CN101021600A - 8×8阵列光开关及其控制方法 - Google Patents

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陆肖元
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Abstract

一种8×8阵列光开关及其控制方法，包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八2×2光开关和第一、第二4×4光开关。其控制方法，包括以下步骤：1)建立第一、第二4×4光开关光路切换数值表，2)根据输入光路的输入端口及其对应的目标端口，设定相邻输入端口与不同的4×4光开关光路连通，每一输入端口和其对应的目标端口通过相同的4×4光开关光路连通；3)根据4×4光开关的输入口与输出口的连接状态，查询第一数值表和第二数值表中对应的取值，完成8×8光开关光路切换。本发明提供的8×8阵列光开关及其控制方法，不仅解决了多根光纤之间的相互进行光路切换的问题，而且提供了一套高效的控制方法，实现了高速控制和复杂的光路切换。

Description

8×8阵列光开关及其控制方法
技术领域
本发明涉一种光开关及其控制方法，属于光通讯网络技术领域。
背景技术
在光通讯网络中，光开关在光路保护和恢复、光纤交叉连接(OXC)、光分/插复用器(OADM)、波分复用(WDM)中均有着广泛的应用。光开关是较为重要的光无源器件，在光通讯网络系统中可对光信号进行通断的切换。
常见的光开关有2×2光开关和4×4光开关。随着光通讯技术的发展，经常出现需要进行超过四根光纤之间的相互进行光路切换的现象。现有的2×2光开关、4×4光开关已经无法满足此类需要。
此外，理论上，8×8阵列光开关光路组合共有40320(8！)种。如果没有科学的算法，是不可能实现高速的控制并实现复杂的光路切换。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种8×8阵列光开关及其控制方法。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种8×8阵列光开关，包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八2×2光开关和第一、第二4×4光开关，其中，第一、第二4×4光开关的输入口(31、32、33、34、35、36、37、38)选择与第一、第二、第三、第四2×2光开关的输出口(21、22、23、24、25、26、27、28)光路连通，第一、第二4×4光开关的输出口(41、42、43、44、45、46、47、48)选择与第五、第六、第七、第八2×2光开关的输入口(51、52、53、54、55、56、57、58)光路连通。
作为本发明光开关的一种优选方式，所述2×2光开关的输入口、输出口分为上端口和下端口，第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)分别与第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的上端口(21、23、25、27)光路连通，第一4×4光开关的输出口(41、42、43、44)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的上端口(51、53、55、57)光路连通。
作为本发明光开关的另一优选方式，所述第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)分别与所述第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的下端口(22、24、26、28)光路连通，第二4×4光开关的输出口(45、46、47、48)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的下端口(52、54、56、58)光路连通。
其中，所述光路连通通过光纤连通。
作为本发明的一种优选方式，所述2×2光开关为基于棱镜折射的光开关。
作为本发明的又一优选方式，所述4×4光开关为基于棱镜折射的光开关。
一种8×8阵列光开关的控制方法，包括以下步骤：
1)建立第一、第二4×4光开关光路切换数值表，即第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)对应其输出口(41、42、43、44)第一数值表和第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)对应其输出口(45、46、47、48)的第二数值表；
2)根据输入光路的输入端口(11、12、13、14、15、16、17、18)及其对应的目标端口(61、62、63、64、65、66、67、68)，设定相邻输入端口与不同的4×4光开关光路连通，每一输入端口和其对应的目标端口通过相同的4×4光开关光路连通；
3)根据4×4光开关的输入口与输出口的连接状态，查询第一数值表和第二数值表中对应的取值，完成8×8光开关光路切换。
作为本发明方法的一种改进，所述2×2光开关的输入口、输出口分为上端口和下端口，其中，第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)分别与第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的上端口(21、23、25、27)光路连通，第一4×4光开关的输出口(41、42、43、44)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的上端口(51、53、55、57)光路连通；所述第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)分别与所述第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的下端口(22、24、26、28)光路连通，第二4×4光开关的输出口(45、46、47、48)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的下端口(52、54、56、58)光路连通。
本发明提供的8×8阵列光开关及其控制方法，不仅解决了多根光纤之间的相互进行光路切换的问题，而且提供了一套高效的控制方法，实现了高速控制和复杂的光路切换。
附图说明
图1为本发明8×8阵列光开关实施例；
图2为本发明8×8阵列光开关中处于开启状态的2×2光开关；
图3为本发明8×8阵列光开关中处于关闭状态的2×2光开关；
图4为本发明8×8阵列光开关中的4×4光开关；
图5为把棱镜从光路中移除和加入的装置。
图6为采用本发明8×8阵列光开关进行光路切换的实例；
图7为采用本发明8×8阵列光开关进行光路切换的实例。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例进一步说明本发明。
如图1所示，一种8×8阵列光开关，包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八2×2光开关和第一、第二4×4光开关，所述2×2光开关的输入口、输出口分为上端口和下端口，其中，第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)分别与第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的上端口(21、23、25、27)光路连通，第一4×4光开关的输出口(41、42、43、44)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的上端口(51、53、55、57)光路连通。所述第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)分别与所述第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的下端口(22、24、26、28)光路连通，第二4×4光开关的输出口(45、46、47、48)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的下端口(52、54、56、58)光路连通。所述光路连通通过光纤连通。
所述8×8阵列光开关实施例中，采用的2×2光开关(如图2、图3所示)及4×4光开关(如图4所示)可以是现有技术中常见的光开关。本发明实施例中优选采用基于折射原理实现光路切换的棱镜。以图3、图4中的2×2光开关为例，结合图5进行说明。
如图5所示，光路131经棱镜132折射后输出。光路切换主要由微电机控制装置来控制。微电机控制器137接收到来自电控引脚127的控制电压后，微电机活动片135将沿中心支点136两端摆动，从而驱动悬臂梁133沿焊锡点134上下摆动，以此来完成棱镜132的通断和光路的选择。微电机活动片135的上下摆动是由微电机控制器37驱动。图中微电机活动片135、支点136、微电机控制器137为现有技术，即市面上通用的能实现上下摆动的继电器，通过不同的电平输入指令，如当为低电平的电信号时，继电器向上摆动，棱镜132保留在光路上，实现图2所示的效果；当给一个高电平的电信号后，继电器处于向下状态，棱镜132离开光路，实现图3所示的效果。整个系统共有8个2×2光开关和2个4×4光开关，可通过20个管脚控制相应的棱镜。
一种8×8阵列光开关的控制方法，采用上述8×8阵列光开关，包括以下步骤：
1)为第一、第二4×4光开关建立光路切换数值表，即第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)对应其输出口(41、42、43、44)的第一数值表和第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)对应其输出口(45、46、47、48)的第二数值表；其中，每个4×4阵列光开关共有4×3×2×1＝24种切换状态。可通过穷举法，完成第一、第二数值表的建立，即建立24种状态与其输出引脚电平之间的对应关系；
2)根据输入光路的输入端口(11、12、13、14、15、16、17、18)及其对应的目标端口(61、62、63、64、65、66、67、68)，设定相邻输入端口与不同的4×4光开关光路连通，每一输入端口和其对应的目标端口通过相同的4×4光开关光路连通；即设定8个2×2光开关的状态；结合输入端口与其目标输出端口的关系，确定需要4×4光开关进行的光路输入与输出的变换；
3)根据4×4光开关的光路输入与输出的连接状态，查询第一数值表和第二数值表中对应的取值，完成8×8光开关光路切换。
以第一4×4阵列光开关为例，建立如下第一数值表：
序号 4×4光开关切换值 P1端口值 棱镜1 棱镜2 棱镜3 棱镜4 棱镜5 棱镜6 7 8
    1     1234   0×6C   0   1   1   0   1   1     0     0
    2     1243   0×64   0   1   1   0   0   1     0     0
    3     1324   0×F8   1   1   1   1   1   0     0     0
    4     1342   0×B8   1   0   1   1   1   0     0     0
5 1423 0×F0 1 1 1 1 0 0 0 0
    6     1432   0×B0   1   0   1   1   0   0     0     0
    7     2134   0×C8   1   1   0   0   1   0     0     0
    8     2143   0×C0   1   1   0   0   0   0     0     0
    9     2314   0×E8   1   1   1   0   1   0     0     0
    10     2341   0×A8   1   0   1   0   1   0     0     0
    11     2413   0×E0   1   1   1   0   0   0     0     0
    12     2431   0×A0   1   0   1   0   0   0     0     0
    13     3124   0×78   0   1   1   1   1   0     0     0
    14     3142   0×38   0   0   1   1   1   0     0     0
    15     3214   0×68   0   1   1   0   1   0     0     0
    16     3241   0×28   0   0   1   0   1   0     0     0
    17     3412   0×18   0   0   0   1   1   0     0     0
    18     3421   0×08   0   0   0   0   1   0     0     0
    19     4123   0×70   0   1   1   1   0   0     0     0
    20     4132   0×30   0   0   1   1   0   0     0     0
    21     4213   0×60   0   1   1   0   0   0     0     0
    22     4231   0×20   0   0   1   0   0   0     0     0
    23     4312   0×10   0   0   0   1   0   0     0     0
    24     4321   0×00   0   0   0   0   0   0     0     0
其中，P1为控制芯片89C52的P1端口，它的值分别控制芯片的8个引脚P1.0～P1.7，数值1表示输出高电平，0表示输出低电平。六个输出电平则对相应4×4光开关的六个继电器的状态进行控制，从而完成4×4光开关的光路选择，P1.6、P1.7为永远低电平不用。
图6、图7为采用上述8×8阵列光开关进行光路切换的实例，8条光路分别从第一、第二、第三、第四2×2光开关输入口(11、12、13、14、15、16、17、18)，经8×8阵列光开关光路切换，分别到达对应的目标端口(62、64、65、66、63、61、67、68)，具体输入/输出口对应值可以通过RS232等接口输入。该光路切换实例中，根据输入/输出口值，第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)需分别与该4×4光开关的输出口(41，43，42，44)光路连通。即对应表中的4×4光开关切换值1324，查表得P1＝0×F8，即P1＝11111000；即棱镜6处于光路中，使得光路在第一4×4光开关中进行了切换。
第二4×4阵列光开关及其第二数值表，也可以采用上述相同的方法建立。在此省略该部分描述。

Claims (8)

1、一种8×8阵列光开关，其特征在于：包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八2×2光开关和第一、第二4×4光开关，其中，第一、第二4×4光开关的输入口(31、32、33、34、35、36、37、38)选择与第一、第二、第三、第四2×2光开关的输出口(21、22、23、24、25、26、27、28)光路连通，第一、第二4×4光开关的输出口(41、42、43、44、45、46、47、48)选择与第五、第六、第七、第八2×2光开关的输入口(51、52、53、54、55、56、57、58)光路连通。
2、根据权利要求1所述的8×8阵列光开关，其特征在于：所述2×2光开关的输入口、输出口分为上端口和下端口，第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)分别与第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的上端口(21、23、25、27)光路连通，第一4×4光开关的输出口(41、42、43、44)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的上端口(51、53、55、57)光路连通。
3、根据权利要求2所述的8×8阵列光开关，其特征在于：所述第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)分别与所述第一、第二、第三、第四2×2光开关输出口的下端口(22、24、26、28)光路连通，第二4×4光开关的输出口(45、46、47、48)与第五、第六、第七、第八2×2光开关输入口的下端口(52、54、56、58)光路连通。
4、根据权利要求1、2、3或4所述的8×8阵列光开关，其特征在于：所述光路连通通过光纤连通。
5、根据权利要求1、2或3所述8×8阵列光开关，其特征在于：所述2×2光开关为基于棱镜折射的光开关。
6、根据权利要求1、2或3所述8×8阵列光开关，其特征在于：所述4×4光开关为基于棱镜折射的光开关。
7、一种8×8阵列光开关的控制方法，采用权利要求1至6中任一所述8×8阵列光开关，包括以下步骤：
1)建立第一、第二4×4光开关光路切换数值表，即第一4×4光开关的输入口(31、32、33、34)对应其输出口(41、42、43、44)第一数值表和第二4×4光开关的输入口(35、36、37、38)对应其输出口(45、46、47、48)的第二数值表；
2)根据输入光路的输入端口(11、12、13、14、15、16、17、18)及其对应的目标端口(61、62、63、64、65、66、67、68)，设定相邻输入端口与不同的4×4光开关光路连通，每一输入端口和其对应的目标端口通过相同的4×4光开关光路连通；
3)根据4×4光开关的输入口与输出口的连接状态，查询第一数值表和第二数值表中对应的取值，完成8×8光开关光路切换。
8、根据权利要求7所述的一种8×8阵列光开关的控制方法，其特征在于：所述光路通过折射进行光路切换。
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