CN100525163C - 波分复用光交换系统 - Google Patents

Abstract

提出了一种与光网络的多个节点连接，并且支持节点间通信的波分复用光交换系统。该光交换系统包括：波分解复用单元，用于解复用从多个节点中的每一个中接收到的光信号，并且将这些信道作为具有不同波长的信道输出；路由单元，用于依据目的地来分类信道；固定波长转换单元，用于将分类后的信道转换为依据对应的起始位置分配的单一波长；波分复用单元，用于依据目的地收集转换波长后的信道，然后将这些信道作为复用的光信号输出。

Description

波分复用光交换系统

技术领域

本发明涉及一种具有多个节点的光网络，更具体地说，涉及一种在光网络中使用的光交换系统，以支持节点之间的通信。

背景技术

为了克服传统电交换系统在速度和容量上的限制，已经开发了光交换系统以交换诸如IP分组和以太网帧之类的数据流量。

由于因特网用户的爆炸性的增长，希望将来数据流量将达到Tb/s(太比特/秒)到几十Tb/s。为了实现这个目的，根据密集波分复用(DWDM)方式构建了传输网络。然而，仍然有根据电交换系统构建的交换网络，这些交换网络不容易与DWDM光交换网络匹配。由于在电子元件的处理速度等上的限制，电交换系统的交换容量局限于几百Gb/s(吉比特/秒)或者更少。此外，电交换系统不仅电转换和处理被丢弃的数据，而且电转换和处理通过的数据流量。因此，硬件变得更大和更复杂。为了解决这个问题，已经使用了OPDM(光分出/插入复用器)，但是，因为在突发的数据流量的环境中不能有效地使用光信号的带宽而限制了OPDM。

因此，为了克服传统电交换系统在速度和容量上的限制，并且最大地利用光信号的带宽，已经研究了光交换系统，该系统在全光领域，按照光分组、突发(burst)或者帧来交换光信号，而不用电转换光信号。目前提出的光交换系统的一个实例是广播和选择模式交换系统，该系统通过使用光束分路器和光栅开关执行交换功能，然后使用多个光纤延迟线延迟光帧来解决光帧之间的碰撞问题。

还已经提出了波长路由方式系统，该系统通过使用高速可变波长转换器和AWG(阵列波导光栅)，依据AWG路由表转换输入光帧的波长，来执行交换功能。这要通过额外使用高速波长转换器、光延迟线和波分复用器/解复用器来解决碰撞问题。提出的光交换系统的大多数采用高速可变波长转换器，以便实现光分组、突变等的交换功能和反碰撞功能。

上述系统的波长转换速度仅为几百μs到几千μs。因此，这些系统不适合于需要在几ns到几十ns范围内的交换速度的光交换系统。已经报道了具有几ns的波长转换速度的可变波长转换器。然而，因为它的波长具有受到限制的可变的宽度，并且需要几十μs或者更多的时间来稳定波长的实际变化，所以在将这样的可变波长转换器应用到光交换系统时存在基本的限制。还存在由于传统的该系统需要许多可变波长转换器，所以这些系统的硬件变得非常复杂的问题。当需要扩容光交换网络时，需要增加某些波长，或者增加输入和输出链路的数量。然而，目前提出的系统还展示了在基于增加波长、增加输入和输出链路的可扩展性上的限制。因此，这些系统在满足网络所需要的增加容量上存在缺陷。此外，为了避免光数据的碰撞，需要大量的光纤延迟线，从而当需要扩展光缓冲器的容量时，进一步增加了在光缓冲器的扩展中的复杂性而且显示了缺陷。另外，因为大多数的传统系统采用集中式系统，存在光交换系统的控制非常复杂的问题。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种光交换系统，该系统不采用可变波长转换器，从而降低硬件的复杂性，并且克服可变波长转换器的交换速度的基本限制。

本发明的另一方面是提供一种光交换系统，该系统在需要增加光交换网络的容量时，允许增加波长的数量和输入与输出链路的数量，而且保持光交换系统的现有内部结构。

本发明的另一方面是提供一种光交换系统，该系统可以解决光分组、突发或者帧之间的碰撞问题，并且在该系统中，可以很容易地执行光突发的扩展。

此外，本发明的另一方面是提供一种光交换系统，其中，可以简化该系统的控制方法，并且降低该系统的复杂性。

还有，本发明的另一方面是提供一种与光网络的多个节点连接，并且支持节点间的通信的波分复用光交换系统，该光交换系统包括：波分解复用单元，用于解复用从多个节点的每一个接收到的光信号，并且获取光信号的处于不同波长带处的信道；路由单元，用于依据目的地来分类信道；固定波长转换单元，将分类后的信道转换为处于单一波长带处的信道，依据对应的起始位置来分配单一的波长；以及波分复用单元，用于依据目的地收集处于单一波长带处的信道，然后输出复用后的光信号；所述路由单元包括：分支单元，用于部分地分支信道中的每一个，并且输出分支后的信道；交换单元，用于依据控制信号，将每个信道交换到与它的目的地连接的路由；以及控制器，用于从分支信道的每一个接收目的地，并且输出控制信道以使每个信道前往它自己的目的地。

本发明还提出了一种与光网络的多个节点连接，并且支持节点间通信的波分复用光交换系统，该光交换系统包括：与多个节点一对一连接的多个波分解复用器，解复用器中的每一个解复用从连接的节点接收到的光信号，并且获取光信号的处于不同波长带处的信道；与多个波分解复用器一对一连接的多个交换块，交换块中的每一个依据目的地来分类输入的信道；与多个交换块一对一连接的多个固定波长转换器阵列，转换器中的每一个将从对应的交换块输入的信道的波长，转换为分配给起始位置的波长；以及与多个节点一对一连接的多个波分复用器，复用器的每一个收集去往连接的节点的转换波长后的信道，并且将收集到的信道作为复用后的光信号来输出；交换块中的每一个包括：多个第一分路器，从连接的解复用器中向这些分路器输入处于不同波长带处的信道，分路器中的每一个分路输入的信道，并且输出分路后的信道；与多个第一分路器一对一连接的多个半导体光放大器(SOA)门阵列，其中，SOA门阵列中的每一个依据控制信号，接通一个SOA，并且每个SOA分配有与该SOA连接的目的地；以及多个缓冲器，缓冲器中的每一个分配有与该缓冲器连接的目的地，缓冲器中的每一个按照时间顺序，来排列指向分配的目的地的信道。

附图说明

从结合附图所采用的以下详细描述中，本发明的以上特征和优点将变得更加明显，

图1显示具有依据本发明的波分复用光交换系统的光网络的总体结构；

图2是显示图1所示的光交换系统的总体结构；

图3显示图1所示的交换块的其中之一的内部结构；

图4到6是说明图3所示的交换块的操作的图；

图7显示图3所示的缓冲器的其中之一的内部结构；

图8到15是说明图2所示的光交换系统的图；

图16到17是说明图7所示的缓冲器的操作的图；

图18到20是说明图2所示的光交换系统的波长可扩展性的图；

图21到23是说明图2所示的光交换系统的链路可扩展性的图；以及

图24是说明图7所示的缓冲器的可扩展性的图。

具体实施方式

在下文中，参考附图将详细描述本发明的优选实施例。出于阐明和简化的目的，由于可能使本发明的主题更不清楚，将忽略包括的已知功能和配置的详细描述。

图1是显示具有依据本发明的波分复用光交换系统的光网络的图。该光网络包括：四个节点111到114、支持节点111到114之间通信的光交换系统200。

图2是显示图1所示的光交换系统的图。传输到光网络上的光信号由具有不同波长的四个信道λ1到λ4组成。该光交换系统包括：波分解复用单元210、路由单元220、固定波长转换单元260、以及波分复用单元270。

波分解复用单元210用于解复用从节点111到114的每一个节点接收到的信号，并且将这些信号作为四个信道λ1到λ4来输出。波分解复用单元210包括：与节点111到114一对一连接的四个波分解复用器211到214。波分解复用器211到214中的每一个解复用，分别从与其连接的节点111到114中输入的光信号，并且输出具有不同波长的四个信道λ1到λ4。可以将A1×4阵列波导光栅用于波分解复用器211到214。

路由单元220用于依据目的地来分类解复用的信道，它包括：分支(branch)单元230、交换单元250和控制器240。

分支单元230用于部分地分支每个信道，并且输出部分分支后的信道。分支单元230包括四个耦合器231到234。四个耦合器231到234与波分复用解复用器211到214一对一连接。耦合器231到234中的每一个分支从对应的波分解复用器211到214输入的信道，并且将分支后的信道输出到控制器240。

交换单元250用于依据控制信号，将每个信道交换到与目的地连接的路由。交换单元250包括：四个交换块251到254。交换块251到254与四个波分复用器211到214一对一连接。交换块251到254中的每一个用于依据控制信号，来交换每个输入信道的路由。举例来说，如果输入信道要去往第二节点112，对应的交换块将正在输出的信道交换到与第二节点112连接的路由。

控制器240从每个分支后的信道中，确定对应的目的地，并且输出控制信号，以使每个信道能够前行到它自身的目的地。也就是说，控制器240从每个输入信道的报头中，读取地址信息和QoS(服务质量)信息，以便控制对应的交换块251到254。

图3显示图2所示的交换块251到254的其中之一的内部结构。交换块251到254中的每一个包括：第一分路单元310、第一选择单元320、以及缓冲单元330。

如所示，第一分路单元310用于均匀地将每个输入信道分路为四个，并且输出分路后的信道。第一分路单元310包括：四个分路器(splitter)311到314。向这四个分路器311到314中的每一个，输入不同波长的信道，并且分路器311到314中的每一个将输入信道分路为四个，然后输出分路后的信道。

第一选择单元320用于依据控制信号，从每个信道的多个分路后的光束中，输出前往对应的目的地的一个或者多个光束。第一选择单元320包括：四个SOA门阵列(半导体光放大器门阵列)321到324。SOA门阵列321到324与分路器311到314一对一连接。SOA门阵列321到324中的每一个包括：四个用于接通/切断的高速开关SOA1到SOA4。当将控制信号输出到SOA门阵列321到324中的每一个时，通过接通在构成门阵列321到324中的对应的一个的、四个SOA即SOA1到SOA4中的一个SOA，控制器240控制输入信道以使之能够被指向它自己的目的地。

缓冲单元330用于依据时间顺序，排列从第一选择单元320中输出的信道，并且将这些信道指向相同的目的地。缓冲单元330包括：四个缓冲器331到334。第一缓冲器331与第一SOA的SOA1连接，第二缓冲器332与第二SOA的SOA2连接，第三缓冲器333与第三SOA的SOA3连接，以及第四缓冲器334与第四SOA的SOA4连接。缓冲器331到334中的每一个用于重新排列信号的信号的输出顺序，以防止信号在输出端互相碰撞。

图4到图6是说明图3所示的交换块251到254的操作的图。图4显示正被输入第一分路单元310的四个信道。图5显示正被输入缓冲单元330的四个信道。图6显示正从缓冲单元330输出的四个信道。将四个信道λ1到λ4输入交换块251到254，其中第一和第二信道λ1和λ2去往第一节点111，第三信道λ3去往第二节点112，以及第四信道λ4去往第三节点113。控制器240读取每个信道的地址信息。然后控制器240接通第一SOA门阵列321的SOA1，以便将第一信道λ1输出到第一缓冲器331；接通第二SOA门阵列322的SOA1，以便将第二信道λ2输出到第一缓冲器331；接通第三SOA门阵列323的SOA2，以便将第三信道λ3输出到第二缓冲器332；以及接通第四SOA门阵列324的SOA3，以便将第四信道λ4输出到第三缓冲器333。

图7显示图3所示的缓冲器331到334的其中之一的内部结构。缓冲器331到334中的每一个包括：辅助交换单元410、第二分路单元420、第二选择单元430、第一延迟单元440、以及第二合成器(combiner)单元470。

如下所述，辅助交换单元410用于帮助扩展缓冲器331到334。辅助交换单元410包括四个开关411到414。向开关411到414输入具有不同波长的四个信道。开关411到414的每一个照原样传送输入信道。可以由具有一个输入端和两个输出端的1×2开关形成开关411到414。

第二分路单元420用于平均分路这些信道，其中，这些信道中的每一个指向相同的目的地，并且输出分路后的信道。第二分路单元420包括四个分路器421到424。分路器421到424与开关411到414一对一连接，并且向分路器中的每一个输入不同波长的信道。分路器421到424的每一个平均分路输入信道，然后输出分路后的信道。

第二选择单元430用于依据控制信号，输出在每个信道分路后的光束中的具有分配的时延的一个或者多个光束。第二选择单元包括：四个SOA门阵列431到434。SOA门阵列431到434与分路器421到424一对一连接。SOA门阵列431到434中的每一个包括：用于接通/切断的高速开关的四个SOA：SOA1到SOA4。当将控制信号输出到SOA选通阵列431到434中的每一个时，通过接通在构成门阵列431到434中对应的一个的、四个SOA即SOA1到SOA4之中的一个SOA，来控制每个输入信道以使之按照分配的时间延迟。控制单元240输出控制信号，以使指向相同目的地的信道连续展开为具有至少T(大于0)的时间间隔，从而不会变得重叠。

第一延迟单元440用于按照分配的时间，延迟从第二选择单元430输出的每个信道，并且输出延迟后的信道。第一延迟单元包括：第一合成器单元460、第一延迟路由单元460。第一合成器单元450包括四个合成器451到454，该第一合成器单元用于收集并且输出来自SOA门阵列431到434的不同波长的信道。第一合成器单元451与第一SOA的SOA1连接，第二合成器452与第二SOA的SOA2连接，第三合成器453与第三SOA的SOA3连接，以及第四合成器454与第四SOA的SOA4连接。延迟路由单元460包括第一到第四延迟线461到464，该延迟路由单元用于按照分配的时间来延迟输入的信道，并且输出延迟后的信道。具有时延时间0的第一延迟线461与第一合成器451连接。具有时延时间T的第二延迟线与第二合成器452连接。具有时延时间2T的第三延迟线463与第三合成器453连接。具有时延时间3T的第四延迟线464与第四合成器454连接。

第二合成器单元470收集并且输出，已经分别通过第一到第四延迟线461到464的第一到第四信道λ1到λ4。

图16和图17是说明图7所示的缓冲器331到334的操作的图。参考图16，将去往第一节点111的第一和第二信道λ1和λ2输入缓冲器。控制器240接通第一SOA门阵列431的SOA1，以使第一信道λ1按照延时0通过第一延迟线461；接通第二SOA门阵列432的SOA2，以使第二信道λ2通过第二延迟线462。图17显示从缓冲器331到334输出的第一和第二信道λ1和λ2。

再次参考图2，固定波长转换单元260，依据信道的起始位置将由路由单元220分类的信道的不同波长转换为对应的波长。固定波长转换单元260包括四个固定波长转换器(FWC)阵列261到264。FWC阵列261到264与交换块251到254一对一连接。也就是说，第一FWC阵列261将从第一交换块251输入的不同波长的四个信道，转换为具有相同波长的第一信道；第二FWC阵列262将从第二交换块252输入的具有不同波长的四个信道，转换为具有相同波长的第二信道；第三FWC阵列263将从第三交换块253输入的具有不同波长的四个信道，转换为具有相同波长的第三信道；第四FWC阵列264将从第四交换块254输入的具有不同波长的四个信道，转换为具有相同波长的四个信道。

如上所述，当通过固定波长转换单元260时，从第一节点111输入的四个信道λ1到λ4被转换为第一信道，并且无论它们具有的目的地地址是什么，将这四个信道指向对应的目的地。将从第二节点112输入的四个信道λ1到λ4转换为第二信道，并且将这四个信道指向对应的目的地。考虑一个目的地，因为将从周围的起始位置输出的这些信道转换使之具有不同的波长，然后将这些信道输入该目的地，所以这些信道将不会出现相互碰撞。因此，不需要单独的光纤延迟线。此外，可以与任何位置进行期望的连接，而且因为不用使用这种可以可变地改变信道的波长的可变波长转换器就可以解决碰撞的问题，从而避免波长可变转换器的不稳定性和时延。

举例来说，即使在从第一节点111输入的四个信道的所有光信号都去往第一节点111的最差的情况下，控制器240接通第一开关块251的SOA1以适合去往目的地。由第一缓冲器331的分路器421到424再将每个信道分路为四个。然后将每个信道通过具有时延0到3T的四个延迟线461到464，这样重新排列了再重叠时间区内的信道λ1到λ4。然后以固定时间间隔T按顺序排列四个信道λ1到λ4，再然后，在将这些信道通过第一FWC阵列261之后，将它们转换为第一信道λ1，然后将它们输出到作为目的地的第一节点111。在这种情况下，即使从任何其他节点的输入的一个或者多个信道去往第一节点111，这些信道经历相同的过程，并且被输入到对应的FWC阵列前面的第一节点111。然后在将这些信道转换为不同于指向第一节点的第一信道λ1的信道之后，输出这些信道。因此，这些信道的波长在目的地不会重叠，因而不将发生碰撞。

波分复用单元270用于依据目的地，分类并且收集在固定波长转换单元260中已波长转换的信道，然后将这些信道作为复用的光信号来输出。波分复用单元270包括四个波分复用器271到274。波分复用器271到274与节点111到114一对一连接。第一波分复用器271与四个FWC阵列261到264的FWC1连接；第二波分复用器272与FWC2连接；第三波分复用器273与FWC3连接；第四波分复用器274与FWC4连接。

图8到15是说明图2所示的光交换系统的操作的图。图8a显示正在从第一节点111输入的光信号，图8b显示从第二节点112输入的光信号。

图9显示正被输入第一交换块251的四个信道λ1到λ4，其中，第一信道λ1和第二信道λ2去往第一节点111；第三信道λ3去往第二节点112；第四信道λ4去往第三节点113。

图10显示正被输入第二交换块252的四个信道λ1到λ4，其中，第一信道λ1去往第一节点111；第二信道λ2去往第二节点112；第三信道λ3去往第三节点113；第四信道λ4去往第四节点114。

图11a显示正被输入第一FWC阵列261的FWC1的第一和第二信道λ1和λ2。图11b显示正被输入第一FWC阵列261的FWC2的第三信道λ3。图11c显示正被输入第一FWC阵列261的FWC3的第四信道λ4。图11d显示没有信道正被输入第一FWC阵列261的FWC4。如从图中可以看到，将去往第一节点111的第一和第二信道λ1和λ2输入第一FWC：FWC1；将去往第二节点的第三信道λ3输入第二FWC：FWC2；将去往第三节点113的第四信道λ4输入第三FWC：FWC3。

图12a显示正被输入第二FWC阵列262的FWC1的第一信道λ1。图12b显示正被输入第二FWC阵列262的FWC2的第二信道λ2。图12C显示正被输入第二FWC阵列262的FWC3的第三信道λ3。图12d显示正被输入第二FWC阵列262的FWC4的第四信道λ4。如从图中可以看到，将去往第一节点111的第一信道λ1输入第一FWC：FWC1；将去往第二节点112的第二信道λ2输入第二FWC：FWC2；将去往第三节点113的第三信道λ3输入第三FWC：FWC3；将去往第四节点114的第四信道λ4输入第四FWC：FWC4。

图13a显示正在从第一FWC阵列261的FWC1输出的第一信道λ1。图13b显示正在从第一FWC阵列261的FWC2中输出的第一信道λ1。图13c显示正在从第一FWC阵列261的FWC3输出的第一信道λ1。图13d显示没有信道从第一FWC阵列261的FWC4输出。如从图中可以看到，在被波长转换为第一信道λ1后，将输入到第一FWC阵列261的四个信道λ1到λ2输出。

图14a显示正在从第二FWC阵列262的FWC1输出的第二信道λ2。图14b显示正在从第二FWC阵列262的FWC2输出的第二信道λ2。图14c显示正在从第二FWC阵列262的FWC3输出的第二信道λ2。图14d显示正在从第二FWC阵列262的FWC4输出的信道λ2。如从图中可以看到，在被波长转换为第二信道λ2后，将输入第二FWC阵列262的四个信道λ1到λ2输出。

图15a显示正在从第一波分复用器271输出的光信号。图15b显示正在从第二波分复用器272输出的光信号。图15c显示正在从第三波分复用器273输出的光信号。图15d显示正在从第四波分复用器274输出的光信号。如从图中可以看到，四个复用器271到274复用信道，然后输出被输入的一个或者多个信道。

到目前为止，对将节点的数量和波长的数量都同样固定为4的情况进行了描述。波长扩展和链路扩展是设计时要考虑的重要因素。因为即使对网络的需求增加，波长扩展和链路扩展仅仅通过增加一些元件而不改变现有的连接关系得以保持网络结构，所以当正在运行网络时，由于新增了节点，则需要增加波长的数量或者链路的数量。

图18到20是说明图2所示的光交换系统的波长扩展的图。通过给图2所示的光交换系统200额外地提供用于波长扩展的一些元件，构成图18到20所示的光交换系统200’。因此，在下文中，将忽略重复的描述，并且相同的参考符号用于系统的组成元件。

参考图18，波分解复用器211到214的每一个解复用从连接的节点输入的五个信道的光信号。因此，波分解复用器211到214的每一个输出具有不同波长的五个信道λ1到λ5。

参考图19，交换块251’到254’的每一个还包括第五分路器315和第五SOA选通阵列325，以便处理第五信道λ5。将第五信道λ5输入第五分路器315，第五分路器均匀地将第五信道λ5分路为四个，并且输出分路后的信道。第五SOA选通阵列325与第五分路器315连接。第五SOA选通阵列325包括四个SOA：SOA1到SOA4。控制器240向第五SOA选通阵列325输出控制信号，以便接通SOA的其中之一，从而控制第五信道指向它自己的目的地。

参考图20，缓冲器331到334的每一个还包括：第五开关415、第五分路器425、第五SOA选通阵列435，以便处理第五信道λ5。第五开关415照原样让输入的第五信道λ5通过。第五分路器425与第五开关415连接。第五分路器425均匀地将第五信道λ5分路为四个，并且输出分路后的信道。第五SOA选通阵列435包括四个SOA：SOA1到SOA4。控制器240将控制信号输出到第五SOA门阵列435，以便接通四个SOA：SOA1到SOA4中的一个SOA。这使输入信道分别通过具有时延0到3T的四个延迟线461到464中的一个。控制器240输出控制信号，以使指向相同目的地的信道连续展开以具有至少T(大于0)的时间间隔，从而不会重叠。

如上所述，可以意识到可以执行有效的路由而不需要重新排列节点之间的连接。也就是说，在图2和18所示的光交换系统200、200’中，保持节点之间的连接关系不变。

图21到23是说明图2所示的光交换系统的链路扩展的图。通过给光交换系统200额外地提供用于链路连接的组成元件，构成图21到23所示的光交换系统200”。因此，在下文中，将忽略重复的描述，并且相同的参考符号将用于相同的组成元件。

参考图21，光交换系统200”与五个节点111到115连接，并且支持节点间的通信。光交换系统200”还包括：与第五节点115连接的第五波分解复用器215、第五耦合器235、第五交换块255”、第五FWC：FWC5、第五FWC阵列265”、以及与第五节点115连接的第五波分复用器275。第五波分解复用器215解复用从与其连接的第五节点115输入的信道的光信号，从而输出具有不同波长的四个信道λ1到λ4。将第五耦合器235放在第五波分解复用器215和第五交换块255”之间，从而部分分路在第五波分复用器215和第五交换块255”之间前进的信道中的每一个。然后第五耦合器235输出分路后的信道。

参考图22，交换块251”到255”中的每一个还包括：第五SOA：SOA5、第五缓冲器335”。每个分路器311将输入的信道均匀分路为四个，并且输出分路后的信道。第四SOA门阵列321”到324”与分路器311到314一对一连接。SOA门阵列321”到324”中的每一个包括：五个SOA门阵列SOA1到SOA5。控制器240向第五SOA门325输出控制信号，从而使得构成第一到第五SOA门阵列321”到324”中的对应的一个的、五个SOA门阵列SOA1到SOA5之一的SOA接通。这使第五信道λ5指向它自己的目的地。

参考图23，缓冲器331”到334”的每一个还包括：第五SOA：SOA5、第五合成器455、以及第五延迟线465。分路器421到424将从开关411到424输入的对应的信道分路为5个，并且输出分路后的信道。SOA选通阵列431”到434”中的每一个包括五个SOA：SOA1到SOA5。控制器240将控制信号输出到第五SOA门阵列435，以便接通五个SOA门：SOA1到SOA5中的一个SOA门。这使输入的信道分别通过具有时延0到4T的五个延迟线461到465中的一个。控制器240输出控制信号，以使指向相同目的地的信道连续展开以具有至少T(大于0)的时间间隔，从而不会重叠。第五合成器455与第一到第四SOA门阵列431”到434”的SOA5连接。具有时延4T的第五延迟线465与第五合成器455连接。第二合成器470收集并且输出已经通过五个延迟线461到465的五个信道。

再参考图21，第五FWC阵列261”到265”与五个交换块251”到255”一对一连接。第五FWC阵列265”将从第五交换块输入的具有不同波长的四个信道，转换为具有相同波长的第五信道。

波分复用单元270”用于依据目的地，收集由固定波长转换单元260”转换波长后的信道，然后将这些信道作为复用光信号输出。波分复用单元270”包括五个波分复用器271到275。波分复用器271到275与五个节点111到115一对一连接。第一波分复用器271与第一FWC：FWC1连接；第二波分复用器272与第二FWC：FWC2连接；第三波分复用器273与第三FWC：FWC3连接；第四波分复用器274与第四FWC：FWC4连接；以及第五波分复用器275与第五FWC：FWC5连接。

如上所述，可以意识到：可以容易地扩展节点，而保持现有的节点连接关系。

同时，如果增加了波长的数量和链路的数量，则具有延时0到4T的光纤延迟线可能不足以防止信道之间的碰撞。为了解决这个问题，需要扩展缓冲器。

图24是说明图7所示的缓冲器的扩展的图。通过给图7所示的缓冲器提供额外的用于扩展的组成元件，构成图24所示的缓冲器，因此，在下文中，将忽略重复分描述，并且相同的参考数字用于相同的组成元件。该缓冲器还包括：第二延迟单元510、第三分路单元520、第三选择单元530、第三延迟单元540、第四合成器单元570、以及第五合成器单元580。第三延迟单元540包括：第三合成器单元550、第二延迟路由单元560。此外，第三分路单元520、第三选择单元530、第三延迟单元540和第四合成器单元570分别与第二分路单元420、第二选择单元430、第一延迟单元440和第二合成器单元470类似。

向交换器411到414中的每一个输入不同波长的信道。交换器411到414中的每一个依据控制信道，向第一和第二输出端输出输入的信道。

第二延迟单元510用于按照分配的时间，延迟从辅助交换单元输出的每一个信道，然后输出延迟后的信道。第二延迟单元510包括四个延迟线511到514。第五延迟线511到514中的每一个具有4T的时延，并且与四个交换器411到414一对一连接。

第五合成器单元580合成并且输出从第一和第二合成器单元470和570输入的四个信道λ1到λ4。

控制器240向交换器411到414中的每一个输出控制信号，以便将输入的信道输出到第一或者第二输出端。控制器240输出控制信号，以使指向相同目的地的信道连续展开以具有至少T(大于0)的时间间隔，从而不会重叠。也就是说，输出到交换器411到414中的每一个的第一输出端的信道将具有时延0到3T，并且输出到交换器411到414中的每一个的第二输出终端的信道具有时延4T到7T。

如上所述，因为缓冲器具有重复的结构，所以容易将添加到图7所示的结构上的元件模块化。此外，通过仅仅添加这样的模块，可以避免在现有结构中已经遇到的信道的碰撞。

如上所述，波分复用光交换系统的优点在于：通过使用对应于波长数量的少量的光纤延迟线避免了信道的碰撞，同时降低了元件的总数量。因为可以单独地将使用分路器和SOA的交换单元、使用具有特定的时间间隔的光纤延迟线的缓冲单元模块化，所以当节点的数量或者波长的数量增加时容易进行扩展，从而降低了成本。

此外，因为波分复用光交换系统，通过使用将波长固定地转换为特定的波长的固定波长转换器来重新排列信号，而不使用由于波长转换时间和稳定性的原因还难以应用的可变波长转换器，所以，可以稳定地解决碰撞问题，并且可以平稳地执行将信道交换到目的地的过程。此外，因为控制器允许选择期望的目的地节点，并且期望的延迟线可以独立地控制不具有任何关联关系的每个节点，可以降低整个系统的负荷。

虽然参考特定的优选实施例已经显示和描述了本发明，对于本领域的技术人员将会理解，在不偏离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种变化。

Claims (11)

1.一种与光网络的多个节点连接，并且支持节点间的通信的波分复用光交换系统，该光交换系统包括：

波分解复用单元，用于解复用从多个节点的每一个接收到的光信号，并且获取光信号的处于不同波长带处的信道；

路由单元，用于依据目的地来分类信道；

固定波长转换单元，将分类后的信道转换为处于单一波长带处的信道，依据对应的起始位置来分配单一的波长；以及

波分复用单元，用于依据目的地收集处于单一波长带处的信道，然后输出复用后的光信号；

所述路由单元包括：

分支单元，用于部分地分支信道中的每一个，并且输出分支后的信道；

交换单元，用于依据控制信号，将每个信道交换到与它的目的地连接的路由；以及

控制器，用于从分支信道的每一个接收目的地，并且输出控制信道以使每个信道前往它自己的目的地。

2.根据权利要求1所述的光交换系统，其特征在于波分解复用单元包括多个波导光栅。

3.根据权利要求1所述的光交换系统，其特征在于该交换单元包括：

第一分路单元，用于分路每个信道，并且输出分路后的信道；

第一选择单元，用于依据控制信号，只输出前往对应的目的地的一个或者多个分路后的信道；以及

缓冲单元，用于排列从第一选择单元输出的信道，并且将这些信道按照时间顺序指向目的地。

4.根据权利要求3所述的光交换系统，其特征在于第一分路单元包括多个分路器。

5.根据权利要求3所述的光交换系统，其特征在于第一选择单元包括多个半导体光放大器门阵列。

6.根据权利要求3所述的光交换系统，其特征在于缓冲单元包括：

第二分路单元，用于分路指向相同目的地的信道，并且输出分路后的信道；

第二选择单元，用于依据控制信号，输出前往对应的目的地的一个或者多个分路后的信道；

延迟单元，用于按照分配的时间延迟从第二选择单元输出的每一个信道，并且输出延迟后的信道；以及

合成器单元，用于收集并且输出，已经通过延迟单元后输入的信道。

7.根据权利要求6所述的光交换系统，其特征在于第二分路单元包括多个分路器。

8.根据权利要求6所述的光交换系统，其特征在于第二选择单元包括多个半导体光放大器门阵列。

9.一种与光网络的多个节点连接，并且支持节点间通信的波分复用光交换系统，该光交换系统包括：

与多个节点一对一连接的多个波分解复用器，解复用器中的每一个解复用从连接的节点接收到的光信号，并且获取光信号的处于不同波长带处的信道；

与多个波分解复用器一对一连接的多个交换块，交换块中的每一个依据目的地来分类输入的信道；

与多个交换块一对一连接的多个固定波长转换器阵列，转换器中的每一个将从对应的交换块输入的信道的波长，转换为分配给起始位置的波长；以及

与多个节点一对一连接的多个波分复用器，复用器的每一个收集去往连接的节点的转换波长后的信道，并且将收集到的信道作为复用后的光信号来输出；

交换块中的每一个包括：

多个第一分路器，从连接的解复用器中向这些分路器输入处于不同波长带处的信道，分路器中的每一个分路输入的信道，并且输出分路后的信道；

与多个第一分路器一对一连接的多个半导体光放大器(SOA)门阵列，其中，SOA门阵列中的每一个依据控制信号，接通一个SOA，并且每个SOA分配有与该SOA连接的目的地；以及

多个缓冲器，缓冲器中的每一个分配有与该缓冲器连接的目的地，缓冲器中的每一个按照时间顺序，来排列指向分配的目的地的信道。

10.根据权利要求9所述的光交换系统，其特征在于还包括：

多个耦合器，将耦合器中的每一个放在相互连接的解复用器和交换块之间，其中，耦合器的每一个部分地分支在波分解复用器和交换块之间前进的信道，并且输出分支后的信道；以及

控制器，用于从分支后的信道中接收目的地，其中，控制器向多个交换块输出控制信号，以使每个信道前往它自己的目的地。

11.根据权利要求9所述的光交换系统，其特征在于缓冲器的每一个包括：

多个分路器，用于将信道中的每一个分路到相同的目的地，并且输出分路后的信道；

与多个分路器一对一连接的多个SOA门阵列，SOA门阵列中的每一个依据控制信号接通一个SOA，并且为多个SOA分配不同的时延；

多个延迟线，延迟线中每一个与在多个SOA门阵列中的分配有相同的延时的SOA连接，每一个延迟线按照分配的时间延迟输入的信道，并且输出延迟后的信道；以及

多个合成器，合成器中的每一个收集并且输出已经通过多个延迟线的信号。

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