CN105556985B - 一种环形光缓存器及光信号存入和读取方法 - Google Patents

Abstract

一种环形光缓存器(100)以及光信号的存入和读取的方法，其中该光缓存器(100)包括：第一弯曲直通波导(101a)，作为光信号的传输总线；多个光延迟波导环(103)，用于对光信号进行缓存；多对光开关(102)，和所述多个光延迟波导环(103)的数目相同，每一对光开关(102)用于对所述第一弯曲直通波导(101a)的两臂和与所述每一对光开关(102)对应的光延迟波导环(103)的两侧的光路的通断进行控制；分束器(106)，用于将从输入端输入光信号分出一部分光信号经过第二弯曲直通波导(101c)传送给控制器(105)；慢光效应波导(104a)，用于将在其内部传输的光信号传输速率减慢；所述控制器(105)，用于控制光信号的存入和读取，利用上述环形光缓存器(100)能够实现光缓存器的单片集成以及对光信号的任意无序存取。

Description

一种环形光缓存器及光信号存入和读取方法

本申请要求于2013年12月31日提交中华人民共和国国家知识产权局、申请号为PCT/CN2013/091164、发明名称为“一种环形光缓存器及光信号存入和读取方法”的国际专利申请的优先权，上述专利申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及硅光技术领域，尤其涉及一种环形光缓存器及光信号的存入和读取方法。

背景技术

以光纤(Fiber)或波导(Wave-Guide)为传输媒介的光互连(OpticalInterconnection)技术，相比以铜线为媒介的电互连(Electrical Interconnection)技术在传输速率、带宽密度、功耗及成本等方面都有显著的优势，近年来成为研究的热点并快速地发展。

如何实现大容量、低成本、高端口密度的光分组交换(OPS，Optical PacketSwitch)系统，以满足众核(Many Core)通信，仍然是当前一个技术难点。这是由于集成了光分组交换的片上光网络(ONoC，Optical Network on Chip)系统需要光缓存，但目前光缓存方面存在技术瓶颈——容量小、尺寸大、不易集成等，这也就导致了OPS片上光网络系统发展缓慢。

目前业界大部分光缓存器都是利用光纤环的方案，其基本单元是利用一个2×2光开关加上一个再循环光纤环(Recirculation Fiber Loop)来实现光信号的缓存(如图1A所示)，具体的，通过控制光缓存器入口处的光开关为开状态，使得光信号进入再循环光纤环，当需要将光信号输出时，打开光缓存器出口处的光开关为开状态，使得光信号从光缓存器内输出。采用这种基本单元级联所构成的光缓存器如图1B所示，当新输入的光信号从左侧入口进入第一个2×2光开关，若第一个光开关对应的再循环光纤环已存有第一光信号数据，则控制器打开第一个光开关的右下出端，第一光信号数据即经第一个光开关右下端进入第二个2×2光开关，若第二个光开关对应的再循环光纤环也已存有第二光信号数据，则控制器打开第二个光开关的右下端，第二光信号数据即经第二个光开关右下端进入下一个2×2光开关，直到某一个光开关对应的再循环光纤环未存有光信号数据时，可控制打开此光开关的右上出端，新输入的光信号即经此光开关右上端进入再循环光纤环，从而致使新输入的光信号在再循环光纤环内循环传输，即实现存储功能。

在对现有技术的研究中，发现现有技术至少存在如下的问题：

现有的光缓存器都是利用增加光纤长度的方式来延长光数据的传输时间，而由于光在光纤中的传输速率接近光速，故采用光纤延迟方案具有容量小、尺寸大、且难以实现单片集成，现有的光缓存器一般都是先进先出的存储方式，当有一路光信号要经过某一光缓存单元的光开关进入下一个光缓存单元的再循环光纤环时，而刚好光缓存单元的再循环光纤环中缓存的光信号需要输出时，这样就会导致两路光信号在该光缓存单元对应的光开关的右下端的输出端产生冲突，因而无法实现光信号的任意无序存取。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种环形光缓存器以及光信号的存入和读取方法，能够达到光缓存器的单片集成且能够实现光信号的任意无序存取。

第一方面，提供了一种环形光缓存器，该光缓存器包括：

第一弯曲直通波导，呈n形，连接光信号的输入端以及输出端，作为光信号的传输总线，用于将从输入端输入的光信号传输至输出端；

多个光延迟波导环，在第一弯曲直通波导的两臂上横向并列地分布，每个光延迟波导环的两侧和第一弯曲直通波导的两臂均通过一对光开关实现光路的通断，多个光延迟波导环用于对光信号进行缓存；

多对光开关，和多个光延迟波导环的数目相同，每一对光开关用于对第一弯曲直通波导的两臂和与每一对光开关对应的光延迟波导环的两侧的光路的通断进行控制；

分束器，设置于第一弯曲直通波导的输入端，用于将从输入端输入光信号分出一部分光信号经过第二弯曲直通波导传送给控制器；

慢光效应波导，设置于最接近输入端的光开关和分束器之间的第一弯曲直通波导上，用于将在其内部传输的光信号传输速率减慢；

控制器，通过第二弯曲直通波导连接到分束器，和外部设备相连接，以及通过控制信号线和上述多对光开关的每一个光开关相连，用于接收分束器分出的一部分光信号，对这一部分光信号进行光电转换得到电信号，并对电信号的数据包进行解析，根据解析得到的信息产生光信号的传输请求，并将传输请求发送给外部设备，接收外部设备发送的将光信号存入环形光缓存器的指令，根据存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号，将控制信号发送给某一个光开关，通过对某一个光开关的开关状态的控制，使得在第一弯曲直通波导中传输的光信号进入和某一个光开关对应的光延迟波导环中；或用于接收外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从光延迟波导环中输出的指令，根据输出指令产生控制信号，并将控制信号发送给某一个光开关，通过对这一个光开关的开关状态的控制，使得缓存在某一个光开关对应的光延迟波导环中的光信号从该光延迟波导环中输出。

在第一方面的第一种实现方式中，上述控制器包括：

光电转换器，用于接收分束器分出的一部分光信号，对一部分光信号进行光电转换得到电信号；

数据包解析单元，用于对电信号的数据包进行解析，获取电信号数据包的包头信息，并从包头信息中提取数据包的目的地址；

传输请求单元，用于根据目的地址产生光信号的传输请求，并将传输请求发送给外部设备；

指令接收单元，用于接收外部设备发送的将光信号存入环形光缓存器的指令；

存储环确定单元，用于根据存入指令，从环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环；

映射关系建立单元，用于利用解析得到的数据包的目的地址，建立起该目的地址和确定的光延迟波导环的映射关系信息，并将映射关系信息发送给存储单元；

控制信号产生单元，用于生成向确定的光延迟波导环对应的某一个光开关发送的控制信号，该控制信号用于控制所述某一个光开关的开关状态；

存储单元，用于存储至少一个目的地址和至少一个光延迟波导环的映射关系。

在第一方面的第二种实现方式中，该控制器包括：

指令接收单元，还用于接收外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从光延迟波导环中输出的指令；

指令解析单元，用于对接收到的输出指令进行解析，从中提取出需要输出的光信号的目的地址；

存储环确定单元，还用于根据提取出的目的地址，查询存储单元中存储的目的地址和光延迟波导环的映射关系，确定目的地址对应的光延迟波导环；

控制信号产生单元，还用于根据输出指令，生成向确定的光延迟波导环对应的某一个光开关发送的控制信号，控制信号用于控制所述某一个光开关的开关状态；

映射关系删除单元，用于删除存储单元中存储的确定的光延迟波导环对应的映射关系信息。

在第一方面的第三种实现方式中，每个光延迟波导环中包括一段慢光效应波导，用于将在其内部传输的光信号的传输速率减慢。

在第一方面的第四种实现方式中，当上述环形光缓存器处理的光信号为M个波长的波分复用光信号时，其中，M为整数且M＞1，每一个光延迟波导环所包括的一段慢光效应波导包括：

波分解复用器，用于将上述M个波长的波分复用光信号解复用为M个不同波长的单波长光信号；

M个单波长的光延迟波导环，用于分别对上述M个不同波长的单波长光信号进行光信号延迟；

波分复用器，用于将上述经过延迟的M个不同波长的单波长光信号波分复用为一路波分复用光信号。

第二方面，提供了一种利用上述环形光缓存器进行光信号存入的方法，该方法包括：

控制器接收分束器分出的一部分光信号，对这一部分光信号进行光电转换得到电信号；

控制器对电信号的数据包进行解析，根据解析得到的信息产生光信号的传输请求；

控制器将传输请求发送给外部设备；

控制器接收外部设备发送的将光信号存入环形光缓存器的指令；

控制器根据存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号；

控制器将所述控制信号发送给某一个光开关，通过对这一个光开关的开关状态的控制，使得在第一弯曲直通波导中传输的光信号进入和某一个光开关对应的光延迟波导环中。

在第二方面的第一种实现方式中，上述控制器根据所述存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号，包括：

根据存入指令，从环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环；

生成控制确定的光延迟波导环左侧光开关的“开”状态信号，以及当光信号经左侧的光开关导入确定的光延迟波导环后，生成控制左侧光开关的“关”状态信号。

在第二方面的第二种实现方式中，根据存入指令，从环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环的过程中，当发现环形光缓存器所有的光延迟波导环均已存有光信号时，发出光信号丢弃的通信消息给所述外部设备。

在第二方面的第三种实现方式中，在根据所述存入指令，从所述环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环之后，所述方法还包括：建立所述目的地址和所述确定的光延迟波导环的映射关系，并将所述映射关系存储在所述存储单元中。

第三方面，还提供了一种利用环形光缓存器进行光信号读取的方法，该方法包括：

控制器接收外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从光延迟波导环中输出的指令；

控制器根据输出指令产生控制信号；

控制器将控制信号发送给某一个光开关，通过对某一个光开关的开关状态的控制，使得缓存在某一个光开关对应的光延迟波导环中的光信号从光延迟波导环中输出。

在第三方面的第一种实现方式中，控制器根据输出指令产生控制信号，包括：

对接收到的输出指令进行解析，处理得到需要输出的光信号的目的地址；

根据处理得到的目的地址，查询存储单元中存储的目的地址和所述光延迟波导环的映射关系，确定目的地址对应的光延迟波导环；

根据输出指令，生成控制确定的光延迟波导环右侧光开关的“开”状态信号，以及当光信号经右侧的光开关从确定的光延迟波导环导出后，生成控制所述右侧光开关的“关”状态信号。

在第三方面的第二种实现方式中，在控制器将控制信号发送给某一个光开关之后，该方法还包括：删除存储单元中存储的确定的光延迟波导环对应的映射关系信息。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的一种环形光缓存器以及基于该环形光缓存器实现光信号的存入和读取的方法，能够根据外部设备的指令实现对环形光缓存器中光开关的开关状态的控制，进而实现光信号的存取，由于光信号的存取并非依序操作，从而能够实现光信号的任意无序存取。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A是现有技术中再循环光纤环的结构示意图。

图1B是现有技术中采用再循环光纤环级联所构成的光缓存器的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的一种环形光缓存器的结构示意图。

图3是本发明实施例中环形光缓存器的控制器的第一实施例的结构示意图。

图4是本发明实施例中环形光缓存器的控制器的第二实施例的结构示意图。

图5A是本发明环形光缓存器的实施例中提供的光延迟波导环的第一实施例的结构示意图。

图5B是本发明环形光缓存器的实施例中提供的光延迟波导环的第二实施例的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的利用环形光缓存器进行光信号的存入的流程示意图。

图7是本发明实施例提供的电信号数据包的包结构示意图。

图8是本发明实施例提供的利用环形光缓存器进行光信号的读取的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供一种环形光缓存器，参看图2，其中，该环形光缓存器100包括：

第一弯曲直通波导101a，呈n形，连接光信号的输入端以及输出端，作为光信号的传输总线，用于将从输入端输入的光信号传输至输出端；

多个光延迟波导环103，在第一弯曲直通波导101a的两臂上横向并列地分布，每个光延迟波导环103的两侧和第一弯曲直通波导101a的两臂均通过一对光开关102实现光路的通断，上述多个光延迟波导环103用于对光信号进行缓存；

多对光开关102，和上述多个光延迟波导环103的数目相同，每一对光开关102用于对第一弯曲直通波导101a的两臂和与每一对光开关102对应的光延迟波导环103的两侧的光路的通断进行控制；

分束器106，设置于第一弯曲直通波导101a的输入端，用于将从输入端输入光信号分出一部分光信号经过第二弯曲直通波导101c传送给控制器105(即图2中的Controller)；

慢光效应波导104a，设置于最接近输入端的光开关和所述分束器之间的第一弯曲直通波导101a上，用于将在其内部传输的光信号传输速率减慢；

控制器105，通过第二弯曲直通波导101c连接到分束器106，和外部设备相连接，以及通过控制信号线107和多对光开关102的每一个光开关相连，用于接收分束器106分出的一部分光信号，对这一部分光信号进行光电转换得到电信号，并对上述电信号的数据包进行解析，根据解析得到的信息产生光信号的传输请求，并将该传输请求发送给外部设备，接收外部设备发送的将光信号存入环形光缓存器的指令，根据存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号，将该控制信号发送给某一个光开关102，通过对某一个光开关102的开关状态的控制，使得在第一弯曲直通波导101a中传输的光信号进入和这一个光开关对应的光延迟波导环103中，或者用于接收外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从光延迟波导环中输出的指令，根据输出指令产生控制信号，并将控制信号发送给某一个光开关102，通过对这一个光开关102的开关状态的控制，使得缓存在某一个光开关102对应的光延迟波导环103中的光信号从光延迟波导环103中输出。

采用慢光效应波导104a能够减慢光信号在第一弯曲直通波导101a的传输速率，这样就能够保证控制器105有足够的时间产生控制信号，并实现对环形光缓存器的某一光开关的开关状态的控制，从而实现光信号的存入或光信号的读取。

需要说明的是，在图2中，存在多对光开关，以及和多对光开关一一进行相连的多个光延迟波导环，为了所画附图的标识的清晰，在图2仅对最上面的一对光开关和光延迟波导环上标明了附图标记，对于本领域技术人员可以理解，上述附图标记也指代其他对光开关以及和光延迟波导环。

可选的，在具体实现的过程中，参看图3，上述控制器(Controller)105包括：

光电转换器1051，用于接收分束器106分出的一部分光信号，并对这一部分光信号进行光电转换得到电信号；

数据包解析单元1052，用于对所述电信号的数据包进行解析，获取电信号数据包的包头信息，并从所述包头信息中提取所述数据包的目的地址；

传输请求单元1053，用于根据所述目的地址产生所述光信号的传输请求，并将所述传输请求发送给所述外部设备；

指令接收单元1054，用于接收所述外部设备发送的将光信号存入所述环形光缓存器的指令；

存储环确定单元1055，用于根据所述存入指令，从所述环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环；

映射关系维护单元1056，用于利用所述解析得到的所述数据包的目的地址，建立起所述目的地址和所述确定的光延迟波导环的映射关系信息，并将所述映射关系信息发送给存储单元；

控制信号产生单元1057，用于生成向所述确定的光延迟波导环对应的某一个光开关发送的控制信号，所述控制信号用于控制所述某一个光开关的开关状态；

所述存储单元1058，用于存储所述目的地址和所述光延迟波导环的映射关系。

进一步的，在实现的过程中，参看图4，所述控制器105还包括：

指令接收单元1054，还用于接收所述外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从所述光延迟波导环中输出的指令；

指令解析单元1059，用于对接收到的所述输出指令进行解析，从中提取出需要输出的光信号的目的地址；

存储环确定单元1055，还用于根据所述提取出的目的地址，查询所述存储单元中存储的所述目的地址和所述光延迟波导环的映射关系，确定所述目的地址对应的光延迟波导环；

控制信号产生单元1057，还用于根据所述输出指令，生成向所述确定的光延迟波导环对应的某一个光开关发送的控制信号，所述控制信号用于控制所述某一个光开关的开关状态；

映射关系维护单元1056，还用于删除所述存储单元中存储的所述确定的光延迟波导环对应的映射关系信息。

可选的，参看图5A，上述环形光缓存器中的每一个光延迟波导环103中，可由慢光效应波导104b和弯曲波导101b组成实现，其中慢光效应波导104b，用于减慢光延迟波导环103中的光信号的传输速率，实现在光延迟波导环103中更大容量的光信号的存储。上述慢光效应波导104b可以采用光子晶体波导(PCW，Photonic Crystal Waveguide)、电磁感应透明(EIT，Electromagnetically Induced Transparency)、相干布居数振荡(CPO，CoherentPopulation Oscillation)、受激布里渊散射(SBS，Stimulated Brillouin Scattering)等方法实现。弯曲波导101b可以采用硅波导或者其他波导实现，对此，本发明的实施例不加任何限制。

可选的，光延迟波导环103可以是对应单波长的光子晶体波导环，如图5A所示，也可以是对应波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)的光子晶体波导环，即多个光子晶体波导环分别对应多个波长，如图5B所示。其中，在图5A中，光子晶体波导104b仅对波长为λ₁的光信号起减慢光传输速率的作用(即慢光效应)。在图5B中，有四根光子晶体波导，分别对波长为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄的光信号产生慢光效应。对于包含M个波长的波分复用光信号(M为整数且M＞1)，首先，需要采用波分解复用器201a对包含M个波长的波分复用光信号解复用为M个不同波长的单波长光信号；然后将上述M个不同波长的单波长光信号经过M个单波长的光延迟波导环，分别对M个不同波长的单波长光信号进行光信号延迟；而后，利用波分复用器201b将经过延迟的M个不同波长的单波长光信号波分复用为一路波分复用光信号。

本发明的另一实施例提供一种应用于上述环形光缓存器的光信号的存入方法，参看图6，该方法包括如下步骤：

601、控制器接收分束器分出的一部分光信号，对这一部分光信号进行光电转换得到电信号；

其中，上述所采用的分束器用于从光信号输入端输入的光信号分出一部分光信号，现有技术中，该分束器有衍射光栅(Diffraction Grating)型、棱镜(Prism)型、波导(Waveguide)型等多种实现方式，在此不再赘述。

其中，对光信号进行光电转换得到电信号的过程，为现有的光电探测的过程，在此不再赘述。

602、控制器对电信号的数据包进行解析，根据解析得到的信息产生光信号的传输请求；

具体的，控制器对光电转换得到的电信号的数据包进行解析，根据解析得到的信息产生光信号的传输请求，包括：

(1)对电信号数据包进行数据解析，获取电信号数据包的包头信息，并从包头信息中提取该数据包的目的地址；

其中，电信号的数据包的包结构如图7所示，该包结构包括：包头和包体，其中包头包括：源地址701、目的地址702以及数据类型703；包体对应的是具体包含的数据内容704。

根据上述包结构可以看出，欲获取上述数据包的目的地址702，只需要解析电信号数据包的包头即可，针对这一特征，在具体实现的过程中，针对光信号的不同类型可以通过如下的方式实现：

A)当光信号为单波长光信号时，波长记为λ₀，则控制器对该单波长光信号进行光电转换得到电信号，并对电信号进行解析，仅提取包头的信息，如包头占用24个字节，仅需提取24个字节，从提取的包头信息中获取其目的地址。

需要说明的是，上述针对电信号的数据包的包的结构，可以通过在光传输系统的通信协议中去约定，类似于TCP/IP通信协议，对此，本发明的实施例不加以展开和限定。

B)当光信号为多波长的光信号时，波长分别记为：λ₀、λ₁、λ₂、λ₃等，在光信号的发送端，可以采用固定波长λ₀去对包头信息进行光调制，而采用λ₁、λ₂、λ₃去对包体中的内容进行光调制，这样，控制器只需要对波长为λ₀的光信号进行探测，提取其包头信息，从提取的包头信息中获取其目的地址。

需要说明的是，上述多波长的光信号中，利用波长为的λ₀光信号对包头信息进行光调制，可以通过在光传输系统的发送端和接收端的通信协议中设定。

(2)根据得到的数据包的目的地址，产生发送光信号到所述目的地址的传输请求。

在具体的实现过程中，上述数据包的目的地址为接收光信号的目的端的地址。该目的端可以为其他光信号的处理装置。

603、控制器将上述传输请求发送给外部设备；

具体的，控制器将发送光信号的传输请求发送给外部设备，上述外部设备可以为光信号处理系统的CPU(Central Processing Unit)，或光交换网络中的光交换机(OpticalSwitch)等，对此，本发明的实施例不加以限制。

604、控制器接收外部设备发送的将光信号存入环形光缓存器的指令；

上述外部设备发送将光信号存入环形光缓存器的指令给控制器。在具体的应用中，存在如下应用场景，当外部设备是一个光交换机时，且光交换机到达上述数据包的目的地址的路径被占用时，上述光交换机就会发送将光信号存入环形光缓存器的指令给控制器。

605、控制器根据存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号；

具体的，控制器根据上述将光信号存入环形光缓存器的存入指令，从环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环；

生成控制所述确定的光延迟波导环左侧光开关的“开”状态信号，以及当光信号经所述左侧的光开关导入所述确定的光延迟波导环后，生成控制所述左侧光开关的“关”状态信号。

其中，在根据存入指令，从环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环之后，上述方法还包括：

建立上述解析得到的目的地址和上述确定的光延迟波导环的映射关系，并将上述映射关系存储在控制器的存储单元中。

其中，控制器的存储单元中存储的目的地址和环形光缓存器中多个光延迟波导环的映射关系，上述映射关系可采用表的方式实现，如下表(表一)所示：

目的地址	存储单元
		0001	光延迟波导环1
0010	光延迟波导环2
…	…

表一

上述表一中，已经存储两个目的地址和存储单元的映射关系。

此外，根据上述存入指令，从环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环的过程中，当发现所述环形光缓存器所有的光延迟波导环均已存有光信号时，发出光信号丢弃的通信消息给外部设备。

606、控制器将控制信号发送给某一个光开关，通过对某一个光开关的开关状态的控制，使得在第一弯曲直通波导中传输的光信号进入和某一个光开关对应的光延迟波导环中。

具体的，当确定的光延迟波导环为第二光延迟波导环时，根据将光信号存入环形光缓存器的指令，控制器生成控制第二光延迟波导环的左侧光开关的“开”状态信号，这样上述待存入环形光缓存器的光信号就会通过第一弯曲直通波导101a进入第二光延迟波导环，当光信号经左侧的光开关导入第二光延迟波导环后，生成控制左侧光开关的“关”状态信号，并发送给第二光延迟波导环。

在具体实现的过程中，通过如下的方式来确定光延迟波导环的左侧光开关的“开”状态，以及左侧光开关的“关”状态控制信号的发送时刻(参看图2)：假定控制器105处理光信号所花时间为n1，光开关开关状态之间的转换时间为n2，光信号从分束器106传到光开关102的时间为n3，则n₃≥n₁+n₂。若一段光信号通过光开关的时间为n4，则控制器105从收到分束器106所分得的一部分光信号开始，经过稍大于或等于n3+n4的时间，发送使该光开关的“关”状态信号给光开关102，并经过n2时间后该光开关关闭，光信号在该光延迟波导环中传输一周所需要的时间为n5，则n₅≥n₄+n₂且n₅＜2*(n₄+n₂)。

通过上述对光开关“开”“关”状态控制信号的发送时间的选择，即可实现将光信号存入某一光延迟波导环中。需要说明的是，其他的左侧光开关等对应的光延迟波导环的存入过程的时间控制和上述的选择基本相同，稍有差别的地方在于光信号从分束器106传输到其他的光开关所用的时间会略有差别，但上述差别几乎可以忽略不计(原因是：光信号在波导中的传输速度近似光速，所以光信号到达该环形光缓存器的所有左侧的光开关的时间差别非常小，相比于n1+n2这一段的时间可忽略不计)。

本发明的另一个实施例还提供一种利用上述环形光缓存器进行光信号读取的方法，参看图8，该方法包括：

801、控制器接收外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从该光延迟波导环中输出的指令；

其中，将光信号从环形光缓存器的光延迟波导环中输出的指令是外部设备发送的，这些外部设备可以为光信号处理系统的CPU(Central Processing Unit)，或光交换网络中的光交换机(Optical Switch)等，对此，本发明的实施例不加以限制。

802、控制器根据输出指令产生控制信号；

具体的，控制器根据输出指令产生控制信号包括：

(1)控制器根据接收到的输出指令，获取需要输出的光信号的目的地址。

具体实现场景一：外部设备是光交换机时，上述光交换机发出将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从该光延迟波导环中输出的指令给控制器，控制器接收到该指令后，根据该指令，确定需要输出的光信号对应的目的地址。譬如：光交换机发现某一路由未被占用，则基于自身存储的路由表，确定发往目的地址为0010的光信号需要经过这一路由传输到目的地址对应的接收端，则确定需要输出的光信号的目的地址0010。

具体实现场景二：外部设备是CPU时，上述CPU发出将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从该光延迟波导环中输出的指令，该指令中携带该光信号对应的目的地址。控制器对该输出指令进行解析，从中提取出该光信号对应的目的地址。

(2)根据提取出的目的地址，查询存储单元中存储的目的地址和光延迟波导环的映射关系，确定目的地址对应的光延迟波导环；

控制器根据提取得到的目的地址，查询存储单元中存储的目的地址和光延迟波导环的映射关系表，确定目的地址对应的光延迟波导环。

(3)根据输出指令，生成控制确定的光延迟波导环右侧光开关的“开”状态信号，以及当光信号经右侧的光开关从确定的光延迟波导环导出后，生成控制右侧光开关的“关”状态信号。

在具体实现的过程中，通过如下的方式来确定光延迟波导环的右侧光开关的“开”状态，以及右侧光开关的“关”状态控制信号的发送时刻(参看图2)：

在上述光信号存入环形光缓存器的某一个光延迟波导环的过程中，整体进入光延迟波导环并且光信号已经过左侧光开关102，光信号通过左侧光开关进入光延迟波导环的时间为n5，以控制器105发送关闭控制信号给左侧的光开关102开始计时(即以控制器105从收到分束器做分束处理后的一部分的光信号之后n3+n4时刻开始计时)，光信号再次到达右侧光开关102所用时间应为大于或等于n2+n5*1/2，光信号在光延迟波导环内部传输，光信号下一次到达右侧光开关102的时间应为大于或等于n2+n5*3/2，后续光信号到达右侧光开关102的时间依次应为大于或等于n2+n5*5/2，n2+n5*7/2，.......，因右侧光开关102开断时间为n2，则要想取右侧光开关102对应延迟波导环内的光信号，则应在光信号到达右侧光开关102之前的n2时间，即要由控制器105发送控制信号给右侧光开关102将其打开，从而在右侧光开关102打开的那一刻或之后光信号到达右侧光开关102，即光信号由右侧光开关102导出。所以控制器105应在上述开始计时时刻之后的n5*1/2或n5*3/2或n5*5/2或n5*7/2等时刻就要发送“开”状态控制信号给右侧光开关102。因光信号由右侧光开关102完全导出需要的时间为n4，即控制器105在上述开始计时时刻之后大于或等于n5*3/2或n5*5/2或n5*7/2或n5*9/2等时间发送“关”状态控制信号给右侧光开关102，并在此之后n2时刻关闭右侧光开关102。

803、控制器将控制信号发送给某一个光开关，通过对某一个光开关的开关状态的控制，使得缓存在这一个光开关对应的光延迟波导环中的光信号从上述光延迟波导环中输出。

可选的，在所述控制器将所述控制信号发送给某一个光开关之后，所述方法还包括：

删除所述存储单元中存储的所述确定的光延迟波导环对应的映射关系信息。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种环形光缓存器，其特征在于，所述光缓存器包括：

第一弯曲直通波导，呈n形，连接光信号的输入端以及输出端，作为光信号的传输总线，用于将从所述输入端输入的光信号传输至所述输出端；

多个光延迟波导环，在所述第一弯曲直通波导的两臂上横向并列地分布，每个光延迟波导环的两侧和所述第一弯曲直通波导的两臂均通过一对光开关实现光路的通断，所述多个光延迟波导环用于对光信号进行缓存；

多对光开关，和所述多个光延迟波导环的数目相同，每一对光开关用于对所述第一弯曲直通波导的两臂和与所述每一对光开关对应的光延迟波导环的两侧的光路的通断进行控制；

分束器，设置于所述第一弯曲直通波导的输入端，用于将从所述输入端输入光信号分出一部分光信号经过第二弯曲直通波导传送给控制器；

慢光效应波导，设置于最接近所述输入端的光开关和所述分束器之间的所述第一弯曲直通波导上，用于将在其内部传输的光信号传输速率减慢；

所述控制器，通过所述第二弯曲直通波导连接到所述分束器，和外部设备相连接，以及通过控制信号线和所述多对光开关的每一个光开关相连，用于接收所述分束器分出的一部分光信号，对所述一部分光信号进行光电转换得到电信号，并对所述电信号的数据包进行解析，根据所述解析得到的信息产生光信号的传输请求，并将所述传输请求发送给外部设备，接收所述外部设备发送的将光信号存入所述环形光缓存器的指令，根据所述存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号，将所述控制信号发送给某一个光开关，通过对所述某一个光开关的开关状态的控制，使得在所述第一弯曲直通波导中传输的光信号进入和所述某一个光开关对应的光延迟波导环中；或用于接收所述外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从所述光延迟波导环中输出的指令，根据所述输出指令产生控制信号，并将所述控制信号发送给某一个光开关，通过对所述某一个光开关的开关状态的控制，使得缓存在所述某一个光开关对应的光延迟波导环中的光信号从所述光延迟波导环中输出。

2.根据权利要求1所述的环形光缓存器，其特征在于，所述控制器包括：

光电转换器，用于接收所述分束器分出的一部分光信号，对所述一部分光信号进行光电转换得到电信号；

数据包解析单元，用于对所述电信号的数据包进行解析，获取电信号数据包的包头信息，并从所述包头信息中提取所述数据包的目的地址；

传输请求单元，用于根据所述目的地址产生所述光信号的传输请求，并将所述传输请求发送给所述外部设备；

指令接收单元，用于接收所述外部设备发送的将光信号存入所述环形光缓存器的指令；

存储环确定单元，用于根据所述存入指令，从所述环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环；

映射关系建立单元，用于利用所述解析得到的所述数据包的目的地址，建立起所述目的地址和所述确定的光延迟波导环的映射关系信息，并将所述映射关系信息发送给存储单元；

控制信号产生单元，用于生成向所述确定的光延迟波导环对应的某一个光开关发送的控制信号，所述控制信号用于控制所述某一个光开关的开关状态；

所述存储单元，用于存储所述目的地址和所述光延迟波导环的映射关系。

3.根据权利要求2所述的环形光缓存器，其特征在于，所述控制器包括：

指令接收单元，还用于接收所述外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从所述光延迟波导环中输出的指令；

指令解析单元，用于对接收到的所述输出指令进行解析，从中提取出需要输出的光信号的目的地址；

存储环确定单元，还用于根据所述提取出的目的地址，查询所述存储单元中存储的所述目的地址和所述光延迟波导环的映射关系，确定所述目的地址对应的光延迟波导环；

控制信号产生单元，还用于根据所述输出指令，生成向所述确定的光延迟波导环对应的某一个光开关发送的控制信号，所述控制信号用于控制所述某一个光开关的开关状态；

映射关系删除单元，用于删除所述存储单元中存储的所述确定的光延迟波导环对应的映射关系信息。

4.根据权利要求1-3任一所述的环形光缓存器，其特征在于，所述每个光延迟波导环中包括一段慢光效应波导，用于将在其内部传输的光信号的传输速率减慢。

5.根据权利要求4所述的环形光缓存器，其特征在于，当所述环形光缓存器处理的光信号为M个波长的波分复用光信号时，其中，M为整数且M>1，所述每一个光延迟波导环所包括的一段慢光效应波导包括：

波分解复用器，用于将所述M个波长的波分复用光信号解复用为M个不同波长的单波长光信号；

M个单波长的光延迟波导环，用于分别对所述M个不同波长的单波长光信号进行光信号延迟；

波分复用器，用于将所述经过延迟的M个不同波长的单波长光信号波分复用为一路波分复用光信号。

6.一种利用环形光缓存器进行光信号存入的方法，其特征在于，所述方法包括：

控制器接收分束器分出的一部分光信号，对所述一部分光信号进行光电转换得到电信号；

所述控制器对所述电信号的数据包进行解析，根据所述解析得到的信息产生光信号的传输请求；

所述控制器将所述传输请求发送给外部设备；

所述控制器接收所述外部设备发送的将光信号存入所述环形光缓存器的指令；

所述控制器根据所述存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号；

所述控制器将所述控制信号发送给某一个光开关，通过对所述某一个光开关的开关状态的控制，使得在第一弯曲直通波导中传输的光信号进入和所述某一个光开关对应的光延迟波导环中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制器根据所述存入指令，并利用解析得到的信息产生控制信号，包括：

根据所述存入指令，从所述环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环；

生成控制所述确定的光延迟波导环左侧光开关的“开”状态信号，以及当光信号经所述左侧的光开关导入所述确定的光延迟波导环后，生成控制所述左侧光开关的“关”状态信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述存入指令，从所述环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环的过程中，当发现所述环形光缓存器所有的光延迟波导环均已存有光信号时，发出光信号丢弃的通信消息给所述外部设备。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在根据所述存入指令，从所述环形光缓存器中还未存有光信号的光延迟波导环中确定一个光延迟波导环之后，所述方法还包括：

建立目的地址和所述确定的光延迟波导环的映射关系，并将所述映射关系存储在存储单元中。

10.一种利用环形光缓存器进行光信号读取的方法，其特征在于，所述方法包括：

控制器接收外部设备发送的将缓存在某一光延迟波导环中的光信号从所述光延迟波导环中输出的指令；

所述控制器根据所述输出指令产生控制信号；

所述控制器将所述控制信号发送给某一个光开关，通过对所述某一个光开关的开关状态的控制，使得缓存在所述某一个光开关对应的光延迟波导环中的光信号从所述光延迟波导环中输出；

其中，所述控制器根据所述输出指令产生控制信号，包括：

对接收到的所述输出指令进行解析，从中提取出需要输出的光信号的目的地址；

根据所述提取出的目的地址，查询存储单元中存储的所述目的地址和所述光延迟波导环的映射关系，确定所述目的地址对应的光延迟波导环；

根据所述输出指令，生成控制所述确定的光延迟波导环右侧光开关的“开”状态信号，以及当光信号经所述右侧的光开关从所述确定的光延迟波导环导出后，生成控制所述右侧光开关的“关”状态信号。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述控制器将所述控制信号发送给某一个光开关之后，所述方法还包括：

删除所述存储单元中存储的所述确定的光延迟波导环对应的映射关系信息。