光IP交换路由器结构 【技术领域】
本发明一般涉及光网络系统和方法，更具体地涉及用于改进的光互联网协议(IP)交换路由器结构的系统和方法。
背景技术
在过去几年中网络上的数据业务特别是互联网上的数据业务已经显著增加，这种趋势随着需要更大带宽的新业务的引入还会继续。互联网协议(IP)业务的显著增加导致公司网络中的设备线路和IP路由器容量自身不能跟上更大带宽的需要。大量的互联网业务需要具有能够安排路由各种长度和突然到达的数据分组的高容量交换路由器的网络。
即使如果可能，当前的电子IP交换路由器与IP业务的增加成比例将变得困难。光数据分组交换路由器可以克服电子路由器的困难。特别是，密集波分复用(DWDM)技术的出现有助于克服当前光网络所遇到的困难。单一地DWDM光纤可以携带超过每秒10兆兆比特的数据。可是，因为当前的交换技术只能够交换每秒1到10吉比特速率的数据，当前光网络只利用了单一光纤中可使用带宽的一小部分。
现有的不同光数据分组交换结构可以提供快速数据分组交换的所有光解决方案。一种方案是利用广播和选择交换。广播和选择交换可以提供具有完全在光域中的本地广播和联播功能的数据分组交换方案。广播和选择交换可以具有每个输入/输出光纤的单一波长。半导体光放大器(SOA)可以用作选择路由数据分组的门电路。所选择的数据分组可以发送给不同的光纤延迟线(FDL)。在广播和选择交换输出端的选择矩阵然后可以选择和传递所传输的数据分组。
使用基于WDM的输入/输出光纤，现有技术的交换结构可以利用波长路由和快速SOA交换模块的优点提供数据分组交换。进入空分交换矩阵之前在光纤上各个波长的每个数据分组可以被处理并且可以进行波长变换。单一SOA门电路可以用于处理这些结构中的每个各个波长以防止在有源元件内的串话。
可是，当前广播和选择交换不能直接将每个端口迁移为WDM输入/输出。其它适合于WDM的结构可以使用，但它们不包括在交换层上的广播和联播功能。某些现有技术的结构例如基于阵列波导(AWG)的结构也对每个波长信道使用AWG和光纤延迟线缓冲器，这可能产生体积非常大的交换。
尽管也已经提出了广播和选择交换之外的方案利用光技术替代电子交换系统，光元件技术的限制已经极大地限制了光交换在设施管理上的应用。例如，称为光突发交换网络的另一个方案试图充分利用光和电子交换技术。电子线路通过将各个用户数据突发分配给DWDM光纤信道提供对系统资源的动态控制，而光技术用于完全在光域中交换用户数据信道。
可是，设计直接处理端对端数据用户信道的以前的光突发交换网络已经另人失望和表现出当前光元件的限制。例如，在控制网络中利用ATM交换的现有技术光完发交换网络使得控制网络的设计更复杂和低效率。其它现有技术的光突发交换网络利用光路由器中的缓冲器，这样光突发交换网络不是完整的光网络。电子缓冲器不能提供用于数据分组交换的端对端透明光路径。
【发明内容】
因此需要一种光IP交换路由器结构，能够以全光方式交换IP数据分组载荷而不用将整个数据分组从光转换为电子格式。通过消除整个数据分组的光电转换，本发明的光IP交换路由器结构能够提供用于数据分组的端对端透明光路径。
进一步需要一种光IP交换路由器结构具有快速数据分组交换能力。
进一步需要一种IP交换路由器结构能够直接将每个交换端口移植到WDM输入/输出上。
进一步需要一种WDM光IP交换路由器结构有能力包括交换层上的广播和联播功能。这种交换中的联播和/或广播功能可以用交换输入的波长域或通过交换输出上的选择矩阵实现。
进一步需要一种光IP交换路由器结构组合光空分交换和光波长转换器以改善光网络的灵活性和通过能力。这种结构可以提供用于WDM系统中快速全光数据分组交换的光IP数据分组路由器结构。
进一步需要一种IP交换路由器结构利用交换输入和交换输出两者，并且因此提供在核心数据网络节点之间数据分组交换的全波长域灵活性。
进一步需要一种光IP交换路由器结构可以在交换输入上组合快速SOA门电路和波长转换器以解决波长域中的冲突。这种结构可以提供完全光方式的交换IP数据分组。
进一步需要一种光IP交换路由器结构具有与以前的这种结构相比减少元件要求和减少的物理尺寸。
本发明提供一种IP交换系统和方法，其基本上消除或减少了与以前开发的用于跨网络交换光数据分组的系统和方法有关的缺点和问题。
更特别地，本发明提供了一种IP交换方法和系统用于完全光域内的交换数据分组。本发明的方法包括步骤：在光交换上接收多个数据分组并且提取每个数据分组的报头信息用于控制单元上的处理。该数据分组可以在多个多路分解器上分路并且每个数据分组分配给不同的内部波长。本发明的方法可以基于当前输出状态将每个数据分组路由到一个或几个延迟缓冲器。数据分组从延迟缓冲器组合为一个单一输出并且广播给多个输出信道。本发明的方法可以选择一个或几个数据分组输出通过至少输出信道之一并且可以利用可调谐波长转换器将所选择数据分组的分配内部波长转换为它们原有波长。所选择数据分组可以被多路复用到一起在输出波分复用(WDM)光纤上传输。
本发明可以具有快速数据分组交换能力的光IP交换路由器结构提供一种重要技术优点。
本发明光IP交换路由器结构的进一步优点是可以直接将每个端口移植到WDM输入/输出上。
本发明光IP交换路由器结构的进一步优点是其包括交换层上的广播和联播功能的能力。
本发明光IP交换路由器结构的进一步优点是其可以组合光交换与光波长转换器以改善光网络的灵活性和通量。
本发明光IP交换路由器结构的进一步优点是在交换输入和交换输出两者上利用WDM以提供核心数据网络节点之间数据分组交换的全光域灵活性的能力。
本发明光IP交换路由器结构提供在交换输入上组合快速SOA门电路和波长转换器的技术优点以解决波长域中的冲突。
本发明光IP交换路由器结构的进一步优点是减少了元件要求，与以前的这种结构相比可以减少交换路由器物理尺寸。
【附图说明】
为更完整地理解本发明和其优点，下面结合附图描述本发明，其中相同的参考号码表示相同的特征：
图1是结合了本发明光IP交换路由器结构实施例的一种IP交换路由器方框图；
图2a和2b是将广播/联播功能分开的本发明实施例的方框图；和
图3是本发明空分交换机18的特写方框图。
【具体实施方式】
在图中说明了本发明的优选实施例，相同的号码用于表示各种图中相同和对应的元件。
图1表示本发明IP数据分组交换的光IP交换路由器结构的实施例。光交换10具有1到N个输入WDM光纤12，其中N是数值仅仅受尺寸和技术限制所限的任意数，如同下面更详细描述的。输入WDM光纤12可以携带光载荷数据位和数据分组报头信息组成的数据分组。报头信息可以通过控制单元20提取和电处理。数据分组的剩余部分可以完全光形式通过光交换10并且从光交换10输出到N输出WDM光纤48之一。控制单元20可以指引光交换10的各种元件工作以保证IP数据分组被路由到正确输出。控制单元20可以通过更新输入波长转换器16、空分交换18、输入SOA22、输出SOA42和输出波长转换器44的控制信息执行该功能。
输入WDM光纤12可以包含多个数据分组，当它们到达输入多路分解器14时每个数据分组具有不同波长。光交换10可以具有从1到N个输入多路分解器，每个对应1到N个WDM光纤12的每个。输入多路分解器14分离出到达WDM光纤12上的多个波长的数据分组并且可以沿波长光纤15将每个各个波长信号(数据分组)传递到输入波长转换器16。入局数据分组可以因此在输入上被多路分路给光交换10并且具有所分配的不同内部波长。
每个入局数据分组通过输入波长转换器16可以分配到不同波长。每个输入WDM光纤12可以携带分配给入局数据分组的最多n个波长，其中n是由可使用交换技术确定的任意数。因为最多有N个WDM光纤12并且每个WDM光纤12可以具有最多n个分配的波长，所以可能波长的总数是N×n。现在，每个输入WDM光纤12可以携带最多32个波长。可是，本发明的光IP交换路由器结构可升级到更大波长数量。
在图1所示的本发明实施例中，输入波长转换器16是可调谐波长转换器。可是，输入波长转换器16也可以是固定波长转换器。当输入波长转换器16是固定时，特定波长转换器16输出的每个数据分组的波长可以是固定波长(分配)。这提供了在相同光纤上携带所有具有特定波长的数据分组的能力(即，相同光纤总是携带相同波长数据分组)。通过利用固定波长转换器16，有可能避免使用来自控制单元20的控制数据控制波长转换器16，因为给定的固定波长转换器16将数据分组只转换为单一波长。可是，尽管需要控制信号，可调谐波长转换器可以提供比固定波长转换器更扩展的能力和更大灵活性。
图1的可调谐输入波长转换器16可以将沿波长光纤15的入局数据分组波长转换为任何内部波长(当到达可调谐波长转换器16时，包括与数据分组具有的波长相同的波长)。波长转换可以执行以避免当两个或几个数据分组指定为相同输出时可能存在的冲突。如果两个或几个波长光纤15的每个携带输出目的相同的数据分组(即，每个数据分组具有相同的初始波长)，当数据分组被路由到所希望的输出WDM光纤48时有可能出现冲突，有可能丢失数据。为避免冲突，根据控制单元20的指示，一个或几个可调谐波长转换器16将相同波长数据分组转换为不同的未使用的波长。
因为所有数据分组不论到达哪个输入WDM可以沿相同路径通过光交换10发送，所以数据分组之间的冲突可能出现。在数据分组被最终路由到各自输出之前，可能与具有相同波长的数据分组冲突。如果到达时两个或几个数据分组具有相同波长，可调谐输入波长转换器16至少转换一个数据分组以避免冲突。因此，具有相同初始波长的两个或几个数据分组可以被路由到相同交换输出而不冲突，因为至少一个数据分组的波长可以转换为不同的不冲突的波长。
控制单元20提供通过控制信号给输入波长转换器16以控制数据分组波长的转换。尽管光交换10是光交换结构，单独的电子线路层可以用于控制光交换10。控制单元20可以根据从携带在N个WDM输入光纤12上的每个数据分组中提取的报头信息提供控制信息。
在数据分组到达输入多路分解器14之前，报头信息可以从每个数据分组中提取。报头信息通过输入光电转换器50被传递到控制单元20，该转换器50将报头信息从光转换为电形式。控制单元20可以根据所提取的报头信息确定在每个输入WDM光纤12中使用的什么波长。控制单元20可以提供控制信号给光交换10以根据它们的报头信息路由和/或转换数据分组载荷的波长，以便每个数据分组载荷到达其希望的交换输出而不冲突或丢失/误传数据。如果在两个或几个数据分组载荷存在重叠/冲突的可能性，控制单元20可以跟踪每个数据分组波长以便不使转换出现避免一个冲突而引起另一个冲突。数据分组波长可以转换为当前空闲的波长。
在输入波长转换器16的输出，每个数据分组载荷可以具有不同的波长，即使一个或几个数据分组载荷将到相同的光交换10。在大量入局数据分组具有相同波长并且将到相同交换输出的情况下，简单的波长转换不足以避免冲突。为避免冲突，光交换10也可以包括在一个或几个将到相同交换输出的数据分组之间插入适当延迟的延迟缓冲器32。延迟缓冲器32可以是光纤延迟线(FDL)缓冲器。
不同于现有技术的电子交换路由器，本发明可以不用用于每个进入光交换10的数据分组输入光纤的专用延迟缓冲器而工作，并且可以因此避免额外成本和现有技术这种系统的降低的速度。现有技术电子交换系统需要对每个进入交换路由器信道(波长)的光电信号转换。这些现有技术系统可以提取和处理报头信息以路由数据分组。但是这样做它们必须将整个数据分组转换为电形式并且临时存储该数据分组载荷，同时处理报头信息。这成本高和速度慢，因为它需要对每个波长单独的存储缓冲器以存储数据分组载荷同时读取报头信息。
因为最小数据分组尺寸通常固定，随数据传输速度增加例如从当今最普通的速度(每秒155兆字节)到当前可能的每秒2.5吉字节或10吉字节，交换路由器必须处理每个单独数据分组的时间减少。执行整个数据分组光电转换的现有技术方法当传输速度增加时由于现有技术交换和路由器数据处理速度的极限而变得很成问题。另外，光电转换受限制，其中各个数据分组必须同步以便在对光交换10的输出上再生。
本发明的光IP交换路由器结构通过在每个输入WDM光纤12上抽取单一信道(波长)可以避免这些问题。另外，除了报头信息提取(控制信息提取)，整个处理完全是光学的。此外，当与整个数据分组提取比较时提取报头信息需要处理较少数据。本发明允许多个数据分组载荷一起以光形式处理。这可以避免利用当前交换技术可能需要的快得多的速度。本发明例如可以以超过40吉比特通量处理数据。本发明的光IP交换路由器结构也是透明的，意味着光交换10可以独立于数据传输速率工作。
在光交换10的输出上所提取的报头信息与各自的数据分组载荷再次组合。在控制单元20输出的电光转换器60可以将报头信息转换返回到与有关数据分组载荷再次合并的光形式。本发明因此可以减少现有技术(每个波长一个转换)的光电转换(和相反转换)为仅仅对每个输入WDM光纤12到光交换10的单一转换。
数据分组载荷(每个具有不同波长)可以从输入波长转换器16传递到1到N个光空分交换机18之一。光空分交换机18(每个输入WDM光纤12一个)类似电空分交换机，但是完全在光域上工作。光空分交换机18在图1中表示为n×n个空分交换机，但是它们可以成按比例适合任何交换机结构。如图1所示的n×n个空分交换机将每个入局信号分路成为n个与入局信号相同的信号。例如，三乘三，四乘四，五乘五(等等)的空分交换机可以将每个入局信号分路成为三个，四个和五个单独信号(等)，如同该示例那样。
输入分路器22在光空分交换机18内分路入局信号。光空分交换机18每个具有多达n个输入分路器，对应每个输入WDM光纤12上携带的n个波长。输入分路器22可以将一个入局信号分路成为由光空分交换机18所需要的许多分量信号(例如，对于n×n光空分交换机18的分路成为两个信号)。一旦分路，每个信号可以传递到一个输入半导体光放大器门电路(SOA)24。
每个输入SOA24象一个开关，当“开”时可以传递信号而“关”时可以阻止信号传递。输入SOA24可以由来自控制单元20的输入信号控制。每个输入SOA24可以具有驱动器控制其操作。例如，如果通过输入SOA24的电流是一个值(例如200毫安)，输入SOA24可以变成透明并且传递入局信号。另外，如果通过输入SOA24的电流是比较小值(例如50毫安)，输入SOA24变成阻止并且吸收光信号，防止传输。输入SOA24可以提供快速数据分组交换的能力。
基于40字节数据分组(IP格式中最小数据分组)和每秒10吉比特传输速率，在数据分组之间门电路在开和关之间改变状态的时间只有大约五到十纳秒。为提供快速数据分组交换，例如输入SOA24，必须在五到十纳秒之间改变。输入SOA24现在可以实现快速数据分组交换。
在快速数据分组交换中可以使用缓冲器以避免可能具有相同光交换10输出目的的入局数据分组冲突。如上所述，甚至在已经由输入波长转换器16已经分解的入局数据分组之间也可能出现冲突。到相同交换输出的两个或几个数据分组，即使它们被分配了不同波长，也可以同时到达光交换10并且因此仍然有可能冲突。为避免可能的冲突，光交换10可以指导一个或几个数据分组在一个或几个延迟缓冲器32中延迟不同级。具有快速数据分组交换能力输入SOA24可以用于指导入局数据分组到不同延迟缓冲器32。
被指定了数据分组载荷延的迟缓冲器32确定插入数据分组中的延迟量。如图1所示，输入SOA24的输出可以传递给1到B个输入耦合器26的任何一个。输入耦合器26可以将所有如局数据分组一起耦合到需要相同延迟量的光空分交换机18。输入耦合器26可以发送耦合的信号给适当的延迟缓冲器32。
光交换10可以具有1到B个延迟缓冲器32。因此,每个光空分交换机18可以提取多到n个输入数据分组载荷作为输入并且输出多达B个耦合的信号去延迟。在n和B之间没有特别关系。数值B可以由光交换机10希望的性能来确定。例如，如果数据通量是每秒10000数据分组和所希望的最大可接受损失是每秒一个数据分组，则B可以等于例如对应十个可能的延迟级的十。如果每秒10000数据分组中可以接受每秒十个数据分组的损失，则B可以等于单一延迟缓冲器(即，B＝1)。
输入耦合器26传递需要相同延迟级的耦合数据分组到缓冲器耦合器28。缓冲器耦合器28可以将来自需要相同延迟量的N个光空分交换机18每个的数据分组耦合到一起，并且传递耦合的数据分组给适当的延迟缓冲器32。缓冲器耦合器28可以与作为输入耦合器26的技术相同，尽管大小可能不同。这是因为输入耦合器26可以对应每个输入WDM光纤12的n个波长的多达n个数据分组信号，可是必须能够耦合等于输入WDM光纤12数量N的数据分组输入，因为每个缓冲器耦合器28接收来自每个光空分交换机18的单一信号。
光交换10可以具有等于B数量的延迟缓冲器32。延迟缓冲器32可以按比例为任何数量，但受元件成本限制。这是因为增加延迟缓冲器32的数量，也增加所需要的输入SOA24的数量。如上所述，可以根据光交换10所需要的性能级确定延迟缓冲器32的数量(B值)。延迟缓冲器32可以提供增加的延迟级，具有为零延迟的第一延迟级。每个随后的延迟缓冲器32可以插入一个增加的延迟级单位，其中延迟级单位可以是数据分组长度的平均值。
光交换10可以具有与缓冲器耦合器28和输入耦合器26相同数量的延迟缓冲器32，因为缓冲器耦合器28和输入耦合器26的功能是指定需要相同延迟级的数据分组到适当的延迟缓冲器32。例如，如果64个波长进入光空分交换机18和B等于五(即由五个输入耦合器26，五个缓冲器耦合器28和五级延迟缓冲器32级)，则每个光空分交换机18有五个输入。如上所述，每个不同波长的入局数据分组可以由输入分路器22分路成为五个相同信号，五个信号的每个需要一个输入SOA24。光交换10的结构可以因此很快按比例放大到非常大的元件数量，因为所需要的输入SOA24数量等于(n×B)。
一旦延迟缓冲器32将适当延迟级插入来自输入WDM光纤12的每个数据分组中，所有数据分组(可能(nxN)个不同波长)可以被缓冲器输出耦合器34一起耦合成为组合信号39。组合信号39沿组合光纤69从缓冲器输出耦合器34耦合到输出分路器36。输出分路器36可以将组合信号39分路成为在各自不同波长上的其成分数据分组，并且传递数据分组给N个输出光纤38之一。
来自输出耦合器34的组合信号39可以携带所有数据到所有光交换10’的输出(每个波长数据分组)。缓冲器输出耦合器34可以组合在给定时间准备传递给各自输出的所有数据分组。例如，如果输入数据分组1在时间t＝0到达光交换10，输入数据分组2在时间t＝1到达和输入数据分组3在时间t＝2到达，则如果输入数据分组1被延迟两个延迟递增而输入数据分组2延迟一个延迟递增和输入数据分组3一点都不延迟，所有三个数据分组将在相同时间到达缓冲器输出耦合器34。缓冲器输出耦合器34可以将所有三个数据分组耦合成为组合信号39并且传递组合信号39给输出分路器36。
将所有数据分组组合成为沿组合光纤69的单一组合信号39的一个原因是，在不同输入WDM光纤12上到达的信息需要在光交换10的输出上为组合形式，沿一个或几个不同输入WDM光纤48。缓冲器输出耦合器34可以通过将所有数据分组输出耦合成为组合信号39而提供该功能。组合信号39可以沿可能不同参数和沿并非数据分组原来进入光交换10的不同输出WDM光纤48分路。沿不同输入WDM光纤12到达光交换10的信息(数据分组)因此可以适当延迟并且来自两个或几个输入WDM光纤12上被重新组合的信息可以组合成为单一输出WDM光纤48。
组合所有输入数据分组成为单一组合光纤69的另一个优点是，不论波长如何，可以通过联播/广播功能，IP语音，视频点播。本发明的光IP交换路由器结构可以提供这些功能，因为将进入光交换10的信息一起耦合成为组合光纤69允许光交换10中的每个选择性接收在组合光纤69上携带的全部或一部分信息。组合信号39不需要分别分配给每个交换输出，而是可以每个交换输出可以抽头的信源作用。组合信号39的所有或一部分因此可以路由到任何或所有交换输出。
组合信号39可以被缓冲器输出耦合器34传递给输出分路器36，该分路器可以将组合信号39分路成为具有与组合信号39相同信息的N个单独信号并且每个在N个输出信道38上携带。输出信道38可以馈送到N个输出多路分路器40。每个输出多路分路器40可以因此接收所有进入光交换10的数据。
输出多路分路器40每个对应N个输出WDM光纤48的一个，可以分离出组合信号39内携带的不同波长。在多路分路器40的下游有多达(n×N)个单独光纤43，一个对应(n×N)个可能的不同数据分组波长的每个。在每个单独光纤43上可以有一个输出SOA42后面跟着输出波长转换器44。控制单元20可以用所讨论的输入SOA24相同的方式提供控制信号给输出SOA42以便特定波长可以被允许通过或可以被吸收。
允许通过输出SOA42的每个信号可以传递给一个输出波长转换器44。输出波长转换器44是可调谐波长转换器。输出波长转换器44执行与输入波长转换器16相同的功能并且可以转换特定数据分组的波长。特别是，输出波长转换器44可以将光交换10输出上的数据分组波长转换回到数据分组在光交换10输入上所具有的原来波长。在输出耦合器46上，由控制单元20选择选择出的所有波长通过输出SOA42组成特定输出WDM光纤48的信号可以组合和从光交换10沿输出WDM光纤48传递。
平均起来，进入输出多路分路器40的输入数量等于来自输出耦合器46的输出数量。可是，该数量在特定时间点可以改变，取决于输出SOA42允许通过的哪个波长和阻止哪个波长。如上所述，沿不同输入WDM光纤12到达光交换10的数据分组可以在光交换10上组合到一个或几个输出WDM光纤48上。例如，一个数据分组可以沿单一光纤(例如光纤1)到达光交换10和被分路和选择用于沿每个输出WDM光纤48的输出。这是联播功能数据分组的一个例子。
在现有技术的交换机结构中，在耦合器输出处可能出现瓶颈，例如缓冲器输出耦合器34，因为来自组合延迟缓冲器32的输出可以具有多达(n×N)个波长。当前交换技术只能够在单一光纤上总共32个波长，这限制了根据每个光纤的波长数量使用的输入WDM光纤12的数量。可是在图1所示的本发明实施例中，光交换10可以潜在处理每个内部光纤上的256个波长。因此，如果每个输入WDM光纤12可以处理32个波长(n)，则N可以等于八(即可以有八个WDM光纤12)。另外，本发明的光IP交换路由器结构因为对传输速率透明，可以按比例放大到每秒大约五到六兆兆比特。本发明的容量因此取决于和受限制于输入WDM光纤12和输出WDM光纤48的容量。可是，即使有每个光纤32个波长的限制，输入WDM光纤12的数量可以利用本发明而增加。
图2a和2b表示本发明光IP交换路由器结构的另一个实施例。图2a和2b的实施例执行图1所示本发明实施例相同的功能。可是，图2a和2b的实施例具有减少的元件要求。图2a和2b所示的本发明实施例可以在光交换10输入上分配单独波长给联播和广播功能。与图1的实施例相比可以使用更少数量的输出SOA42。另外，可调谐输出波长转换器44的数量可以同样减少。
因为不总是需要广播和联播功能，图2a和2b所示本发明实施例的光IP交换路由器结构可以分配特定波长给这些功能。图2a和2b的实施例与图1的实施例相比限制了广播和联播功能，因为不能沿所有光纤路由所有数据分组。广播和联播功能反而根据单播数据分组被分离到输出信道(在输出耦合器46之前)。可是，这可以由元件成本降低来弥补。专用信道可以分配给广播和联播数据分组，因为在给定时间内通过光交换10传输的总数据中只有大约10％到20％是广播和联播数据。
图2a和2b所示的本发明实施例到缓冲器输出耦合器34为止基本上与图1所示的实施例相同。一个例外是图2a和2b所示实施例中输入波长转换器16必须是可调谐波长转换器。另外，图2a和2b所示实施例一般需要比图1实施例更多的可使用波长。这些额外波长在图2a和2b中标记为λx+1到λx+m，其中m是选择满足广播和联播功能数据通量要求的任意数。光交换10上携带的波长总数量所以是(N×n)＋(m)。
在缓冲器输出耦合器34的下游图2a和2b所示实施例与图1的实施例有几个不同点。沿输入WDM光纤12到达输入多路分路器14的数据分组可以用图1所讨论的方式沿波长光纤15发送到输入波长转换器16。可是，图2a和2b的输入波长转换器16实现分配一组波长给正常(单播)IP数据分组的额外功能，和分配不同组波长给广播和联播功能数据分组。
到达可调谐波长转换器16的数据分组可以因此根据它们希望的光交换10输出分配到一个波长。这可以通过只分配某些不同内部波长给每个输出WDM光纤48实现。当数据分组到达特定输出WDM光纤48的所希望光交换10时，该输出WDM光纤48之外的波长组之一可以分配给该数据分组。如果相同输出WDM光纤的随后数据分组到达光交换10，该输出WDM光纤48之外的另一个空闲波长组可以分配给随后数据分组，等等。其他方面，图2a和2b所示的本发明光交换10实施例的工作与图1所示光交换10实施例所描述的相同。
输出多路分路器40可以指导每个数据分组(波长)到适当的输出WDM光纤48。控制单元20可以通过控制信号给这些数据业务路由功能以此方式，根据数据分组类型(例如，是否是单播或联播/广播数据分组)数据分组可以转换为不同波长组，例如单播在1到Nxn而联播从x到x＋m，而路由到特定输出WDM光纤48上。一组波长可以留出用于单播教据分组，根据单播数据分组所希望的输出WDM光纤48。类似地，另一个不同波长组可以保留用于联播/广播业务。总波长数量是(Nxn)＋(m)，其中(N×n)个波长用于单播业务而(m)个波长用于联播/广播业务。例如，为单播业务，第一输出WDM光纤48可以分配波长1到n，第二输出WDM光纤48可以分配波长(n＋1)到(2×n)，等等，直到第N个输出WDM光纤48。第N个输出WDM光纤48可以分配波长[(N－1)×(n＋1)]到(N×n)。
因此光交换10输出矩阵可以制造得非常简单和避免使用另外的输出SOA 42和输出可调谐波长转换器44用于单播业务的处理。对于联播/广播数据分组，x和(x＋m)之间的波长可以分配给数据分组和数据分组以类似图1实施例所讨论的方式广播到所有输出WDM光纤48。
图2a和2b也可以包括输出分路器36下游的多达N个子分路器90。子分路器90可以将组合信号39(该信号可以包括另外波长λx+1到λx+m)分路成为两个信号，一个到单播多路分路器70，另一个到广播多路分路器72。单播多路分路器70可以从组合信号90中分离出所有单播波长并且将它们传递给固定输出波长转换器80。类似地，广播多路分路器72可以滤出广播/联播数据分组波长并且传递各自数据分组到输出SOA42。
单播数据分组因此可以根据它们的分配波长直接发送到它们所希望的输出WDM光纤48。每个输出WDM光纤48具有其分配波长，该波长是允许通过各自单播多路分路器70的唯一波长。从固定输出波长转换器80输出的数据分组可以通过输出耦合器46耦合到一起并且作为沿它们各自输出WDM光纤48的光交换10的输出传输。控制单元20不需要提供输入给光交换10的输出部分来控制单播数据分组的路由，因为它们在光交换10的输入上已经预先选择到特定输出WDM光纤48。通过单播多路分路器70的工作单播数据分组可以自动路由。单播多路分路器70和广播多路分路器72可以是只允许某个波长通过的宽带滤波器。
图2a和2b的输出SOA42和输出可调谐波长转换器44执行与图1所示的本发明实施例相同的功能。控制单元20可以相同地提供控制信号输入给输出SOA42和输出波长转换器44以便控制哪个广播/联播数据分组被允许通过输出SOA42。允许通过SOA42的广播/联播数据分组可以使它们的波长由输出可调谐波长转换器44转换，以避免针对图1所讨论的相同方式的冲突。允许通过输出SOA42的数据分组可以被广播到每个输出WDM光纤48。
图1和图2a和2b所示的本发明实施例两者都可以提供互联网业务的透明的光数据分组交换。它们两个也可以提供交换层上的联播和广播功能。每个实施例的光交换10的有源器件可以每次处理一个波长以减少信道中的串话。
图3是图1和图2a和2b所示本发明光空分交换机18的特写方框图。波长光纤15进入光空分交换机18并且前进通过输入分路器22，输入SOA42，和输出耦合器26，如同图1部分所讨论的。光空分交换机18的工作可以由前面讨论的控制单元20控制。
尽管在此参照说明性实施例详细描述了本发明，应当理解说明书仅仅是以举例方式而不是以限制方式构成。应当进一步理解，本发明实施例细节的改变和本发明的另外实施例对于参考了该说明书的本领域普通技术人员是显而易见的。注意，所有这种改变和另外的实施例都在下面要求的本发明精神和实质范围内。