения цифровой первичной сети, в которой сигнал передается в оптическом виде, является технология синхронной иерархии с временным разделением каналов (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). Основными топологиями сетей SDH являются линейная и кольцевая.

В настоящее время в научно-технической литературе рассматривается переход на коммутацию сигналов в оптическом виде, как перспективное направление развития сетей передачи данных, однако аналогов предлагаемой волоконно-оптической сети с оптической коммутацией пакетов в патентной информации не выявлено.

Известный из уровня техники способ создания волоконно-оптической сети (RU 2266620 С2, Н04В 10/08) использует оптическую коммутацию сигналов (оптических каналов на длинах волн λ₁, λ₂, λ₃, …).

Раскрытие изобретения

Сеть состоит из N последовательно соединенных узлов коммутации маршрутизации, которые могут замыкаться в кольцо. Основной особенностью предлагаемой телекоммуникационной сети, отличающей ее как от существующих сетей SDH, так и от сетей связи с полностью оптической коммутацией и маршрутизацией, является разделение маршрутизации, которая производится в электронном виде в маршрутизаторах, и коммутации пакетов, которая производится в оптическом виде в фотонных коммутаторах, при этом достигается уменьшение числа электронно-оптических преобразований в системе и вносимых ими искажений за счет исключения электронно-оптических преобразований транзитных оптических пакетов в узлах сети.

Краткое описание чертежей

Базовым элементом предлагаемой волоконно-оптической сети является узел коммутации и маршрутизации (УКМ). Структура УКМ волоконно-оптической сети с оптической коммутацией пакетов показана на фиг. 1

Фигура 1. Структура узла коммутации и маршрутизации сети

На чертеже изображены:

1 - направление передачи 1 (оптический кабель);

2 - направление передачи 2 (оптический кабель);

3 - потребители телекоммуникационных услуг;

4 - пограничный электронный маршрутизатор с оптоэлектронным электрооптическим преобразованием (ЭМ);

5 - фотонный коммутатор с оптической коммутацией пакетов (ФК).

Поступающие от потребителей данные обрабатываются электронным маршрутизатором ЭМ, который:

а) при передаче информации:

- определяет адрес узла приема сети - адресата сообщения;

- разбивает данные на блоки;

- формирует адресную часть блока с информацией о потребителе - адресате данных;

- буферизует блоки в очереди на передачу;

- при наличии свободного направления передачи в фотонном коммутаторе ФК преобразует блок в оптический вид, снабжает его меткой (формирует оптический пакет), содержащей код узла приема, и передает в ФК;

б) при приеме информации:

- принимает от ФК адресованные данному узлу сети блоки;

- преобразует их в электронный вид;

- определяет по информации, содержащейся в адресной части блока данных адресата сообщения;

- формирует сообщение и передает адресату.

ФК осуществляет коммутацию оптических пакетов по информации, содержащейся в метках:

- принимает метку оптического пакета (с направления передачи А или В);

- определяет по признакам, содержащимся в метке, признак адресования блока;

- если блок не адресован данному узлу сети, ФК пропускает его на выход направления передачи без коммутации;

- если блок адресован данному узлу сети, коммутирует его на ЭМ и одновременно выдает ему разрешение на передачу в этом направлении передачи очередного блока из буфера, который и коммутирует на выход направления передачи;

- если принята метка, обозначающая отсутствие в данном интервале времени блока данных, выдает ЭМ разрешение на передачу в этом направлении передачи очередного блока из буфера, который и коммутирует на выход направления передачи.

Из рассмотренных узлов могут собираться сети линейной и кольцевой топологии.

Структура сети линейной топологии показана на фиг. 2.

Фигура 2. Волоконно-оптическая сеть с оптической коммутацией пакетов линейной топологии

На чертеже изображены:

6 - управляющий УКМ направления 1 (УКМ-У(1));

7 - управляющий УКМ направления 2 (УКМ-У(2));

8 - транзитный УКМ (УКМ-Т).

Особенность построения сети линейной топологии заключается в том, что граничный узел каждого направления является управляющим и имеет следующие особенности работы:

все принимаемые оптические пакеты коммутируются в ЭМ, где блоки данных, не предназначенные для данного узла сети, перемаршрутизируются либо удаляются;

при отсутствии информации на передачу в канал передаются признаки «пустого блока»;

при синхронной передаче осуществляется выработка синхронизирующего сигнала.

В частном случае, работа линии может осуществляться с одним управляющим узлом, как показано на фиг. 3.

Фигура 3. Волоконно-оптическая сеть с оптической коммутацией пакетов линейной топологии с одним управляющим коммутатором

На чертеже изображены:

8 - транзитный УКМ (УКМ-Т):

9 - управляющий УКМ (УКМ-У).

Фигура 4. Волоконно-оптическая сеть с оптической коммутацией пакетов кольцевой топологии

На чертеже изображены:

10 - управляющий УКМ кольца (УКМ-У);

8 - транзитный УКМ (УКМ-Т).

4 - пограничный электронный маршрутизатор с оптоэлектронным электрооптическим преобразованием (ЭМ).

Работа управляющего узла сети аналогична линейной топологии с тем отличием, что один узел является управляющим для обоих направлений передачи.

Осуществление изобретения

Применение данной волоконно-оптической сети позволит строить телекоммуникационные сети кольцевой и линейной топологии с оптической пакетной коммутацией, использующие существующую структуру сетей SDH путем замены терминальных мультиплексоров на УКМ.

Устройство относится к средствам построения цифровых сетей. Технический результат заключается в уменьшении числа электронно-оптических преобразований в системе, что уменьшает вносимые ими искажения. Сеть состоит из N последовательно соединенных узлов коммутации маршрутизации, которые могут замыкаться в кольцо, с разделением маршрутизации, которая производится в электронном виде в маршрутизаторах, и коммутации, которая производится в оптическом виде в фотонных коммутаторах. Применение данной волоконно-оптической сети позволит строить телекоммуникационные сети кольцевой и линейной топологии с оптической пакетной коммутацией, использующие существующую структуру сетей SDH путем замены терминальных мультиплексоров на узел коммутации и маршрутизации. 4 ил.

Способ построения волоконно-оптической сети с оптической коммутацией пакетов, заключающийся в том, что сеть состоит из N последовательно соединенных узлов коммутации и маршрутизации, которые могут замыкаться в кольцо с разделением маршрутизации в маршрутизаторах и коммутации пакетов из данных, поступающих от потребителей, и их обработке маршрутизатором, который при передаче информации определяет адрес узла приема сети - адреса сообщения, разбивает данные на блоки данных, формирует адресную часть блока данных с информацией о потребителе - адресате данных, преобразует блок данных в оптический вид, снабжает его меткой, формирует оптический пакет, содержащий код узла приема, и при наличии свободного направления передачи передает в фотонный коммутатор, при приеме информации принимает от фотонного коммутатора адресованные данному узлу сети блоки данных, преобразует их в электронный вид, определяет по информации, содержащейся в адресной части, блок данных адресата сообщения, формирует сообщение и передает адресату, причем фотонный коммутатор осуществляет коммутацию оптических пакетов по информации, содержащейся в метках, принимает метку оптического пакета, определяет по признакам, содержащимся в метке, признак для адресования блока данных, если блок адресован данному узлу сети, коммутирует его на маршрутизатор и выдает разрешение на передачу в этом направлении передачи очередного блока данных из буфера маршрутизатора, отличающийся тем, что существует разделение маршрутизации, которая производится в электронном виде в маршрутизаторах, и коммутации, которая производится в оптическом виде в фотонных коммутаторах.