CN107318056A - 基于阵列波导光栅的光交换装置及系统 - Google Patents

基于阵列波导光栅的光交换装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107318056A
CN107318056A CN201710317484.6A CN201710317484A CN107318056A CN 107318056 A CN107318056 A CN 107318056A CN 201710317484 A CN201710317484 A CN 201710317484A CN 107318056 A CN107318056 A CN 107318056A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching fabric
waveguide grating
level switching
array waveguide
output port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710317484.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107318056B (zh
Inventor
李景涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710317484.6A priority Critical patent/CN107318056B/zh
Publication of CN107318056A publication Critical patent/CN107318056A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107318056B publication Critical patent/CN107318056B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0022—Construction using fibre gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0033—Construction using time division switching

Abstract

本发明适用于光网络通信技术领域，提供了一种基于阵列波导光栅的光交换装置及系统。包括至少一个光交换模块，每个所述光交换模块均包括：第一级交换结构、第二级交换结构和第三级交换结构；所述第一级交换结构和所述第三级交换结构分别包括多个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构包括多个NxN的空间交换器件；所述第二级交换结构通过时分操作的连接模式将所述第二级交换结构的输入端口的数据包输出至所述第二级交换结构的输出端口。在本发明中，通过第二级交换结构采用时分操作的连接模式，在光交换时不再需要电的时序安排，极大地提高了光交换速度。

Description

基于阵列波导光栅的光交换装置及系统
技术领域
本发明属于光网络通信技术领域，具体涉及一种基于阵列波导光栅的光交换装置及系统。
背景技术
每比特的功耗已经成为限制路由器和数据中心网络容量的最大因素，与电交换相比，光交换的功耗低几个数量级。由于阵列波导光栅是被动器件，基于阵列波导光栅的光交换系统极大地节省了功耗。但是阵列波导光栅的端口数目有限，目前，商用的阵列波导光栅路的端口数目小于50个，而数据中心网络可能需要上千的端口，因此，如何扩展基于阵列波导光栅的空间交换器件的端口数目是当前亟待解决的一个问题。
目前，可以通过并联N个NxN(N个输入端口，N个输出端口)的阵列波导光栅得到N2xN2(N2个输入端口，N2个输出端口)的光交换系统，使端口数目由N扩展到N2，但是这种交换装置需要一个电的时序安排，由于现在网络的传输速度越来越快，时序安排极大地限制了光交换的速度。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于阵列波导光栅的光交换装置，以解决现有技术中光交换的速度受到限制的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于阵列波导光栅的光交换装置，所述光交换装置包括至少一个光交换模块，每个所述光交换模块均包括：第一级交换结构、第二级交换结构和第三级交换结构；
所述第一级交换结构包括多个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构包括多个NxN的空间交换器件；所述第三级交换结构包括多个NxN的阵列波导光栅；其中，所述NxN的阵列波导光栅包括N个输入端口和N个输出端口，所述NxN的空间交换器件包括N个输入端口和N个输出端口；所述N为奇数；
所述第一级交换结构通过循环选路的方式将所述第一级交换结构输入端口的数据包输出至所述第一级交换结构的输出端口，所述第一级交换结构的输出端口连接至所述第二级交换结构的输入端口；
所述第二级交换结构通过时分操作的连接模式将所述第二级交换结构的输入端口的数据包输出至所述第二级交换结构的输出端口，所述第二级交换结构的输出端口连接至所述第三级交换结构的输入端口；
所述第三级交换结构通过循环选路的方式将所述第三级交换结构输入端口的数据包输出至所述第三级交换结构的输出端口。
进一步地，所述时分操作的连接模式是指所述第二级交换结构中的每一个所述空间交换器件内部的连接模式是时分操作的连接模式，具体包括：
所述第二级交换结构中的多个空间交换器件在以预设的传输时间段为单位进行连接模式循环，所述每个传输时间段由N个传输时段组成，所述N个传输时段分别对应N种不同的连接模式。
进一步地，所述第一级交换结构和所述第三级交换结构分别包括M个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构包括N个NxN的空间交换器件；所述M小于或等于N。
进一步地，所述第一级交换结构、所述第二级交换结构和所述第三级交换结构按照以下方式连接：所述第一级交换结构的第一个阵列波导光栅的N个输出端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第一个输入端口依次连接；以此类推，所述第一级交换结构的第M个阵列波导光栅的N个输出端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第M个输入端口依次连接；所述第三级交换结构的第一个阵列波导光栅的N个输入端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第一个输出端口依次连接；以此类推，所述第三级交换结构的第M个阵列波导光栅的N个输入端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第M个输出端口依次连接。
进一步地，所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口用二维地址表示，所述二维地址中的第一维用于表示所述阵列波导光栅的编号，所述二维地址中的另一维用于表示所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口的编号。
进一步地，当所述光交换装置将输入的一个数据包进行输出的过程中，传输的波长w从下面的公式计算得到：
m2＝(m1+2w)mod N；
其中，m1为所述数据包输入的所述第一级交换结构的输入端口的编号，m2为所述数据包输出的所述第三级交换结构的输出端口的编号。
进一步地，所述光交换装置包括两个串联的所述光交换模块；第一个光交换模块将输入的数据包随机输出至所述第一个光交换模块的输出端口，所述第一个光交换模块再将所述数据包输送至与所述第一个光交换模块的所述输出端口对应的第二个光交换模块的输入端口。
进一步地，所述光交换装置包括一个所述光交换模块，所述光交换模块将输入的数据包随机输出至所述光交换模块的输出端口，所述光交换模块再将所述输出端口的数据包输送至与所述输出端口对应的输入端口。
进一步地，所述第一级交换结构、所述第二级交换结构和所述第三级交换结构通过光纤连接。
本发明实施例的第二方面提供一种基于阵列波导光栅的光交换系统，包括：
输入单元，用于接收多路光信号；
交换单元，包括如本发明实施例第一方面所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，用于对所述多路光信号进行光交换；
输出单元，用于将光交换后的所述多路光信号输出。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过第二级交换结构采用时分操作的连接模式，在光交换时不再需要电的时序安排，极大地提高了光交换速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的基于阵列波导光栅的光交换装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一个5×5的阵列波导光栅的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的两个5×5的阵列波导光栅串联的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的M＝N＝5时，基于阵列波导光栅的光交换装置的数据通路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一个5×5的空间交换器件的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的图4数据通路中时分操作的连接模式的示意图；
图7是本发明实施例提供的两个光交换模块串联的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的数据包在一个光交换模块中交换两次的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的在不同传输时段从虚拟传输阵列选取数据包发送的示意图；
图10是本发明实施例提供的输入端口处理数据包的流程图；
图11是本发明实施例提供的基于阵列波导光栅的光交换系统的结构框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
交换装置主要是把数据包从一个输入端口送到一个输出端口，为了方便处理，输入端口处理器通常会把数据包切成固定的长度，在以下说明中，假设数据包的长度都是固定的。
请参考图1，图1是本发明实施例提供的基于阵列波导光栅的光交换装置的结构示意图。所述光交换装置包括至少一个光交换模块，每个所述光交换模块均包括：第一级交换结构101、第二级交换结构102和第三级交换结构103；所述第一级交换结构101包括多个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构102包括多个NxN的空间交换器件；所述第三级交换结构103包括多个NxN的阵列波导光栅；其中，所述NxN的阵列波导光栅包括N个输入端口和N个输出端口，所述NxN的空间交换器件包括N个输入端口和N个输出端口；所述N为奇数；所述第一级交换结构101通过循环选路的方式将所述第一级交换结构101输入端口的数据包输出至所述第一级交换结构101的输出端口，所述第一级交换结构101的输出端口连接至所述第二级交换结构102的输入端口；所述第二级交换结构102通过时分操作的连接模式将所述第二级交换结构102的输入端口的数据包输出至所述第二级交换结构102的输出端口，所述第二级交换结构102的输出端口连接至所述第三级交换结构103的输入端口；所述第三级交换结构103通过循环选路的方式将所述第三级交换结构103输入端口的数据包输出至所述第三级交换结构103的输出端口。
需要说明的是，一个N×N(N个输入端口，N个输出端口)的阵列波导光栅的运作需要N个波长，记为λ0，λ0，...,λN-1。阵列波导光栅的一个流(flow)定义为波长在一对输入端口和输出端口之间的传输，用三个参数(i，w，o)表征，三者之间满足如下关系：
o＝(i+w)mod N (1)
其中，i代表输入端口编号，o代表输出端口编号，w代表波长编号。若输入端口i固定，波长编号w依次为0,1,2，…，N-1，则波长将会从满足公式(1)的输出端口输出，此即为阵列波导光栅的循环选路(cyclic routing)。下面，举例说明。
请参照图2，图2是一个5×5的阵列波导光栅的结构示意图，即5个输入端口，5个输出端口，输入端口和输出端口的编号从上至下依次为0,1,2,3,4，每个端口可传输N个波长，波长用表示，其中，m代表波长编号，n代表输入端口编号。例如代表输入端口编号为2，波长编号为3的波长，即i＝2，w＝3，根据公式(1)可得，o＝(3+2)mod5＝0，即从编号为2输入端口输入，将会从编号为0输出端口输出。
根据公式(1)，如果已知两个参数，那么，可以唯一确定另外一个参数。一个N×N的阵列波导光栅有N2流，且这N2流可以同时穿过N×N的阵列波导光栅而不会互相阻碍。
本发明实施例提供的光交换装置的基本原理基于阵列波导光栅的二级结构。在阵列波导光栅的二级交换结构中，即串联两个N×N的阵列波导光栅，同样地，二级结构的每个流(flow)用三个参数(i，w，o)表征，三者之间满足如下关系：
o＝(i+2w)mod N (2)
其中，i代表第一级阵列波导光栅输入端口编号，o代表第二级阵列波导光栅输出端口编号，w代表波长编号。根据公式(2)，如果已知两个参数，可以确定另外一个参数。并且，只有当N为奇数时，N2流才可以同时穿过串联的两个N×N的阵列波导光栅而不会互相阻碍。证明如下：
假设，流(i1,w1,o1)和流(i2,w2,o2)同时穿过两个串联的N×N的阵列波导光栅结构，流(i1,w1,o1)和流(i2,w2,o2)均满足公式(2)，即
o1＝(i1+2w1)mod N (3)
o2＝(i2+2w2)mod N (4)
令i1＝i2,o1＝o2，即两个流从同一输入端口输入，同一输出端口输出，得到
2(w1-w2)mod N＝0 (5)
由公式(5)可知，只有当N为奇数时，才能确定w1＝w2，即已知i和o，可以唯一确定w。因此，只有当N为奇数时，N2流才可以同时穿过N×N的阵列波导光栅而不会互相阻碍。
参照图3，图3是两个5×5的阵列波导光栅301和302串联，由5条光纤303连接，而每条光纤上有5个流通过，根据公式(2)，每条光纤上通过的流(i,w,o)如表1所示。
表一
每条光纤上所有通过的流统称流片(slice of flow)，N2个流被分为N个流片，编号为0至N-1，具有相同流片编号的流会通过相同的连接光纤。如果一个流的参数i和w已知，则流片编号sn满足公式：
sn＝(i+w)mod N (6)
可选的，所述第一级交换结构101和所述第三级交换结构103分别包括M个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构102包括N个NxN的空间交换器件；所述M小于或等于N。
可选的，请参照图1，所述第一级交换结构101、所述第二级交换结构102和所述第三级交换结构103按照以下方式连接：所述第一级交换结构101的第一个阵列波导光栅的N个输出端口分别与所述第二级交换结构102的N个空间交换器件各自的第一个输入端口依次连接；以此类推，所述第一级交换结构101的第M个阵列波导光栅的N个输出端口分别与所述第二级交换结构102的N个空间交换器件各自的第M个输入端口依次连接；所述第三级交换结构103的第一个阵列波导光栅的N个输入端口分别与所述第二级交换结构102的N个空间交换器件各自的第一个输出端口依次连接；以此类推，所述第三级交换结构103的第M个阵列波导光栅的N个输入端口分别与所述第二级交换结构102的N个空间交换器件各自的第M个输出端口依次连接。
例如，请参照图4，图4是M＝N＝5时，基于阵列波导光栅的光交换装置的数据通路的结构示意图。第一级交换结构中的阵列波导光栅401A的5个输出端口分别与第二级交换结构中的光交换器件402A、402B、402C、402D和402E的第一个输入端口相连；第二级交换结构中的空间交换器件402A的5个输出端口分别与第三级交换结构中的阵列波导光栅403A、403B、403C、403D和403E的第一个输入端口相连，依次类推，实现第一级交换结构、第二级交换结构和第三级交换结构的连接。
可选的，所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口用二维地址表示，所述二维地址中的第一维用于表示所述阵列波导光栅的编号，所述二维地址中的另一维用于表示所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口的编号。所述阵列波导光栅的编号称为群组，用g表示，所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口的编号称为组员，用m表示。例如，第一级交换结构中地址为[g1,m1]的输入端口表示编号为g1的阵列波导光栅中的编号为m1的输入端口。
可选的，当所述光交换装置将输入的一个数据包进行输出的过程中，传输的波长w从下面的公式计算得到：
m2＝(m1+2w)mod N (7)
流片编号可从下面的公式计算得出：
sn＝(m1+w)mod N (8)
其中，m1为所述数据包输入的所述第一级交换结构的输入端口的编号，m2为所述数据包输出的所述第三级交换结构的输出端口的编号。
在基于阵列波导光栅的三级交换结构中，每个阵列波导光栅仍然允许N2个流同时通过，从每个阵列波导光栅出发编号为k的流片都汇聚到编号为k的空间交换器件。例如，N＝5时，某个流的三个参数是([g1,1],w,[g2,4]),其中w代表波长，[g1,1]代表群组为g1，组员为1的输入端口，[g2,4]代表群组为g2，组员为4的输出端口。根据公式(7)可以计算得出w＝4。这个流是从阵列波导光栅g1送到阵列波导光栅g2，根据公式(8)可得流片编号sn＝0，因此，此流会经过编号为0的空间交换器件，为了让此流通过，编号为0的空间交换器件必须接出一个从输入端口g1到输出端口g2的内部通道。
可选的，所述第一级交换结构、所述第二级交换结构和所述第三级交换结构通过光纤连接，也可以通过光波导连接。
可选的，所述时分操作的连接模式是指所述第二级交换结构中的每一个所述空间交换器件内部的连接模式是时分操作的连接模式，具体包括：所述第二级交换结构中的多个空间交换器件在以预设的传输时间段为单位进行连接模式循环，每个所述预设的传输时间段由N个传输时段组成，所述N个传输时段分别对应N种不同的连接模式。
可选的，如图5所示，图5是一个5×5的空间交换器件的结构示意图，所述空间交换器件包括控制模块501和记忆模块502，所述记忆模块502通过控制信令503控制所述控制模块501。所述记忆模块502存储了所述N个传输时段分别对应的N种传输模式。
需要说明的是，每一个空间交换器件的内部采用时分操作的连接模式。例如，请请参照图6，图6是图4数据通路中时分操作的连接模式的示意图。空间交换器件以预设的传输时间段为单位进行连接模式循环，每个所述的预设传输时间段由5个传输时段组成，所述5个传输时段分别对应5种传输模式。在传输时段1，如图601所示，第一级交换结构中编号为0的阵列波导光栅的所有输出端口都连接到第三级交换结构中编号为0的阵列波导光栅；在传输时段2，如图602所示，第一级交换结构中编号为0的阵列波导光栅的所有输出端口都连接到第三级交换结构中编号为1，的阵列波导光栅；在传输时段3，如图603所示，第一级交换结构中编号为0的阵列波导光栅的所有输出端口都连接到第三级交换结构中编号为2，的阵列波导光栅；在传输时段4，如图604所示，第一级交换结构中编号为0的阵列波导光栅的所有输出端口都连接到第三级交换结构中编号为3，的阵列波导光栅；在传输时段5，如图605所示，第一级交换结构中编号为0的阵列波导光栅的所有输出端口都连接到第三级交换结构中编号为4的阵列波导光栅。完成一个预设时间段的传输之后，在以后的传输时段中，继续以上述的传输模式循环传输。
需要说明的是，控制模块501包括但不限于微机电系统(MEMS)和定向耦合器。
本发明实施例通过第二级交换结构采用时分操作的连接模式，在光交换时不再需要电的时序安排，极大地提高了光交换速度。
上文实施例所述的第二级交换结构的时分操作的连接模式只适用于平均分布的交通流量，即，所述光交换模块输入端口数据包的数量是平局分布的。只有采取平均分布的交通流量，光交换模块的有效容量才不会较小。一种实现平均分布的交通流量的方法是串联两个上文实施例所述的光交换模块，第一个光交换模块将输入的数据包随机输出至所述第一个光交换模块的输出端口，所述第一个光交换模块再将所述数据包输送至与所述第一个光交换模块的所述输出端口对应的第二个光交换模块的输入端口。
需要说明的是，在第一个光交换模块中，数据包的输出端口是随机选出的，例如，第一个数据包选择第k1个输出端口输出，第二个数据包选择第k2个输出端口输出，等等，由于输出端口是随机选取的，对于第一个光交换模块的每个输入端口而言，数据包的输入端口是平均分布的。所述第一个光交换模块的输出端口地址与所述第二个光交换模块的输入端口地址相同，所述第一个光交换模块的第k个输出端口是第二个光交换模块的第k个输入端口，所以第二个光交换模块的输入端口的数据包是平均来自第一个光交换模块的所有输入端口，因此这些数据包在第二个光交换模块中的输出端口必然也是平均分布的。请参考图7，图7是两个光交换模块串联的结构示意图，在第一个光交换模块701中，输入端口的处理器704随机选个输出端口将数据包输出，例如，选择703作为数据包的输出端口，输出端口地址为[g1，m1]。这个输出端口是第二个光交换模块702中[g1，m1]的输入端口。换句话说，所述数据包被输送至第二个光交换模块702中地址为[g1，m1]的输入端口。由于数据包是平均来自第一个交换模块701所有输入端口，这些数据包在第二个光交换模块中的输出端口必然也是平均分布的。
另一种实现平均分布的交通个流量的方法是将一个数据包在一个光交换模块中交换两次。所述光交换模块将输入的数据包随机输出至所述光交换模块的输出端口，所述光交换模块再将所述输出端口的数据包输送至与所述输出端口对应的输入端口。需要说明的是，在数据包第一次通过光交换模块时，数据包的输出端口是随机选出的，例如，第一个数据包选择第k1个输出端口输出，第二个数据包选择第k2个输出端口输出，等等，由于输出端口是随机选取的，数据包第一次通过光交换模块后，数据包在输出端口是平均分布的。因此在数据包第二次通过时，数据包输出端口必然也是平均分布的。请参考图8，图8是一个数据包在一个光交换模块中交换两次的结构示意图。在数据包第一次通过光交换模块801时，数据包的输出端口是随机选出的。例如，输入端口的处理器802会把数据包送到随机选出的输出端口的处理器803，输出端口的处理器803会将数据包反送給输入端口的处理器804，此时，数据包在输入端口是随机分布的，输入端口的处理器804会将数据包送到它真正的输出端口。
通常，输入端口和输出端口的电路是共处于同样的电路板上。输入端口电路上的显卡接收器接收来自线卡传来的数据包，并随机选个输出端口作为接收的地址，把新的地址和原来的输出端口地址加到数据包表头内，然后把接收到的数据包置于虚拟输出队列(virtual output queue,VOQ)。由于在光交换模块中，从每个阵列波导光栅送出来的具有相同编号的流都用不同的波长，并且，在每个传输时段内，两个到达相同时段的流都用不同的波长，基于此，在一个传输时段内，每个输入端口的处理器可同时送出N个数据包，这N个数据包分别属于不同的虚拟输出阵列。例如，如图9所示，在M＝N＝5的光交换模块中，输入端口编号为0的处理器会在传输时段为1的时候，从所有属于901的虚拟输出阵列送出一个数据包，在传输时段为2的时候，从所有属于902的虚拟输出阵列送出一个数据包，在传输时段为3的时候，从所有属于903的虚拟输出阵列送出一个数据包，在传输时段为4的时候，从所有属于904的虚拟输出阵列送出一个数据包，在传输时段为5的时候，从所有属于905的虚拟输出阵列送出一个数据包。每个数据包需要的波长从公式(7)计算得出。
请参考图10，图10是输入端口处理数据包的流程图。
S1001，线卡接收器接收线卡传来的数据包，并随机选取一个输出端口作为接收的地址，把新的地址和原来的输出端口地址加到数据包标头。
S1002，虚拟输出队列的控制器从不同的虚拟输出队列会根据时分操作的连接模式选出N个数据包发送。
S1002，虚拟输出队列的控制器根据公式(7)计算出每个数据包需要的波长，并用相应的发送器发送数据包。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
请参照图11，图11是基于阵列波导光栅的光交换系统的结构框图，包括：
输入单元1101，用于接收多路光信号。
交换单元1102，包括如上文实施例所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，用于对所述多路光信号进行光交换。
输出单元1103，用于将光交换后的所述多路光信号输出。
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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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，本发明实施例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)或处理器(processor)执行本发明实施例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-Only Memory)、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。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于，所述光交换装置包括至少一个光交换模块，每个所述光交换模块均包括：第一级交换结构、第二级交换结构和第三级交换结构；
所述第一级交换结构包括多个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构包括多个NxN的空间交换器件；所述第三级交换结构包括多个NxN的阵列波导光栅；其中，所述NxN的阵列波导光栅包括N个输入端口和N个输出端口，所述NxN的空间交换器件包括N个输入端口和N个输出端口；所述N为奇数；
所述第一级交换结构通过循环选路的方式将所述第一级交换结构输入端口的数据包输出至所述第一级交换结构的输出端口，所述第一级交换结构的输出端口连接至所述第二级交换结构的输入端口；
所述第二级交换结构通过时分操作的连接模式将所述第二级交换结构的输入端口的数据包输出至所述第二级交换结构的输出端口，所述第二级交换结构的输出端口连接至所述第三级交换结构的输入端口；
所述第三级交换结构通过循环选路的方式将所述第三级交换结构输入端口的数据包输出至所述第三级交换结构的输出端口。
2.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于，所述时分操作的连接模式是指所述第二级交换结构中的每一个所述空间交换器件内部的连接模式是时分操作的连接模式，具体包括：
所述第二级交换结构中的多个空间交换器件在以预设的传输时间段为单位进行连接模式循环，所述每个传输时间段由N个传输时段组成，所述N个传输时段分别对应N种不同的连接模式。
3.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于：所述第一级交换结构和所述第三级交换结构分别包括M个NxN的阵列波导光栅，所述第二级交换结构包括N个NxN的空间交换器件；所述M小于或等于N。
4.如权利要求3所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于，所述第一级交换结构、所述第二级交换结构和所述第三级交换结构按照以下方式连接：
所述第一级交换结构的第一个阵列波导光栅的N个输出端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第一个输入端口依次连接；以此类推，所述第一级交换结构的第M个阵列波导光栅的N个输出端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第M个输入端口依次连接；
所述第三级交换结构的第一个阵列波导光栅的N个输入端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第一个输出端口依次连接；以此类推，所述第三级交换结构的第M个阵列波导光栅的N个输入端口分别与所述第二级交换结构的N个空间交换器件各自的第M个输出端口依次连接。
5.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于：所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口用二维地址表示，所述二维地址中的第一维用于表示所述阵列波导光栅的编号，所述二维地址中的另一维用于表示所述第一级交换结构的输入端口和/或所述第三级交换结构的输出端口的编号。
6.如权利要求5所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于：当所述光交换装置将输入的一个数据包进行输出的过程中，传输的波长w从下面的公式计算得到：
m2＝(m1+2w)modN；
其中，m1为所述数据包输入的所述第一级交换结构的输入端口的编号，m2为所述数据包输出的所述第三级交换结构的输出端口的编号。
7.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于，所述光交换装置包括两个串联的所述光交换模块；第一个光交换模块将输入的数据包随机输出至所述第一个光交换模块的输出端口，所述第一个光交换模块再将所述数据包输送至与所述第一个光交换模块的所述输出端口对应的第二个光交换模块的输入端口。
8.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于，所述光交换装置包括一个所述光交换模块，所述光交换模块将输入的数据包随机输出至所述光交换模块的输出端口，所述光交换模块再将所述输出端口的数据包输送至与所述输出端口对应的输入端口。
9.如权利要求1所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，其特征在于，所述第一级交换结构、所述第二级交换结构和所述第三级交换结构通过光纤连接。
10.一种基于阵列波导光栅的光交换系统，其特征在于，包括：
输入单元，用于接收多路光信号；
交换单元，包括如权利要求1-9任一项所述的基于阵列波导光栅的光交换装置，用于对所述多路光信号进行光交换；
输出单元，用于将光交换后的所述多路光信号输出。
CN201710317484.6A 2017-05-05 2017-05-05 基于阵列波导光栅的光交换装置及系统 Active CN107318056B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710317484.6A CN107318056B (zh) 2017-05-05 2017-05-05 基于阵列波导光栅的光交换装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710317484.6A CN107318056B (zh) 2017-05-05 2017-05-05 基于阵列波导光栅的光交换装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107318056A true CN107318056A (zh) 2017-11-03
CN107318056B CN107318056B (zh) 2020-02-11

Family

ID=60184791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710317484.6A Active CN107318056B (zh) 2017-05-05 2017-05-05 基于阵列波导光栅的光交换装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107318056B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108111930A (zh) * 2017-12-15 2018-06-01 中国人民解放军国防科技大学 基于高密度存储器的多裸片高阶光交换结构
CN110568559A (zh) * 2019-07-24 2019-12-13 浙江大学 一种基于大规模光开关拓扑阵列的芯片架构
CN112769647A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 江苏肯立科技股份有限公司 一种实现级联交换矩阵无阻塞通道切换的系统和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423447A (zh) * 2002-12-19 2003-06-11 上海交通大学 基于信息流分类模型的分级交换光交叉节点结构
CN101212818A (zh) * 2006-12-26 2008-07-02 华为技术有限公司 网络节点及缓存装置及调度方法
CN102740177A (zh) * 2012-07-17 2012-10-17 上海汇珏网络通信设备有限公司 一种无阻塞可拓展多级光开关阵列及其工作方法
US20140255022A1 (en) * 2011-11-25 2014-09-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical network switching node in multi-chassis cluster, optical burst synchronization method, and line card chassis

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1423447A (zh) * 2002-12-19 2003-06-11 上海交通大学 基于信息流分类模型的分级交换光交叉节点结构
CN101212818A (zh) * 2006-12-26 2008-07-02 华为技术有限公司 网络节点及缓存装置及调度方法
US20140255022A1 (en) * 2011-11-25 2014-09-11 Huawei Technologies Co., Ltd. Optical network switching node in multi-chassis cluster, optical burst synchronization method, and line card chassis
CN102740177A (zh) * 2012-07-17 2012-10-17 上海汇珏网络通信设备有限公司 一种无阻塞可拓展多级光开关阵列及其工作方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108111930A (zh) * 2017-12-15 2018-06-01 中国人民解放军国防科技大学 基于高密度存储器的多裸片高阶光交换结构
CN108111930B (zh) * 2017-12-15 2019-01-29 中国人民解放军国防科技大学 基于高密度存储器的多裸片高阶光交换结构
CN110568559A (zh) * 2019-07-24 2019-12-13 浙江大学 一种基于大规模光开关拓扑阵列的芯片架构
CN112769647A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 江苏肯立科技股份有限公司 一种实现级联交换矩阵无阻塞通道切换的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107318056B (zh) 2020-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10153985B2 (en) Dragonfly processor interconnect network
CN110300072B (zh) 一种互连交换模块及其相关设备
Farrington et al. Data center switch architecture in the age of merchant silicon
CN106817288B (zh) 一种数据中心网络系统及信号传输系统
Kim et al. Technology-driven, highly-scalable dragonfly topology
CN102480358B (zh) 集中化虚拟交换机架构控制方法和设备
CN105227496B (zh) 捆绑式交换机、网络及在该网络上传输数据的方法
CN107318056A (zh) 基于阵列波导光栅的光交换装置及系统
CN101227394B (zh) 一种大容量无阻塞路由矩阵
CN103222236B (zh) 网络中继系统和通信装置
CN106416110B (zh) 用于光网络的可扩展硅光子交换架构
CN106209294B (zh) 一种高扩展的数据中心全光互连网络系统及通信方法
KR100634463B1 (ko) 다차원의 절단된 그물 스위칭 네트워크
CN102025615B (zh) 一种光通讯网络中小粒度业务路径规划的方法及装置
CN103546397A (zh) 支持乱序的自路由Omega网络结构
CN103986670B (zh) 一种光交换芯片性能的获取方法
CN109327409A (zh) 数据中心网络dcn、dcn中传输流量的方法和交换机
CN109582622A (zh) 基于三维Mesh片上网络的双链路互连架构
CN107181702A (zh) 一种实现RapidIO和以太网融合交换的装置
Ohsita et al. Optical data center networks: Architecture, performance, and energy efficiency
Liu et al. A guaranteed-throughput switch for network-on-chip
Thamarakuzhi et al. 2-dilated flattened butterfly: A nonblocking switching topology for high-radix networks
CN103414660A (zh) 一种支持传感接入和光分组传输的传感网络的节点装置
CN100548068C (zh) 全光被动型光纤网络背板系统
CN105635858A (zh) 一种波长路由规划方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant