支持WiMAX多业务传输的基于WDM的光综合交换OIS网络

摘要

本发明提出了一种支持WiMAX(IEEE802.16e)多业务传输的一种新型光综合交换OIS网络。在OIS中，业务类型分4类，分别支持WiMAX中的不同业务种类。

说明书

技术领域

本发明涉及光通信网络和WiMAX无线通信技术，尤其涉及支持WiMAX多业务的基于WDM的新型光综合交换OIS环型网络技术。

背景技术

在WiMAX[IEEE Std 802.16e]支持的业务中，业务类型分为5种：第0种为固定带宽业务UGS，第1种为实时可变比特率业务RT-VR，第2种为非实时可变比特率业务NRT-VR，第3种为尽力而为业务BE，第4种为扩展的实时可变比特率业务ERT-VR。其中：第0种业务UGS固定带宽业务，如T1/E1；第1种业务支持实时可变比特率业务RT-VR，如MPEG视频业务；第2种业务NRT-VR支持保证数据速率但对时延不敏感业务；第3种业务BE支持对数据速率和时延没要求的尽力而为业务，如电子邮件；第4种业务ERT-VR支持可变数据速率，同时对数据速率和时延有要求的业务，如带静音压缩的VOIP业务。

随着IP数据业务的快速增长，IP over WDM作为未来IP网络的核心技术日趋明显。目前光网络中的光交换技术主要有光的电路光交换(OCS)、光分组交换(OPS)和光突发交换(OBS)。

基于OCS的光网络对电路交换业务可以很好地支持，但在承载IP业务时效率非常低，而目前以数据业务为核心的各种业务需求急剧增加，使得电信传送网络从传统的以承载话音业务为主向以承载数据业务为主的方向发展，数据业务所具有的不对称性、动态性、突发性、多样性等特点完全不同于稳定的话音业务特性，对传送网络提出了动态地、实时地进行业务提供的要求。

为支持电路交换业务、IP分组业务和未来可能出现的其它业务，OPS将是支持各种业务的未来光交换技术。OPS是一种细粒度的交换机制，由于它允许统计复用网络通道带宽资源等，因此特别适合突发的数据业务。但目前没有高速的光逻辑器件，在光域不存在象电域的随机访问存储器。

总之，光的电路交换虽然比较成熟，但其不适合于具有突发性的IP数据业务。目前，OPS又面临着难以克服的技术障碍。

近年来，国外学者提出了一种新的光交换技术：光突发交换(OBS：Optical Burst Switching)。OBS结合了OCS和OPS的优点而避免了它们的缺点，克服了光路交换(粒度大、不灵活、效率低)和光分组交换(对光器件要求高、难以实现)的缺点，并兼顾它们的优点，具有带宽效率高、吞吐量高、易于实现等优点，因此目前研究的非常多。

OBS以光突发为交换单位，通过在单独的信道(一般是单独的波长)中提前发送控制消息，以便预留其相应的突发包所需的资源，后续核心节点在电域或光域处理控制消息，预留并配置相关资源，突发包不需要等确认消息，通过事先配置好的链路，透明地(全光)到达目的节点，它所途经的中间节点不需要对它作任何的识别或相关处理，只需要将其按预先配置的信息进行波长变换、延迟。

在OBS环网中，OBS节点把来自WiMAX基站的数据组装成被突发包(Burst)，对应于每一个突发，形成一个突发控制分组(BCP)，以携带该突发的交换控制信息。

OBS具有带宽效率高、吞吐量高、易于实现等优点，但这种OBS对电路交换业务难有好的表现。

发明内容

本发明的目的在于避免上述不足，而提出一种新型的支持WiMAX的光交换技术：光综合交换OIS(OIS-Optical Integrative Switching)网络技术，以便更有效地支持WiMAX多种业务。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

光网络主要有环网和网状网，本发明以一种基于WDM的环网为例，在基于WDM的光综合交换环网中，目的节点用多个接收端口来解决接收端口冲突，其接收端口对波长可以实现快速波长选择接收。

在支持WiMAX多业务的OIS中，业务类型分4类，第0类(class0)业务支持WiMAX中的第0种固定带宽业务UGS；第1类(class1)业务支持WiMAX中的第1种实时可变比特率业务RT-VR和第4种扩展的实时可变比特率业务ERT-VR；第2类(class2)业务支持WiMAX中的第2种非实时可变比特率业务NRT-VR；第3类(class3)业务支持WiMAX中的第3种尽力而为业务BE。

光综合交换OIS环型网络应用的环境为基于WDM的OIS单向环网，有n个节点，每个节点可以连接几个WiMAX基站。

OIS环网中有n×m+1个波长，其中n×m个波长用来传数据突发包，第n×m+1个波长用来承载控制帧。控制帧在全网中以同步方式运行。整个OIS环网中有n×m个发送端口对应n×m个WDM波长，每个OIS节点有m个数据发送端口对应WDM不同的波长，m个可选择接收端口。m对应收发光口用来发送和接收突发包。一个节点可以用任意一个空闲的本地波长，一个空闲接收端口可以选择接收任意一个发送来的波长。在目的节点的m个数据接收端口前有一个选择接收设备，用来下路m个数据波长和一个控制信道波长。

每个OIS节点连接数个WiMAX基站，从接入网到环网方向，OIS节点对接入网的数据按业务类型进行汇聚缓存排队传输，根据目的节点，把数据汇聚到不同的数据包中，数据包在环网中以光的形式传输，在中间节点不需要经过电光变换。从环网到接入网，OIS节点选择需要接收的数据包，经过电处理发给相应的接入网。

本地节点的数据包根据目的节点和业务类型放到不同传输逻辑传输队列中。控制信号的传输专门占用一个控制信道波长。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：

1、在支持WiMAX多业务的基于WDM的光综合交换环网OIS中，业务类型分4类，第0类(class0)业务支持WiMAX中的第0种固定带宽业务UGS；第1类(class1)业务支持WiMAX中的第1种实时可变比特率业务RT-VR和第4种扩展的实时可变比特率业务ERT-VR；第2类(class2)业务支持WiMAX中的第2种非实时可变比特率业务NRT-VR；第3类(class3)业务支持WiMAX中的第3种尽力而为业务BE。前面的业务比后面的业务优先级高。

2、采用本发明可以更好地利用网络带宽，对电路交换业务提供有保障的服务；接收端口对各类业务无冲突；对业务进行分类，OIS对WiMAX的多种业务有非常好的支持，更加符合实际WiMAX网络承载各种业务的情况，使OIS更加具有实用性，比OCS、OBS网络更加具有竞争力，比OBS更向OPS进了一步，克服了OBS的对电路交换业务支持的不力，同时避免了OPS对光器件的高要求。

附图说明

图1是OIS环网结构图

图2是m＝2时的OIS环网节点结构图

图中：OISN为OIS环网节点，OISR为OIS环网，BS为WiMAX基站，CPL为耦合器，RxC为控制信道接收器，TxC为控制信道发射器，Rx为数据信道接收器，Tx为数据信道发射器。

具体实施方式

由图1可见，光综合交换OIS环型网络应用的环境为基于WDM的OIS单向环网，有n个节点，每个节点可以连接几个WiMAX基站。

OIS环网中有n×m+1个波长，其中n×m个波长用来传数据突发包，第n×m+1个波长用来承载控制帧。控制帧在全网中以同步方式运行。整个OIS环网中有n×m个发送端口对应n×m个WDM波长，每个OIS节点有m个数据发送端口对应WDM不同的波长，m个可选择接收端口。m对应收发光口用来发送和接收突发包。一个节点可以用任意一个空闲的本地波长，一个空闲接收端口可以选择接收任意一个发送来的波长。在目的节点的m个数据接收端口前有一个选择接收设备，用来下路m个数据波长和一个控制信道波长。

每个OIS节点连接数个WiMAX基站，从接入网到环网方向，OIS节点对接入网的数据按业务类型进行汇聚缓存排队传输，根据目的节点，把数据汇聚到不同的数据包中，数据包在环网中以光的形式传输，在中间节点不需要经过电光变换。从环网到接入网，OIS节点选择需要接收的数据包，经过电处理发给相应的接入网。

由图2可见，当m＝2时的OIS环网节点OISN，本地节点的数据包根据目的节点和业务类型放到不同传输逻辑传输队列中。

控制信号的传输专门占用一个控制信道波长。

接收端口的数据时隙选择125μs为周期，是为了适应现存的电话网络(也包括SDH网络)，可以更好地支持固定带宽业务如E1。发送节点可根据接收端口的125μs周期中时隙情况发送数据。