CN103118304A - 一种基于clos交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，包括主支架、插拔机构和控制系统以及设置于主支架上的光纤面板和位于光纤面板上的光纤收线盒，所述光纤面板可在控制系统控制下沿主支架上的导轨移动，所述插拔机构与控制系统控制连接，包括水平面内相互垂直的两根导轨以及垂直于水平方向的一根导轨，各所述导轨上设置有相应的滑块，并在一根水平面内横向的X导轨的X滑块处配备插拔机械手。本发明搭建了可以满足传输设备对交叉矩阵要求的理想结构，能够广泛应用于多种光传输设备；具有良好的可扩展性、高度的灵活性和可靠性；摆脱了容量对光交换的限制，避免了光交换过程中的损耗，解决了一些需要超大容量场合的光交换问题。
Description
技术领域
本发明涉及光机械配线系统，涉及一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统。
背景技术
近年来，光网络技术在快速发展，新的光纤技术在不断的进步，光网络的传输能力已经达到T比特级，甚至更高。与此同时所带来的问题是为了保证光网络的有效传输，需要传输设备具有巨大的传输容量和准确的业务即时性。因此，能够快速地、准确地、实现大容量光网络交换的方式成为了目前迫切的需求，而能够进行自动化交换的配线系统成为了现代运营商行业的要求之一。
光交换技术是实现全光网络的核心技术，其突出的优点是在光域内进行光信号的切换而无需进行光电光转化，这样传输网络不仅可实现快速、透明和无阻塞的光信息交换，提高网络系统性能，而且可以明显节省设备成本，提供给传输网实现快速布置服务需要的灵活性。光传输设备构成了光传输网，所以光传输设备的发展则决定了光传输网的功能能否有效实现。目前光分叉复用器(OADM)和光交叉连接设备(OXC)是两大重要的光传输设备，而OADM是OXC的一个特例。OXC主要由光交叉矩阵模块、输入接口、输出接口、管理控制单元等模块组成，其中光交叉矩阵模块则是OXC的核心模块。
目前有许多方法来实现光交叉连接，有传统的光机械开关、LiNb03开关、InP开关、半导体光放大器(SOA)开关等。
基于LiNb03的交换矩阵，由于对波长较敏感，损耗偏高，所以也不是很理想。
基于InP的集成数字光开关矩阵，对偏振状态不敏感，可靠性好，适合于批量生产，但还需要解决插入损耗和光通道隔离度的问题。
微电子机械开关(MEMS)的新型光开关被许多公司广为应用，朗讯公司已研制了1296*1296端口的MEMS，其单端口传送容量为1.6Tb/s；OMM公司提出的4*4和8*8光开关，其速率小于10ms，16*16端口的交换时间增加到20ms，其4*4光开关的损耗为3db，而16*16光开关的损耗为7db。但这种新型开关很容易受到容量的限制，在一些需要超大容量的光交换中不适用。
综上所述，需要开发一种既不易受到外界环境的影响，同时还能实现大容量的光纤交换的新型的配线系统，以满足不断增长的传输容量需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，解决了现有光纤配线系统易受外界环境的影响，受容量限制较大，不能满足较大传输容量需求和大量光纤的自动配线问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，包括主支架、插拔机构和控制系统以及设置于主支架上的光纤面板和位于光纤面板上的光纤收线盒，所述光纤面板可在控制系统控制下沿主支架上的导轨移动，借以调整相互之间的间隙，所述光纤面板水平整齐排列在主支架上，每两层光纤面板之间留有间隙，所述光纤面板上下两面分别设置有用于放置光纤的相互正交的凹槽和均匀分布的孔洞，光纤面板上下两面的光纤线可以通过孔洞相连接；
每个所述光纤面板上的凹槽末端均安装有光纤收线盒；
所述插拔机构与控制系统控制连接，包括运动导轨和设置于运动导轨上的用于插拔光纤的机械手，所述运动导轨包括：设置于主支架外侧，与水平状态的光纤面板垂直的Z向导轨；平行于光纤面板，在水平面内垂直于所述Z向导轨的Y向导轨以及平行于光纤面板，垂直于Y向导轨的X向导轨；
所述Y向导轨的一端与Z向导轨上的Z滑块连接，另一端沿光纤面板延伸，所述X向导轨一端与Y向导轨上的Y滑块连接，另一端沿光纤面板延伸，所述X向导轨上设置有X滑块，所述X滑块上安装有用于插拔光纤插头的机械手。
在前述方案的基础上，进一步的优选方案是：上下两层所述光线面板之间的空隙小于机械手进行操作的空间，当需要对某一光纤面板进行光纤插拔操作时，其面板的上下相邻面板会各向外移动相应的距离，以便机械手可以进入空隙进行操作。
在前述方案的基础上，进一步的优选方案为：
各个所述光纤面板上均匀分布的孔洞代表不同的坐标点，所述插拔机构根据控制系统运算出的坐标点进行光纤的插拔作业；
所述控制系统采用三级CLOS网络，共有三级交换模式，每级交换模块由多个Crossbar交换单元组成，一个N×N的三级CLOS网络第一级输入交换模块由r个n×m的交换单元组成，第二级中间交换模块由m个r×r的交换单元组成，第三级输出交换模块由r个m×n个交换单元组成，对应上述第一、第二和第三级交换模块，所述光纤面板分为输入级、中间级和输出级；
控制系统的运算数据库中建立三级CLOS交叉矩阵，当控制系统没有发出指令时，机械手位于光纤面板的原点位置，当控制器发出对某一级矩阵的信号时，该信号负责指出本次配线的具体面板以及孔洞的坐标点位置，控制系统根据该坐标点，控制插拔机构作业。
在前述方案的基础上，进一步的优选方式如下：控制系统控制插拔机构的作业方法是：
首先Z向导轨上的Z滑块运动到相应目标光纤面板上方，该目标光纤面板上方的一个光纤面板在控制系统控制下向外移动相应距离以便于导轨进入，之后Y向导轨上的Y滑块运动到指定的Y坐标处，插拔机械手从光纤收线盒中拔出上端的光纤插头，X向导轨上的X滑块带动机械手运动到插线坐标点的相应X坐标处的相应孔洞处，机械手插入光纤插头至相应孔洞，最后，控制系统控制机械手放开插头，X、Y向导轨上的X、Y滑块移动到光纤面板原点处，目标光纤面板上方的光纤面板移动回原点处，Z向导轨上的Z滑块运动至目标光纤面板下方，目标光纤面板下方的光纤面板自动向外移动相应距离以便导轨进入，此时，X向导轨上的X滑块带动机械手运动至目标光纤面板的X坐标处，机械手从光纤收线盒中拔出下端的光纤插头，Y向导轨上的Y滑块运动到目标光纤面板的Y坐标处，将机械手将光线插头插入坐标点的孔洞，之后机械手放开插头，X、Y向导轨上的X、Y滑块移动至光纤面板原点处，目标光纤面板下方的光纤面板自动回复至原位，先后进行两次光纤插拔，完成一次配线作业。
本发明的有益效果是：该配线系统依托于CLOS交叉矩阵，搭建了可以满足传输设备对交叉矩阵要求的理想结构，能够广泛应用于多种光传输设备；CLOS交叉矩阵通过使用较小交换容量的交换单元来构建大容量的交叉矩阵，具有良好的可扩展性、高度的灵活性和可靠性；摆脱了容量对光交换的限制，避免了光交换过程中的损耗，解决了一些需要超大容量场合的光交换问题。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是图1中A处的放大示意图；
图3是机械手插拔配线操作示意图；
图4是插拔机构折叠后示意图；
图5是配线完成后的示意图。
图中：
1、主支架；2、光纤面板；3、插拔机构；4、光纤收线盒；5、Y向导轨；51、Y滑块；6、X向导轨；61、X滑块；7、Z向导轨；71、Z滑块；8、机械手；9、光纤；10、孔洞。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至图5所示，给出了本发明的一个具体实施例。
如图1本发明整体结构示意图，以及图1中A处的放大图图2所示，，一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，包括主支架1、插拔机构3和控制系统以及设置于主支架1上的光纤面板2和位于光纤面板上的光纤收线盒4，若干光纤面板2水平整齐的放置在主支架1上，每两层面板之间都留有一定的空隙，且各个光纤面板2可以通过沿主支架1上导轨的运动缩小面板之间的间隙，在主支架上设置有插拔机构3，所述光纤面板2可在控制系统控制下沿主支架1上的导轨移动，借以调整相互之间的间隙，所述插拔机构3与控制系统控制连接，包括运动导轨和设置于运动导轨上的用于插拔光纤的机械手8，所述运动导轨包括：设置于主支架1外侧，与水平面垂直的Z向导轨7；在水平面内垂直于所述Z向导轨7的Y向导轨5以及垂直于Y向导轨5的X向导轨6；
所述Y向导轨5的一端与Z向导轨7上的Z滑块71连接，另一端沿光纤面板延伸，所述X向导轨6一端与Y向导轨5上的Y滑块51连接，另一端沿光纤面板延伸，所述X向导轨6上设置有X滑块61，所述X滑块61上安装有用于插拔光纤插头的机械手8；上下两层所述光线面板之间的空隙小于机械手进行操作的空间，当需要对某一光纤面板进行光纤插拔操作时，与其上下相邻的光纤面板会在控制系统控制下各向外移动相应的距离，以便机械手8可以进入空隙进行操作。
结合图5所示，每个光纤面板2上分别设置有相互正交的凹槽和均匀的孔洞10，每个孔洞10代表相应的坐标点，光纤面板2上下的光纤9可以通过孔洞相连接，所述插拔机构3根据控制系统运算出的坐标点进行光纤的插拔作业；
所述控制系统采用三级CLOS网络，共有三级交换模式，每级交换模块由多个Crossbar交换单元组成，一个N×N的三级CLOS网络第一级输入交换模块由r个n×m的交换单元组成，第二级中间交换模块由m个r×r的交换单元组成，第三级输出交换模块由r个m×n个交换单元组成，对应上述第一、第二和第三级交换模块，所述光纤面板分为输入级、中间级和输出级；
控制系统的运算数据库中建立三级CLOS交叉矩阵，当控制系统没有发出指令时，机械手位于光纤面板的原点位置，当控制器发出对某一级矩阵的信号时，该信号负责指出本次配线的具体面板以及孔洞的坐标点位置，控制系统根据该坐标点，控制插拔机构作业。
如图3所示，为插拔机构3插拔作业时示意图，图4所示为插拔机构3完成插拔作业后折叠的示意图，图5为完成插拔作业后，光纤面板的示意图，结合图1、图2、图3、图4、图5，控制系统控制插拔机构的作业方法是：
首先Z向导轨7上的Z滑块71运动到相应目标光纤面板的上方，该目标光纤面板上方的一个光纤面板在控制系统控制下向外移动相应距离以便于导轨进入，之后Y向导轨5上的Y滑块51运动到指定的Y坐标处，插拔机械手8从光纤收线盒中拔出上端的光纤插头，X向导轨6上的X滑块61带动机械手8运动到插线坐标点的相应X坐标处的相应孔洞处，机械手8插入光纤插头至相应孔洞，最后，控制系统控制机械手8放开插头，X、Y向导轨上的X、Y滑块移动到光纤面板原点处，目标光纤面板上方的光纤面板移动回原点处，Z向导轨7上的Z滑块71运动至目标光纤面板下方，目标光纤面板下方的光纤面板自动向外移动相应距离以便导轨进入，此时，X向导轨6上的X滑块61带动机械手8运动至目标光纤面板的X坐标处，机械手从光纤收线盒中拔出下端的光纤插头，Y向导轨上的Y滑块运动到目标光纤面板的Y坐标处，将机械手将光线插头插入坐标点的孔洞，之后机械手放开插头，X、Y向导轨上的X、Y滑块移动至光纤面板原点处，目标光纤面板下方的光纤面板自动回复至原位，先后进行两次光纤插拔，完成一次配线作业。完成依次配线作业后，在控制系统控制下，X向导轨、Y向导轨以及相应滑块均回到原点，以备下次配线操作，即如图4中所示的折叠状态。
在控制系统控制下，三向导轨和相应滑块带动机械手进行相应坐标点光纤插头的插拔操作，可以完成相应级别的光纤配线作业。
Claims (4)
1.一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，包括主支架、插拔机构和控制系统以及设置于主支架上的光纤面板和位于光纤面板上的光纤收线盒，所述光纤面板可在控制系统控制下沿主支架上的导轨移动，借以调整相互之间的间隙，其特征在于：
所述光纤面板水平整齐排列在主支架上，每两层光纤面板之间留有间隙，所述光纤面板上下两面分别设置有用于放置光纤的相互正交的凹槽和均匀分布的孔洞，光纤面板上下两面的光纤线可以通过孔洞相连接；
每个所述光纤面板上的凹槽末端均安装有光纤收线盒；
所述插拔机构与控制系统控制连接，包括运动导轨和设置于运动导轨上的用于插拔光纤的机械手，所述运动导轨包括：设置于主支架外侧，与水平状态的光纤面板垂直的Z向导轨；平行于光纤面板，在水平面内垂直于所述Z向导轨的Y向导轨以及平行于光纤面板，垂直于Y向导轨的X向导轨；
所述Y向导轨的一端与Z向导轨上的Z滑块连接，另一端沿光纤面板延伸，所述X向导轨一端与Y向导轨上的Y滑块连接，另一端沿光纤面板延伸，所述X向导轨上设置有X滑块，所述X滑块上安装有用于插拔光纤插头的机械手。
2.根据权利要求1所述的一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，其特征在于：上下两层所述光线面板之间的空隙小于机械手进行操作的空间，当需要对某一光纤面板进行光纤插拔操作时，其面板的上下相邻面板会各向外移动相应的距离，以便机械手可以进入空隙进行操作。
3.根据权利要求2所述的一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，其特征在于：
各个所述光纤面板上均匀分布的孔洞代表不同的坐标点，所述插拔机构根据控制系统运算出的坐标点进行光纤的插拔作业；
所述控制系统采用三级CLOS网络，共有三级交换模式，每级交换模块由多个Crossbar交换单元组成，一个N×N的三级CLOS网络第一级输入交换模块由r个n×m的交换单元组成，第二级中间交换模块由m个r×r的交换单元组成，第三级输出交换模块由r个m×n个交换单元组成，对应上述第一、第二和第三级交换模块，所述光纤面板分为输入级、中间级和输出级；
控制系统的运算数据库中建立三级CLOS交叉矩阵，当控制系统没有发出指令时，机械手位于光纤面板的原点位置，当控制器发出对某一级矩阵的信号时，该信号负责指出本次配线的具体面板以及孔洞的坐标点位置，控制系统根据该坐标点，控制插拔机构作业。
4.根据权利要求3所述的一种基于CLOS交叉矩阵算法的机械式光纤配线系统，其特征在于：
控制系统控制插拔机构的作业方法如下：
首先Z向导轨上的滑块运动到相应目标光纤面板上方，该目标光纤面板上方的一个光纤面板在控制系统控制下向外移动相应距离以便于导轨进入，之后Y向导轨上的Y滑块运动到指定的Y坐标处，插拔机械手从光纤收线盒中拔出上端的光纤插头，X向导轨上的X滑块带动机械手运动到插线坐标点的相应X坐标处的相应孔洞处，机械手插入光纤插头至相应孔洞，最后，控制系统控制机械手放开插头，X、Y向导轨上的X、Y滑块移动到光纤面板原点处，目标光纤面板上方的光纤面板移动回原点处，Z向导轨上的Z滑块运动至目标光纤面板下方，目标光纤面板下方的光纤面板自动向外移动相应距离以便导轨进入，此时，X向导轨上的X滑块带动机械手运动至目标光纤面板的X坐标处，机械手从光纤收线盒中拔出下端的光纤插头，Y向导轨上的Y滑块运动到目标光纤面板的Y坐标处，将机械手将光线插头插入坐标点的孔洞，之后机械手放开插头，X、Y向导轨上的X、Y滑块移动至光纤面板原点处，目标光纤面板下方的光纤面板自动回复至原位，先后进行两次光纤插拔，完成一次配线作业。
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Denomination of invention: A Mechanical Optical Fiber Distribution System Based on CLOS Cross Matrix Algorithm Effective date of registration: 20221107 Granted publication date: 20180112 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING VRICH HAODI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022110000308 |
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Granted publication date: 20180112 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING VRICH HAODI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022110000308 |
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Denomination of invention: A Mechanical Fiber Optic Distribution System Based on CLOS Cross Matrix Algorithm Granted publication date: 20180112 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: BEIJING VRICH HAODI TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024110000104 |