CN106899508B - 一种路由器及mesh光网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种路由器及mesh光网络。该路由器在用于mesh光网络时能够有效降低路由器的功耗和控制电路所带来的延迟，提高mesh光网络的扩展性。克服了现有技术中路由器用于mesh光网络时功耗较大，控制电路带来延迟较大的缺陷。本发明实施例提供一种路由器，包括：6条光波导以及至少12个光交换器件；其中，第一光波导与第二光波导的光传播方向为相反的两个方向；第三光波导与第四光波导的光传播方向为相反的两个方向；第i光波导分别通过至少一个光交换器件与除光传播方向相反的光波导以外的其他光波导连接，用于将第i光波导的输入端口的光信号交换至与之相连接的其他光波导的输出端口；其中，i＝1‑6。

Description

一种路由器及mesh光网络

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种路由器及mesh光网络。

背景技术

在多核处理系统中，核与核之间的通信需求变得越来越高，负责通信的系统也变得越来越复杂，使得整个通信系统的功耗变大，并且会带来更大的通信延迟。光子技术基于光波导与微谐振腔的片上网络日趋成熟，光互联技术具有相当广泛的应用前景，光互连可以提供十倍甚至百倍于传统电引脚的芯片I/O带宽。

在现有技术中，一种基于交叉开关路由器参见图1所示，该路由器包括6条水平输入波导(1-6)和6条垂直输出波导(7-12)，每条水平波导和垂直波导的交叉处设置有一个微谐振腔100，当该微谐振腔100打开时，处于水平波导内的输入光信号会被交换到垂直波导输出，从而实现路由器的路由功能。此路由器使用大量的微谐振腔100，并且存在大量的波导交叉，所有路由链路都需要通过打开微谐振腔100来实现，一条链路中所穿过和遇到的微谐振腔100的数量较多，波导的交叉数量较多，使得该路由器的功耗变大，造价变高，调试难度也变得较大；另一种辐射状的路由器参见图2，该路由器由6条波导(1-6)环绕而成，每条波导均具有一个输入端和一个输出端，每两个波导交叉处均设置有一个微谐振腔100，当微谐振腔100处于打开状态时，处于某条波导内的光信号将会被交换到另一条波导，从而实现路由器的路由功能；该路由器与图1所示的路由器相比，波导交叉数量和微谐振腔的数量均有一定程度的降低，该路由器的各个端口分别对应为东、西、南、北、上/下和出/入端口，但是，该路由器中从西端口到南端口和从北端口到西端口的这两条无源路由线路均不是mesh光网络中的常用路由线路，因此，该路由器在用于mesh光网络时该路由器的实际性能提高并不显著。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种路由器及mesh光网络。该路由器在用于mesh光网络时能够有效降低路由器的功耗和控制电路所带来的延迟，提高mesh光网络的扩展性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种路由器，包括：6条光波导以及至少12个光交换器件；

6条光波导分别为第一光波导、第二光波导、第三光波导、第四光波导、第五光波导与第六光波导；其中，每一条光波导均包括输入端口和输出端口；

第一光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，第二光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，且第一光波导与第二光波导的光传播方向为相反的两个方向；

第三光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，第四光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，且第三光波导与第四光波导的光传播方向为相反的两个方向；

第i光波导分别通过至少一个光交换器件与除光传播方向相反的光波导以外的其他光波导连接，用于将第i光波导的输入端口的光信号交换至与之相连接的其他光波导的输出端口；其中，i＝1-6。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述光交换器件为平行微谐振腔。通过设置平行微谐振腔，与交叉微谐振腔相比，能够减少光波导之间的交叉数量，从而能够减小功耗与串扰。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，每一个所述光交换器件包括至少两个依次排列且谐振波长互不相同的微谐振腔。可以将一条波导上不同的谐振波长的光信号同时交换至与之相连接的另一条波导的输出端口，从而能够实现路由器在多波长传输网络中的应用。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第一光波导分别通过第一、第二、第三、第四光交换器件与第三、第四、第五、第六光波导连接。第一光波导的输入端口的光信号可以分别通过第一、第二、第三、第四光交换器件交换至第三、第四、第五、第六光波导的输出端口，第三、第四、第五、第六光波导的输入端口的光信号也可以分别通过第一、第二、第三、第四光交换器件交换至第一光波导的输出端口。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第二光波导分别通过第五、第六、第七、第八光交换器件与第三、第四、第五、第六光波导连接。第二光波导的输入端口的光信号可以分别通过第五、第六、第七、第八光交换器件交换至第三、第四、第五、第六光波导的输出端口，第三、第四、第五、第六光波导的输入端口的光信号也可以分别通过第五、第六、第七、第八光交换器件交换至第二光波导的输出端口。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第三光波导分别通过第九、第十、第十一、第十二光交换器件与第一、第二、第五、第六光波导连接。第三光波导的输入端口的光信号可以分别通过第九、第十、第十一、第十二光交换器件交换至第一、第二、第五、第六光波导的输出端口，第一、第二、第五、第六光波导的输入端口的光信号也可以分别通过第九、第十、第十一、第十二光交换器件交换至第三光波导的输出端口。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述第四光波导分别通过第十三、第十四、第十五、第十六光交换器件与第一、第二、第五、第六光波导连接。第四光波导的输入端口的光信号可以分别通过第十三、第十四、第十五、第十六光交换器件交换至第一、第二、第五、第六光波导的输出端口，第一、第二、第五、第六光波导的输入端口的光信号也可以分别通过第十三、第十四、第十五、第十六光交换器件交换至第四光波导的输出端口。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述第五光波导分别通过第十七、第十八、第十九、第二十光交换器件与第一、第二、第三、第四光波导连接。第五光波导的输入端口的光信号可以分别通过第十七、第十八、第十九、第二十光交换器件交换至第一、第二、第三、第四光波导的输出端口，第一、第二、第三、第四光波导的输入端口的光信号也可以分别通过第十七、第十八、第十九、第二十光交换器件交换至第五光波导的输出端口。

结合第一方面的第七种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述第六光波导分别通过第二十一、第二十二、第二十三、第二十四光交换器件与第一、第二、第三、第四光波导连接。第六光波导的输入端口的光信号可以分别通过第二十一、第二十二、第二十三、第二十四光交换器件交换至第一、第二、第三、第四光波导的输出端口，第一、第二、第三、第四光波导的输入端口的光信号也可以分别通过第二十一、第二十二、第二十三、第二十四光交换器件交换至第六光波导的输出端口。

结合第一方面的第一种至第八种可能的实现方式，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述第一光波导、所述第二光波导、所述第三光波导、所述第四光波导、所述第五光波导和所述第六光波导以及所述光交换器件形成6*6拓扑结构，所述6*6拓扑结构以所述拓扑结构的中心呈中心对称。

第二方面，本发明实施例提供一种mesh光网络，包括至少一个如上述所述的路由器。

本发明实施例提供一种路由器及mesh光网络。由于所述路由器中的6条光波导均具有输入端口和输出端口，且第一光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，第二光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，且第一光波导与第二光波导的光传播方向为相反的两个方向，因此，第一光波导与第二光波导可以实现两个相反的方向的双向光传播，同样的，第三光波导与第四光波导也可以实现两个相反的方向的双向光传播，因此，第一光波导至第六光波导这六条无源免控路由线路为mesh网络中最为常用的路由线路，因此，在将该路由器应用于mesh光网络时能够降低功耗和控制电路带来的负面效果如延迟等，并且，通过光交换器件能够将一条光波导的输入端口的光信号交换至与之相连接的另一光波导的输出端口，实现路由功能；该路由器能够在实现6*6路由器的路由功能的同时减少路由线路的平均损耗和串扰，提高mesh光网络的扩展性。克服了现有技术中路由器用于mesh光网络时功耗较大，控制电路带来延迟较大的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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它的附图。

图1为现有技术提供的一种基于交叉开关的路由器的结构示意图；

图2为现有技术提供的一种辐射状的路由器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种路由器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种路由器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种交叉微谐振腔的工作原理示意图；

图6为本发明实施例提供的一种平行微谐振腔的工作原理示意图；

图7为本发明实施例提供的一种平行微谐振腔组的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的再一种路由器的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种3Dmesh光网络的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种3Dmesh光网络的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种8*8*2网络中无源路由的交换数与有源路由的交换数的比例饼图；

图12为本发明实施例提供的一种12*12*2网络中无源路由的交换数与有源路由的交换数的比例饼图；

图13为本发明实施例提供的一种16*16*2网络中无源路由的交换数与有源路由的交换数的比例饼图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

第一方面，本发明实施例提供一种路由器，参见图3，包括：6条光波导以及至少12个光交换器件；

6条光波导分别为第一光波导1、第二光波导2、第三光波导3、第四光波导4、第五光波导5与第六光波导6；其中，每一条光波导均包括输入端口I和输出端口O；

第一光波导1的输入端口I₁的光输入方向与输出端口O₁的光输出方向一致，第二光波导2的输入端口I₂的光输入方向与输出端口O₂的光输出方向一致，且第一光波导1与第二光波导2的光传播方向为相反的两个方向；

第三光波导3的输入端口I₃的光输入方向与输出端口O₃的光输出方向一致，第四光波导4的输入端口I₄的光输入方向与输出端口O₄的光输出方向一致，且第三光波导3与第四光波导4的光传播方向为相反的两个方向；

第i光波导分别通过至少一个光交换器件100与除光传播方向相反的光波导以外的其他光波导连接，用于将第i光波导的输入端口的光信号交换至与之相连接的其他光波导的输出端口；其中，i＝1-6。

本发明实施例提供一种路由器。由于所述路由器中的第一光波导1的输入端口I₁的光输入方向与输出端口O₁的光输出方向一致，第二光波导2的输入端口I₂的光输入方向与输出端口O₂的光输出方向一致，且第一光波导1与第二光波导2的光传播方向为相反的两个方向，因此，第一光波导1与第二光波导2可以实现两个相反的方向的双向光传播，同样的，第三光波导3与第四光波导4也可以实现两个相反的方向的双向光传播，因此，第一光波导至第六光波导这六条无源免控路由线路为mesh网络中最为常用的路由线路，在将所述路由器用于mesh光网络时能够降低mesh光网络的功耗和控制电路带来的负面效果如延迟等，并且，通过光交换器件100能够将一条光波导的输入端口的光信号交换至与之相连接的另一光波导的输出端口，实现路由功能；该路由器能够在实现6*6路由器的路由功能的同时减少路由线路的平均损耗和串扰，提高mesh光网络的扩展性。克服了现有技术中路由器用于mesh光网络时功耗较大，控制电路带来延迟较大的缺陷。

其中，对所述第一光波导至第六光波导的输入端口与输出端口的放置方位不做限定，在实际应用中，可以根据需要进行合理设置。

示例性的，在实际应用中，两个相反的方向在空间上可以为东西两个方向，也可以为南北两个方向，因此，参见图4，路由器的第一光波导1至第四光波导4的各个端口可以分别简单地对应于东、西、南、北四个方位，即对应于东、西、南、北四个端口，能够实现东端口→西端口、西端口→东端口、南端口→北端口、北端口→南端口这四条路由线路的无源免控，另外，第五光波导5和第六光波导6的各个端口分别对应于出/入端口和上/下端口，从而能够实现出/入端口→上/下端口和上/下端口→出/入端口这两条路由线路的无源免控。

其中，对所述光交换器件100不做限定，所述光交换器件100可以为微谐振腔，也可以为双折射晶体或者马赫曾德尔干涉仪等可实现谐振交换功能的器件。

其中，对第i光波导(i＝1-6)分别通过至少一个光交换器件100与除光传播方向相反的光波导以外的其他光波导连接的具体连接方式不做限定，当光交换器件100为微谐振腔MR时，所述光交换器件100可以为交叉微谐振腔，也可以为平行微谐振腔。

在此，以微谐振腔用于连接第一光波导1和第二光波导2为例，针对不同的微谐振腔对其工作原理分别进行说明。

当所述光交换器件100为交叉微谐振腔时，参见图5，交叉微谐振腔设置在第一光波导1与第二光波导2的交叉处，当交叉微谐振腔的谐振波长λ_resonant等于工作波长λ₀时，所述交叉微谐振腔处于“开”的状态，从I₁输入的光信号将从O₂输出，当交叉微谐振腔的谐振波长λ_resonant不等于工作波长λ₀时，所述交叉微谐振腔处于“关”的状态，从I₁输入的光信号将从O₁输出，所述交叉微谐振腔的谐振波长能够由路由控制信号动态控制，实现“开”和“关”两种状态。

当所述光交换器件100为平行微谐振腔时，参见图6，平行微谐振腔设置在第一光波导1与第二光波导2的平行段之间，当平行微谐振腔的谐振波长λ_resonant等于工作波长λ₀时，所述平行微谐振腔处于“开”的状态，从I₁输入的光信号将从O₂输出，当平行微谐振腔的谐振波长λ_resonant不等于工作波长λ₀时，所述平行微谐振腔处于“关”的状态，从I₁输入的光信号将从O₁输出，所述平行微谐振腔的谐振波长能够由路由控制信号动态控制，实现“开”和“关”两种状态。

本发明的一实施例中，所述光交换器件100为平行微谐振腔。通过设置平行微谐振腔，与交叉微谐振腔相比，能够减少光波导之间的交叉数量，从而能够减小功耗与串扰。

本发明的又一实施例中，参见图7，每一个所述光交换器件100包括至少两个依次排列且谐振波长互不相同的微谐振腔。由于每一个所述微谐振腔的谐振波长不同，因此，能够将第一光波导1的输入端I₁的多个不同的谐振波长的光信号同时交换至第二光波导2的输出端O₂，从而实现所述路由器在多波长传输网络中的应用；在此，所述第一光波导1与第二光波导2为任意两个光波导，在此仅为举例说明。

本发明的一实施例中，参见图8，所述第一光波导1分别通过第一光交换器件101与第三光波导3连接；通过第二光交换器件102与第四光波导4连接；通过第三光交换器件103与第五光波导5连接；通过第四光交换器件104与第六光波导6连接。所述第一光波导1的输入端口I₁的光信号可以通过第一光交换器件101交换至第三光波导3的输出端口O₃，第三光波导3的输入端口I₃的光信号也可以通过第一光交换器件101交换至第一光波导1的输出端口O₁；第一光波导1的输入端口I₁的光信号可以通过第二光交换器件102交换至第四光波导4的输出端口O₄，第四光波导4的输入端口I₄的光信号也可以通过第二光交换器件102交换至第一光波导1的输出端口O₁；第一光波导1的输入端口I₁的光信号可以通过第三光交换器件103交换至第五光波导5的输出端口O₅，第五光波导5的输入端口I₅的光信号也可以通过第三光交换器件103交换至第一光波导1的输出端口O₁；第一光波导1的输入端口I₁的光信号可以通过第四光交换器件104交换至第六光波导6的输出端口O₆，第六光波导6的输入端口I₆的光信号也可以通过第四光交换器件104交换至第一光波导1的输出端口O₁。

本发明的一实施例中，所述第二光波导2分别通过第五光交换器件105与第三光波导3连接；通过第六光交换器件106与第四光波导4连接；通过第七光交换器件107与第五光波导5连接；通过第八光交换器件108与第六光波导6连接。所述第二光波导2的输入端口_I2的光信号可以通过第五光交换器件105交换至第三光波导3的输出端口O₃，第三光波导3的输入端口I₃的光信号也可以通过第五光交换器件105交换至第二光波导2的输出端口O₂；第二光波导2的输入端口I₂的光信号可以通过第六光交换器件106交换至第四光波导4的输出端口O₄，第四光波导4的输入端口I₄的光信号也可以通过第六光交换器件106交换至第二光波导2的输出端口O₂；第二光波导2的输入端口I₂的光信号可以通过第七光交换器件107交换至第五光波导5的输出端口O₅，第五光波导5的输入端口I₅的光信号也可以通过第七光交换器件107交换至第二光波导2的输出端口O₂；第二光波导2的输入端口I₂的光信号可以通过第八光交换器件108交换至第六光波导6的输出端口O₆，第六光波导6的输入端口I₆的光信号也可以通过第八光交换器件108交换至第二光波导2的输出端口O₂。

本发明的又一实施例中，所述第三光波导3分别通过第九光交换器件109与第一光波导1连接；通过第十光交换器件110与第二光波导2连接；通过第十一光交换器件111与第五光波导5连接；通过第十二光交换器件112与第六光波导6连接。所述第三光波导3的输入端口I₃的光信号可以通过第九光交换器件109交换至第一光波导1的输出端口O₁，第一光波导1的输入端口I₁的光信号也可以通过第九光交换器件109交换至第三光波导3的输出端口O₃；第三光波导3的输入端口I₃的光信号可以通过第十光交换器件110交换至第二光波导2的输出端口O₂，第二光波导2的输入端口I₂的光信号也可以通过第十光交换器件110交换至第三光波导3的输出端口O₃；第三光波导3的输入端口I₃的光信号可以通过第十一光交换器件111交换至第五光波导5的输出端口O₅，第五光波导5的输入端口I₅的光信号也可以通过第十一光交换器件111交换至第三光波导3的输出端口O₃；第三光波导3的输入端口I₃的光信号可以通过第十二光交换器件112交换至第六光波导6的输出端口O₆，第六光波导6的输入端口I₆的光信号也可以通过第十二光交换器件112交换至第三光波导3的输出端口O₃。

本发明的一实施例中，所述第四光波导4分别通过第十三光交换器件113与第一光波导1连接；通过第十四光交换器件114与第二光波导2连接；通过第十五光交换器件115与第五光波导5连接；通过第十六光交换器件116与第六光波导6连接。所述第四光波导4的输入端口I₄的光信号可以通过第十三光交换器件113交换至第一光波导1的输出端口O₁，第一光波导1的输入端口I₁的光信号也可以通过第十三光交换器件113交换至第四光波导4的输出端口O₄；第四光波导4的输入端口I₄的光信号可以通过第十四光交换器件114交换至第二光波导2的输出端口O₂，第二光波导2的输入端口I₂的光信号也可以通过第十四光交换器件114交换至第四光波导4的输出端口O₄；第四光波导4的输入端口I₄的光信号可以通过第十五光交换器件115交换至第五光波导5的输出端口O₅，第五光波导5的输入端口I₅的光信号也可以通过第十五光交换器件115交换至第四光波导4的输出端口O₄；第四光波导4的输入端口I₄的光信号可以通过第十六光交换器件116交换至第六光波导6的输出端口O₆，第六光波导6的输入端口I₆的光信号也可以通过第十六光交换器件116交换至第四光波导4的输出端口O₄。

本发明的又一实施例中，所述第五光波导5分别通过第十七光交换器件117与第一光波导1连接；通过第十八光交换器件118与第二光波导2连接；通过第十九光交换器件119与第三光波导3连接；通过第二十光交换器件120与第四光波导4连接。所述第五光波导5的输入端口I₅的光信号可以通过第十七光交换器件117交换至第一光波导1的输出端口O₁，第一光波导1的输入端口I₁的光信号也可以通过第十七光交换器件117交换至第五光波导5的输出端口O₅；第五光波导5的输入端口I₅的光信号可以通过第十八光交换器件118交换至第二光波导2的输出端口O₂，第二光波导2的输入端口I₂的光信号也可以通过第十八光交换器件118交换至第五光波导5的输出端口O₅；第五光波导5的输入端口I₅的光信号可以通过第十九光交换器件119交换至第三光波导3的输出端口O₃，第三光波导3的输入端口I₃的光信号也可以通过第十九光交换器件119交换至第五光波导5的输出端口O₅；第五光波导5的输入端口I₅的光信号可以通过第二十光交换器件120交换至第四光波导4的输出端口O₄，第四光波导4的输入端口I₄的光信号也可以通过第二十光交换器件120交换至第五光波导5的输出端口O₅。

本发明的一实施例中，所述第六光波导6分别通过第二十一光交换器件121与第一光波导1连接；通过第二十二光交换器件122与第二光波导2连接；通过第二十三光交换器件123与第三光波导3连接；通过第二十四光交换器件124与第四光波导4连接。所述第六光波导6的输入端口I₆的光信号可以通过第二十一光交换器件121交换至第一光波导1的输出端口O₁，第一光波导1的输入端口I₁的光信号也可以通过第二十一光交换器件121交换至第六光波导6的输出端口O₆；第六光波导6的输入端口I₆的光信号可以通过第二十二光交换器件122交换至第二光波导2的输出端口O₂，第二光波导2的输入端口I₂的光信号也可以通过第二十二光交换器件122交换至第六光波导6的输出端口O₆；第六光波导6的输入端口I₆的光信号可以通过第二十三光交换器件123交换至第三光波导3的输出端口O₃，第三光波导3的输入端口I₃的光信号也可以通过第二十三光交换器件123交换至第六光波导6的输出端口O₆；第六光波导6的输入端口I₆的光信号可以通过第二十四光交换器件124交换至第四光波导4的输出端口O₄，第四光波导4的输入端口I₄的光信号也可以通过第二十四光交换器件124交换至第六光波导6的输出端口O₆。

其中，需要说明的是，以第四光交换器件104和第二十一光交换器件121为例，由于所述第四光交换器件104既可以将第一光波导1的输入端口I₁的光信号交换至第六光波导6的输出端口O₆，也可以将第六光波导6的输入端口I₆的光信号交换至第一光波导1的输出端口O₁；同样的，通过所述第二十一光交换器件121既可以将第六光波导6的输入端I₆的光信号交换至第一光波导1的输出端口O₁，也可以将第一光波导1的输入端口I₁的光信号交换至第六光波导6的输出端口O₆；因此，第四光交换器件104和第二十一光交换器件121去掉任意一个，都不会影响路由功能的实现，然而，当两条路由线路共用一个光交换器件(第四光交换器件104或者第二十一光交换器件121)时，容易发生噪声串扰，因此，每一条路由线路采用一个光交换器件进行控制，在实际应用中，按照路由算法，通过选择最优路由路径，能够减少两条路由线路采用1个光交换器件产生的噪声串扰。

在本发明实施例中，除六条无源免控路由线路以外，所述路由器还具有24条路由线路，我们给出了每条路由线路与光交换器件的对应关系，参见表1，其中，所述无源免控路由线路不需要通过任何光交换器件，由波导直接连通，除无源免控路由线路的每条路由线路均采用一个光交换器件进行控制，使得各条路由线路可以自由组合，完成无阻塞的路由功能。

表1

光交换器件	输入端口	输出端口	光交换器件	输入端口	输出端口
						无	I<sub>1</sub>	O<sub>1</sub>	无	I<sub>2</sub>	O<sub>2</sub>
无	I<sub>3</sub>	O<sub>3</sub>	无	I<sub>4</sub>	O<sub>4</sub>
						无	I<sub>5</sub>	O<sub>5</sub>	无	I<sub>6</sub>	O<sub>6</sub>
101	I<sub>1</sub>	O<sub>3</sub>	102	I<sub>1</sub>	O<sub>4</sub>
						103	I<sub>1</sub>	O<sub>5</sub>	104	I<sub>1</sub>	O<sub>6</sub>
105	I<sub>2</sub>	O<sub>3</sub>	106	I<sub>2</sub>	O<sub>4</sub>
						107	I<sub>2</sub>	O<sub>5</sub>	108	I<sub>2</sub>	O<sub>6</sub>
109	I<sub>3</sub>	O<sub>1</sub>	110	I<sub>3</sub>	O<sub>2</sub>
						111	I<sub>3</sub>	O<sub>5</sub>	112	I<sub>3</sub>	O<sub>6</sub>
113	I<sub>4</sub>	O<sub>1</sub>	114	I<sub>4</sub>	O<sub>2</sub>
						115	I<sub>4</sub>	O<sub>5</sub>	116	I<sub>4</sub>	O<sub>6</sub>
117	I<sub>5</sub>	O<sub>1</sub>	118	I<sub>5</sub>	O<sub>2</sub>
						119	I<sub>5</sub>	O<sub>3</sub>	120	I<sub>5</sub>	O<sub>4</sub>
121	I<sub>6</sub>	O<sub>1</sub>	122	I<sub>6</sub>	O<sub>2</sub>
						123	I<sub>6</sub>	O<sub>3</sub>	124	I<sub>6</sub>	O<sub>4</sub>

本发明的一实施例中，所述第一光波导1、所述第二光波导2、所述第三光波导3、所述第四光波导4、所述第五光波导5和所述第六光波导6以及光交换器件形成6*6拓扑结构，所述6*6拓扑结构以所述拓扑结构的中心呈中心对称。

第二方面，本发明实施例提供一种mesh光网络，包括至少一个如上述所述的路由器。

本发明实施例提供一种mesh光网络。由于该路由器具有6条光网络中常用的无源免控路由线路，通过将上述所述的路由器应用于mesh光网络，节点到节点之间的路由算法符合XYZ路由机制，因此，在mesh光网络中，通过综合考虑多种性能度量指标并进行综合评估后进行路由选择，能够减小光损耗、串扰和由于控制电路带来的负面效应，例如延迟，从而提高所述mesh网络的扩展性。克服了现有技术中路由器在用于mesh光网络时功耗较大，控制电路带来延迟较大的缺陷。

在将一个路由器应用于mesh光网络时，所述路由器的各个端口可以与其他相邻的路由器连接，也可以与处理器连接，也可以与本地缓存连接。

示例性的，参见图9，在3Dmesh光网络中，所述路由器记为201，则所述路由器201通过各个端口与相邻的路由器连接，所述路由器201与相邻的路由器202通过波导a连接，所述路由器201与相邻的路由器203通过波导b连接，所述路由器201与相邻的路由器204通过波导c连接，所述路由器201与相邻的路由器205通过波导d连接，所述路由器201与相邻的路由器206通过波导e连接，所述路由器201与处理单元207通过出/入端口连接。

其中，由于该路由器中的6条光波导中的第一光波导与第二光波导可以实现两个相反的方向的双向光传播，第三光波导与第四光波导也可以实现两个相反的方向的双向光传播，在实际应用中，两个相反的方向在空间上可以为东西两个方向，也可以为南北两个方向，因此，路由器的各个端口可以分别简单地对应于东、西、南、北四个方位，即对应于东、西、南、北四个端口，能够实现东端口→西端口、西端口→东端口、南端口→北端口、北端口→南端口这四条路由线路的无源免控，同时，该路由器通过第五光波导与第六光波导能够实现上/下端口→出/入端口和出/入端口→上/下端口这两条路由线路的无源免控，在mesh光网络中这六条路由线路为最常用的路由线路，因此，能够最大程度上降低mesh网络的功耗。

再示例性的，参见图10，在3Dmesh光网络中，以路由器201为例，则路由器201通过各个端口与相邻的路由器连接，所述路由器201与路由器202通过波导a连接，所述路由器201与相邻的路由器203通过波导b连接，所述路由器201与相邻的路由器204通过波导c连接，所述路由器201与相邻的路由器205通过波导d连接，所述路由器201与处理单元206通过波导e连接，本地的末级缓存207通过波导f连接。

其中，由于该路由器中的6条光波导中的第一光波导与第二光波导可以实现两个相反的方向的双向光传播，第三光波导与第四光波导也可以实现两个相反的方向的双向光传播，在实际应用中，两个相反的方向在空间上可以为东西两个方向，也可以为南北两个方向，因此，路由器的各个端口可以分别简单地对应于东、西、南、北四个方位，即对应于东、西、南、北四个端口，能够实现东端口→西端口、西端口→东端口、南端口→北端口、北端口→南端口这四条路由线路的无源免控，同时，该路由器通过第五光波导与第六光波导能够实现上/下端口→出/入端口和出/入端口→上/下端口这两条路由线路的无源免控，在mesh光网络中这六条路由线路为最常用的路由线路，因此，能够最大程度上降低mesh光网络的功耗。

其中，所述路由器可以应用于所有具有6*6功能的mesh光网络中，例如8*8*2网络、12*12*2网络和16*16*2网络，能够低功耗地解决6*6路由功能；并且，所述mesh光网络可以为任意规模，例如：节点个数和容量为任意的mesh光网络。

示例性的，参见图11，在8*8*2网络中，使用无源免控路由的交换数A占所有交换数的比例为52％，有源交换数B占所有交换数的比例为48％；参见图12，在12*12*2网络中，使用无源免控路由的交换数A占所有交换数的比例为65％，有源交换数B占所有交换数的比例为35％；参见图13，在16*16*2网络中，使用无源免控路由的交换数A占所有交换数的比例为72％，有源交换数B占所有交换数的比例为18％；通过使用计算机进行穷举，我们发现，随着网络容量的增加，使用无源免控路由的交换数占所有交换数的比例会明显增加，因此，随着网络容量的增加，由于本发明实施例提供的路由器无源路由工作几率进一步增大，mesh光网络的整体损耗会大幅下降。

需要说明的是，由于路由器的具体损耗与波导交叉损耗、经过光交换器件的损耗和插入光交换器件的损耗有关。在实际计算过程中交叉损耗、经过损耗和插入损耗所依据的损耗参数参见表2所示：

表2

参考表2，本发明实施例提供的单个路由器与图1所示的现有技术一中的单个路由器和图2所示的现有技术二中的单个路由器的具体损耗对比参见表3所示：

表3

	本发明实施例	现有技术一	现有技术二
				平均波导交叉数量	4.2	9	4
平均经过MR数量	3.97	5	4
				平均插入MR数量	0.8	1	0.8
平均损耗	2.38dB	3.39dB	2.36dB
				留有工程冗余的损耗	3.14dB	3.99dB	3.14dB

由表3可知：本发明实施例提供的路由器的平均波导交叉数量为4.2，平均经过光交换器件的数量为3.97，平均插入光交换器件的数量为0.8，平均损耗为2.38dB，留有工程冗余的损耗为3.14dB；现有技术一的平均波导交叉数量为9，平均经过光交换器件的数量为5，平均插入光交换器件的数量为1，平均损耗为3.39dB，留有工程冗余的损耗为3.99dB；现有技术二的平均交波导叉数量为4，平均经过光交换器件的数量为4，平均插入光交换器件的数量为0.8，平均损耗为2.36dB，留有工程冗余的损耗为3.14dB。

在将本发明实施例提供的路由器、图1所示的现有技术一提供的路由器和图2所示的现有技术二提供的路由器用于mesh网络时，以各个路由器构建的8*8*2网络中的节点(0,0,1)到节点(7,7,0)的最长路由线路为例，本发明实施例、图1所示的现有技术一和图2所示的现有技术二的路由器构建的8*8*2网络的最长路由路径在整体网络中的损耗对比参见表4：

表4

由表4可知：本发明实施例的最长路由路径在整体网络中的损耗为25.24dB，留有工程冗余的损耗为34.86dB；现有技术一的最长路由路径在整体网络的损耗为54.31dB，留有工程冗余的损耗为75.97dB；现有技术二提供的最长路由路径在整体网络的损耗为44.16dB，留有工程冗余的损耗为64.0dB；可见：本发明实施例最长路由路径的损耗明显低于现有技术一和现有技术二。

综上所述，由于本发明中的路由器在很大几率上工作在无源路由模式下，因此，本发明实施例的损耗有大幅下降，且留有工程冗余的损耗也有大幅下降，使得本发明实施例中的路由器在用于mesh光网络时实际损耗具有大幅下降，从而提高了mesh光网络的扩展性。

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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种路由器，其特征在于，包括：6条光波导以及至少12个光交换器件；

6条光波导分别为第一光波导、第二光波导、第三光波导、第四光波导、第五光波导与第六光波导；其中，每一条光波导均包括输入端口和输出端口；

第一光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，第二光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，且第一光波导与第二光波导的光传播方向为相反的两个方向；

第三光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，第四光波导的输入端口的光输入方向与输出端口的光输出方向一致，且第三光波导与第四光波导的光传播方向为相反的两个方向；

第i光波导分别通过至少一个光交换器件与除光传播方向相反的光波导以外的其他光波导连接，用于将第i光波导的输入端口的光信号交换至与之相连接的其他光波导的输出端口；其中，i＝1-6；

其中，所述第一光波导分别通过第一、第二、第三、第四光交换器件与第三、第四、第五、第六光波导连接；所述第二光波导分别通过第五、第六、第七、第八光交换器件与第三、第四、第五、第六光波导连接；所述第三光波导分别通过第九、第十、第十一、第十二光交换器件与第一、第二、第五、第六光波导连接；所述第四光波导分别通过第十三、第十四、第十五、第十六光交换器件与第一、第二、第五、第六光波导连接；所述第五光波导分别通过第十七、第十八、第十九、第二十光交换器件与第一、第二、第三、第四光波导连接；所述第六光波导分别通过第二十一、第二十二、第二十三、第二十四光交换器件与第一、第二、第三、第四光波导连接。

2.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述光交换器件为平行微谐振腔。

3.根据权利要求2所述的路由器，其特征在于，每一个所述光交换器件包括至少两个依次排列且谐振波长互不相同的微谐振腔。

4.根据权利要求1-3任一项所述的路由器，其特征在于，所述第一光波导、所述第二光波导、所述第三光波导、所述第四光波导、所述第五光波导和所述第六光波导以及所述光交换器件形成6*6拓扑结构，所述6*6拓扑结构以所述拓扑结构的中心呈中心对称。

5.一种mesh光网络，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-4任一项所述的路由器。

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