CN107431535B - 用于光信号交换的传输路径建立方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立方法及装置。本发明实施例通过在光开关矩阵之前设置门设备，即光信号经由门设备到达光开关矩阵，分时调整门设备与光开关矩阵中用于该光信号传输所使用的第一光开关的工作状态，以在建立光信号在光开关矩阵中传输所使用的传输路径时，可降低动态串扰，从而提高通信质量。

Description

用于光信号交换的传输路径建立方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种用于光信号交换的传输路径建立方法及装置。
背景技术
近年来，互联网业务呈爆炸式增长，人们对于网络的要求越来越多，随之对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。因此，一种智能化网络体系结构，即自动交换光网络(Automatic Switched Optical Networks，简称：ASON)成为当今研究的热点。
其中，ASON的核心节点由光交叉连接(Optical Cross-connect，简称：OXC)设备构成，通过OXC可实现对ASON灵活、有效地管理。进一步地，光开关矩阵是OXC的核心部分，它可实现动态光传输路径管理、ASON的故障保护、波长动态分配等功能，对解决目前复杂网络中的波长争用，提高波长重用率，进行ASON灵活配置均有重要的意义，其中，光开关矩阵通常情况下是由多个光开关以一定的拓扑结构构成的。
由于工艺的限制等原因，光开关不管工作在哪种状态，从输入端口进入光开关的光信号不可能100％输出到期望的输出端口，会有一部分光信号输出到该光开关的其它输出端口。此时，从其它输入端口的角度来说，这部分光信号即为串扰光信号。在实际应用中，当光开关矩阵中的某条传输路径进行切换时，在传输路径切换的过程中会导致光开关矩阵的某些输出端口上出现比较大的瞬时串扰光信号(即动态串扰)，从而降低通信质量。
发明内容
本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立方法及装置，以实现在建立光信号在光开关矩阵中传输所使用的传输路径时，降低动态串扰，以提高通信质量。
第一方面，本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立装置，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于所述光信号交换的传输路径，所述传输路径建立装置包括：
外部输入端口，所述外部输入端口用于所述光信号的输入；
外部输出端口，所述外部输出端口与光开关矩阵的一内部输出端口连接，用于交换后的光信号的输出；
门设备，所述门设备的输入端口与所述外部输入端口连接，所述门设备的输出端口与所述光开关矩阵的一内部输入端口连接，当所述门设备工作于关闭状态时，禁止所述光信号的通过所述门设备；当所述门设备工作于开启状态时，使能所述光信号的通过所述门设备；
控制模块，所述控制模块的输入端口与所述外部输入端口连接，用于根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径；
所述光开关矩阵，包括所述内部输入端口、第一光开关和所述内部输出端口，所述第一光开关为所述传输路径经过的光开关，所述光开关矩阵用于交换所述光信号，获得所述交换后的光信号；
所述控制模块还用于生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；以及，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述传输路径建立装置还包括分光器，所述分光器用于从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号，所述第一光信号被传送至所述控制模块，所述第二光信号通过光纤延迟线被传送至所述门设备，当所述控制模块根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径时，所述控制模块具体用于：
根据所述控制模块与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；
读取所述第一光信号的光标识；
根据所述光标识，确定所述外部输出端口；
根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
结合第一方面或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，所述门设备为光门，所述光门采用半导体光放大器和/或光开关。
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，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
结合第一方面的第二种或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，所述用作所述光门的光开关与所述光开关矩阵集成设置。
结合第一方面或第一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述门设备为功率均衡器。
第二方面，本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立方法，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于所述光信号交换的传输路径，所述光信号通过门设备到达所述光开关矩阵，当所述门设备工作于关闭状态时，禁止所述光信号通过所述门设备；当所述门设备工作于开启状态时，使能所述光信号通过所述门设备，所述传输路径建立方法包括：
根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关；
生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；
然后，生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；
再然后，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关之前，所述传输路径建立方法还包括：
从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号；
所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关，包括：
根据控制模块与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；
读取所述第一光信号的光标识；
根据所述光标识，确定所述外部输出端口；
根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述门设备为光门，所述光门采用半导体光放大器和/或光开关。
结合第二方面的第二种可能的实现方式中，在第二方面的第三种可能的实现方式中，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述门设备为功率均衡器。
第三方面，本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立装置，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于所述光信号交换的传输路径，所述光信号通过门设备到达所述光开关矩阵，当所述门设备工作于关闭状态时，禁止所述光信号通过所述门设备；当所述门设备工作于开启状态时，使能所述光信号通过所述门设备，所述传输路径建立装置包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储执行指令，当所述传输路径建立装置运行时，所述处理器与所述存储器之间通信，所述处理器调用所述存储器中的所述执行指令，用于执行以下操作：
根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关；
生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；
然后，生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；
再然后，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号；
则当所述处理器执行所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径，具体用于：
根据所述处理器与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；
读取所述第一光信号的光标识；
根据所述光标识，确定所述外部输出端口；
根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述门设备为光门，所述光门采用半导体光放大器和/或光开关。
结合第三方面的第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
结合第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述门设备为功率均衡器。
本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立方法及装置，通过在光开关矩阵之前设置门设备，即光信号经由门设备到达光开关矩阵，分时调整门设备与光开关矩阵中用于该光信号传输所使用的第一光开关的工作状态，以在建立光信号在光开关矩阵中传输所使用的传输路径时，可降低动态串扰，以提高通信质量。
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为4×4的Banyan结构的光开关矩阵的示例图；
图2为MZI结构的2×2的光开关的结构示例图；
图3为光开关的两种工作状态的示意图；
图4为2×2的光开关工作在交叉状态所产生的串扰的示意图；
图5为4×4的光开关矩阵所产生的静态串扰示意图；
图6为4×4的光开关矩阵所产生的动态串扰示意图；
图7为本发明传输路径建立装置实施例一的结构示意图；
图8为4×4的Benes结构的光开关矩阵的示例图；
图9为本发明传输路径建立装置实施例二的结构示意图；
图10为本发明传输路径建立装置中控制模块的结构示意图；
图11为本发明传输路径建立装置中光门的结构示意图；
图12为本发明传输路径建立装置实施例三的结构示意图；
图13为本发明传输路径建立装置实施例四的结构示意图；
图14为本发明传输路径建立方法实施例一的流程图；
图15为本发明传输路径建立方法实施例二的流程图；
图16为本发明传输路径建立装置实施例五的结构示意图。
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。
当前，数据交互是由电交换机来完成的。电交换是将接收到的数据包进行光电转换为电信号，解析该电信号得到数据包的目的地址，之后，将数据包交换至目的地址所指向的输出端口，并经过电光转换为光信号后发出，完成交换过程。
然而传统的电交换机由于背板及能耗等技术的限制已不能满足交换容量持续增长的需求。此时，光交换机以其低能耗、大容量等特点引起越来越多的关注，业界开始研究如何将光交换用于交换网络中。
光交换技术是一种通过M×N的光开关矩阵，将光信号透明的从一个输入端口交换到任意一个输出端口光交换，其中，M和N均为自然数，M表示光开关矩阵中输入端口的个数，N表示光开关矩阵中输出端口的个数。按照不同的交换颗粒度，光交换技术可分为光电路交换、光突发交换和光包交换，在实际应用中，可以根据的不同的应用场景选择不同的光交换方案。
光交换装置的核心器件是光开关矩阵。一个M×N的光开关矩阵通常情况下是由多个2×2的光开关以一定的拓扑结构构成。
如图1给出了由24个光开关构成的Banyan结构的4×4的光开关矩阵，其中，每个2×2的光开关被当做1×2或2×1的光开关用于相互之间的连接。
图2给出了一种常用的MZI结构的2×2的光开关，其工作原理为：通过施加不同的驱动信号到两个电极上，光开关就处于不同的工作状态。该光开关主要的两种工作状态一个称为交叉(cross)状态，一个为直通(bar)状态。如图3所示，在交叉状态中，光开关建立了输入端口1到输出端口2以及输入端口2到输出端口1的传输路径；而直通状态中，光开关建立了输入端口1到输出端口1以及输入端口2到输出端口2的传输路径。传输路径的建立就是给每个光开关施加合适的驱动信号使其工作在交叉状态或者直通状态，从而构建了光开关矩阵的某一输入端口到某一输出端口之间的传输路径。
如图4所示，2×2的光开关工作在交叉状态，从输入端口1输入的光信号的功率为P1(如为0dBm)，从输入端口2输入的光信号的功率为P2。输入端口1的光信号不可能全部到传输到输出端口2，大部分的光信号P12(如为-5dBm)传输到输出端口2，小部分的信号P11(如为-20dBm)则会传输到输出端口1；输出端口2进入的光信号也会有同样的现象，因此，输出端口1输出的光信号的大部分的功率(P21)来自于输入端口2，小部分功率(P11)来自于输入端口1；而输出端口2输出的光信号的大部分的功率(P12)来自于输入端口1，小部分功率(P22)来自于输入端口2。而对于接收端来说，输出端口中的P21和P12才是有效光信号，P11和P22为串扰光信号，如果P11或者P22过大的话，就将导致P21和P12无法被正确接收。其中，串扰是衡量光开关的性能的一个重要指标，串扰的大小采用自期望输入端口的有效光信号到的功率(如P12)与来自其他输入端口的串扰光信号的功率(如P22)的比值来衡量。
当多个光开关构成光开关矩阵时，则每一个光开关输出端口上的串扰光信号会沿着光开关矩阵中的拓扑路径继续传播，其强度会慢慢变小。因此，光开关矩阵中通常用串扰的级数定性的衡量串扰的大小，级数越高表示串扰越小。其中，n(n为正整数)级串扰定义为：有效光信号通过1个光开关传输到非期望的输出端口的信号成为1级串扰；而一个n级串扰的信号通过1个光开关传输到非期望的输出端口成为n+1级串扰，如果是n级串扰的信号通过1个光开关传输到期望输出端口则仍为n级串扰。对于光开关矩阵来说其输出端口的串扰光信号将会是几个不同级数的串扰光信号叠加，且又可以分为静态串扰和动态串扰。下面就分别介绍光开关矩阵中的静态串扰和动态串扰。
静态串扰是指光开关矩阵中的所有的光开关的工作状态不改变时，在光开关矩阵的输出端口出现的串扰信号。当每个光开关状态确定，则每个输出端口的串扰光信号的强度就可以确定了。静态串扰的大小与单个光开关的串扰大小以及当前建立的传输路径相关。
如图5所示，4×4的光开关矩阵建立了输入端口1->输出端口2，输入端口2->输出端口3，输入端口3->输出端口4，输入端口4->输出端口1的传输路径，该四条传输路径采用实线表示，其余采用虚线表示，且用于建立四条传输路径的光开关采用实框表示，其工作状态如图5中的0或者1所示，“0”表示光开关工作于直通状态，“1”表示光开关工作于交叉状态；而其他的光开关不用于建立传输路径，称为空闲光开关(图5中采用虚框表示)，空闲光开关的状态会随机的处于交叉状态或者直通状态，图5示例给出空闲光开关的状态。以输出端口1为例，其输出的信号中有效光信号来自输入端口4，其传输路径为：光开关4->光开关8->光开关15->光开关21；来自输入端口1的串扰光信号是一个2级串扰，其传输路径为：光开关1->光开关5->光开关13->光开关21；来自输入端口2的串扰光信号是一个3级串扰，其传输路径为：光开关2->光开关6->光开关13->光开关21；来自输入端口3的串扰光信号是一个2级串扰，其传输路径为：光开关3->光开关7->光开关15->光开关21。如图5中的光开关5的上臂输出端口中仅为一个1级串扰，而对于光开关13，其上臂的输出端口中为一个1级串扰叠加了一个2级串扰。目前常用的降低光开关矩阵中静态串扰的常用方法为将光开关以一个优良的拓扑结构构成光开关矩阵或者优化空闲光开关的状态。
动态串扰为当光开关矩阵中的某条传输路径进行切换时，在传输路径的切换的过程中会导致某些输出端口上出现比较大的瞬时串扰光信号。图6给出了动态串扰产生的一个例子。如图6所示，当前光开关矩阵建立了输入端口1到输出端口2以及输入端口2到输出端口3的两条传输路径，光开关9假定处于直通状态，则光信号自输入端口1通过光开关1->光开关9->光开关17->光开关23传输到输出端口3上为2级串扰。如果此时要建立输入端口1到输出端口4的传输路径，则需要将光开关1、光开关9以及光开关24的工作状态从直通状态调整为交叉状态。由于工艺导致每个光开关的性能存在一定的差异性，这几个光开关的工作状态不一定是在同一时间完成调整的，比如如果光开关1的工作状态最先完成调整，而光开关9仍然处于直通状态，此时则会在输出端口3上出现来自输入端口1的近似1级串扰，待这三个光开关的工作状态都调整好后，来自输入端口1的串扰则为2级串扰。如果这种动态串扰过大会导致交换的光信号出现突发错误，影响系统的性能。因此，降低动态串扰也是光交换系统中一个重要的问题。
基于上述说明，本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立方法及装置，通过在光开关矩阵之前设置门设备，即光信号经由门设备到达光开关矩阵，分时调整门设备与光开关矩阵中用于该光信号传输所使用的第一光开关的工作状态，以在切换光信号在光开关矩阵中传输所使用的传输路径时，可降低动态串扰，以提高通信质量。
图7为本发明传输路径建立装置实施例一的结构示意图。本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立装置，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立光信号的传输路径。如图7所示，该用于光信号交换的传输路径建立装置80包括：外部输入端口81、光开关矩阵82、控制模块83、门设备84和外部输出端口85。
其中，外部输入端口81用于光信号的输入。外部输出端口85与光开关矩阵82的一内部输出端口(未示出)连接，用于交换后的光信号的输出。门设备84的输入端口与外部输入端口81连接，门设备84的输出端口与光开关矩阵82的一内部输入端口(未示出)连接，当门设备84工作于关闭状态时，禁止光信号的通过门设备84；当门设备84工作于开启状态时，使能光信号的通过门设备84。控制模块83的输入端口与外部输入端口81连接，用于根据外部输入端口81和外部输出端口85获得光信号在光开关矩阵82中的传输路径。光开关矩阵82包括所述内部输入端口(未示出)、第一光开关(未示出)和所述内部输出端口(未示出)，第一光开关为传输路径经过的光开关，光开关矩阵82用于交换光信号，获得所述交换后的光信号。控制模块83还用于生成第一控制信号给门设备84，该第一控制信号用于控制门设备84工作在关闭状态；生成第二控制信号给第一光开关，该第二控制信号用于控制第一光开关工作在目的状态；以及，生成第三控制信号给门设备84，该第三控制信号用于控制门设备84工作在开启状态。
本实施例给出一种用于光信号交换的传输路径建立装置的结构。来自发端的光信号，即待交换的光信号，在进行交换之前，控制模块83根据输入的光信号完成光标识读取，确定光信号的外部输出端口；然后计算传输路径，确定该传输路径所使用的光开关矩阵中第一光开关；最后，产生控制信号(包括第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号)，以控制门设备84和光开关矩阵中第一光开关的工作状态，从而建立相应的光信号传输路径。光信号通过门设备84及光开关矩阵82中建立的传输路径后经外部输出端口85输出。
通过传输路径建立装置80，在建立传输路径时可以降低引入的动态串扰，下面通过一个例子说明。
例如，本发明实施使用的光开关矩阵为图6所示的结构。参考图6和图7，当前已建立输入端口1到输出端口2以及输入端口2到输出端口3的两条传输路径，并假定空闲光开关9工作在直通状态，则输入端口1通过光开关1->光开关9->光开关17->光开关23传输到输出端口3上的信号为2级串扰。如果此时要建立输入端口1到输出端口4的传输路径，则需要将光开关1，光开关9以及光开关24的状态从直通状态调整为交叉状态。按照本发明传输路径建立过程为：先控制耦合到输入端口(内部输入端口)1的门设备84处于关闭状态，则在光开关矩阵的输入端口(内部输入端口)1输入的光信号就非常小，比如-20dBm；然后再调整光开关1，光开关9以及光开关24的状态，本发明中，即使这个调整过程中光开关1在光开关9之前先调整好，输出端口(内部输出端口)3上来自输入端口1的串扰仍为2级串扰。待开关单元1，9以及24的状态都调整好以后再将耦合到输入端口(内部输入端口)1上光门打开。链路建立后输出端口3上来自输入端口(内部输入端口)1的串扰仍为2级串扰。因此，在整个传输路径建立的过程中可降低动态串扰。
在本发明实施例中，光开关矩阵82可以为现有任何一种拓扑结构的M×N的光开关矩阵，例如可以为如图1所示的Banyan结构的光开关矩阵，也可以为图8给出的Benes结构的光开关矩阵。
图9为本发明传输路径建立装置实施例二的结构示意图。在图7所示实施例的基础上，如图9所示，传输路径建立装置80还可以包括分光器86。分光器86可以用于从光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号。其中，第一光信号被传送至控制模块83，第二光信号通过光纤延迟线87被传送至门设备84。
本实施例给出一种用于光信号交换的光开关控制装置的结构。来自发端的光信号，即待交换的光信号，在进行光交换之前，首先通过分光器86分出预设功率的第一光信号，例如光信号的功率的5％或10％左右的光信号，进入控制模块83。
该实施例中，当控制模块83根据光信号的外部输入端口81和外部输出端口85获得光信号在光开关矩阵82中传输路径时，控制模块83可以具体用于：根据控制模块83与外部输入端口81的连接端口，确定外部输入端口81；读取第一光信号的光标识；根据光标识，确定外部输出端口85；根据外部输入端口81和外部输出端口85获得光信号在光开关矩阵82中的所述传输路径。其中，控制模块83可通过多种方式获取传输路径，可参考现有的光开关矩阵中传输路径的确定方法，此处不再赘述。
一种示例中，如图10所示，控制模块83可以具体包括：光标识读取单元831、传输路径计算单元832和控制信号生成单元833。其中，光标识读取单元831可以用于根据控制模块83与外部输入端口81的连接端口，确定外部输入端口81；读取第一光信号的光标识；及，根据光标识，确定第一光信号的外部输出端口85。传输路径计算单元832可以用于根据外部输入端口81和外部输出端口85获得光信号在光开关矩阵82中的所述传输路径。控制信号生成单元833可以用于生成控制信号，该控制信号包括第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。
一种实施例中，门设备可以为光门。进一步地，光门的实现的方式可以采用半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，简称：SOA)和/或光开关。其中，光门的个数与光开关矩阵的内部输入端口的个数相同，光门与光开关矩阵的内部输入端口一一对应，也就是说光开关矩阵的每一个内部输入端口的之前均设置一个光门。
SOA在不同的驱动信号下可以放大或吸收光信号，且具有很快的调整的速度，可以工作到纳秒(ns)或者亚纳秒的数量级。门设备84处于关闭状态等效为使SOA吸收光信号，门设备处于开启状态等效SOA放大光信号。
光开关用作光门时，光门还可以采用如图11所示的方式。如图11所示，将一个2×2的光开关的任意一个输入端口和任意一个输出端口悬空，只利用其中的一个输入端口和光纤延迟线连接，其中的一个输出端口和光开关矩阵的输入端口连接。在A和D连接方式中，光开关工作于直通状态等效为光门工作于开启状态，工作于交叉状态等效于光门工作于关闭的状态；在B和C连接方式中，光开关工作于交叉状态等效为光门工作于开启状态，工作于直通状态等效于光门工作于关闭状态。此外，为了降低传输路径建立的时间，可对用于光门的2×2光开关做一些特殊的设计，尽可能的降低其状态调整所需的时间，使得用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。例如，在某些应用场景中，光开关矩阵中的光开关采用热光开关，其状态调整的时间为微秒(μs)数量级，而用做光门的光开关就可以采用电光开关，其状态调整的时间为纳秒(ns)数量级，采用这种设计或者使用SOA可以使整个传输路径建立的时间远低于现有技术。
另外，如图12所示，用于光交换的传输路径建立装置可以包括多个外部输入端口和多个外部输出端口。该场景中，分光器的个数和门设备的个数可以与外部输入端口的个数相同，即每一外部输入端口独立的对应一分光器和一门设备。
进一步地，用作光门的光开关可以与光开关矩阵集成设置。例如，将用作光门的光开关和光开关矩阵中的光开关集成到一个芯片中，以提高装置集成度。
另一种实施例中，门设备可以为功率均衡器。其中，功率均衡器的个数与光开关矩阵的内部输入端口的个数相同，功率均衡器与光开关矩阵的内部输入端口一一对应，也就是说光开关矩阵的每一个内部输入端口的之前均设置一个功率均衡器。
在某些应用场景中，需要在光交换时提供功率均衡的功能，在这种情况下，可利用光交换设备中现有的功率均衡器件，而不需要增加光门，并通过适当的控制功率均衡器件以及光开关矩阵的状态来降低传输路径建立时带来的动态串扰。
图13示出包含功率均衡功能的传输路径建立装置的结构。传输路径建立装置10包括功率均衡器100，控制模块300，功率探测模块400，光开关矩阵200，分光器500和分光器600，以及光纤延迟线700，这里以其中一路光信号交换进行说明。自输入端口(外部输入端口)1输入的光信号(待交换信号)，在进行交换之前，首先通过分光器500分出预设功率大小的第一光信号，例如10％左右的光信号，进入控制模块300，控制模块300中的光标识读取单元301根据输入的第一光信号完成光标识读取，确定该第一光信号的外部输出端口，此例中设定外部输出端口为输出端口N；然后，控制模块300中的传输路径计算单元302进行传输路径计算，确定该传输路径所使用的光开关矩阵200中第一光开关(未示出)；最后，功率均衡控制信号生成单元304以及控制信号生成单元303按照一定的时序分别控制功率均衡器100和光开关矩阵200中第一光开关的状态，从而，建立相应的传输路径以及光信号的功率均衡。
具体地，功率均衡控制信号生成单元304产生控制信号给耦合输入端口(外部输入端口)1的功率均衡器100，使其衰减输入的光信号；待功率探测模块400探测到功率均衡器100输出的信号的功率低于设定的阈值，通过功率均衡控制信号生成单元304触发控制信号生成单元303产生控制信号给光开关矩阵200，控制第一光开关工作在目的状态；最后，待第一光开关的状态调整完成后，功率均衡控制信号生成单元304产生控制信号给耦合到输入端口(外部输入端口)1的功率均衡器100，使其放大输入的光信号到期望的状态，从而完成对该光信号的功率均衡以及传输路径的建立。
光信号先通过光纤延迟线700进行一定的延时；然后，通过功率均衡器100放大到期望的强度；最后，该放大后的光信号通过光开关矩阵200中建立的传输路径后，经输出端口N输出。
相较于门设备采用光门实现的实施例，该实施例利用现有的功率均衡器，不需要增加额外的硬件资源，易于实现。
图14为本发明用于光信号交换的传输路径建立方法实施例一的流程图。本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立方法，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立光信号的传输路径。该实施例中，光信号通过门设备到达光开关矩阵，当门设备工作于关闭状态时，禁止光信号通过该门设备；当门设备工作于开启状态时，使能光信号通过该门设备。该方法可以由本发明实施例任意用于光信号交换的传输路径建立装置执行。
如图14所示，该用于光信号交换的传输路径建立方法包括：
S101、根据光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得该光信号在光开关矩阵中的传输路径及该传输路径所使用的第一光开关。
S102、生成第一控制信号给门设备，该第一控制信号用于控制门设备工作在关闭状态。
S103、生成第二控制信号给第一光开关，该第二控制信号用于控制第一光开关工作在目的状态。
S104、生成第三控制信号给门设备，该第三控制信号用于控制门设备工作在开启状态。
结合图7，首先，控制模块83获取从输入端口(外部输入端口)81输入的光信号的输出端口(外部输出端口)85；然后，控制模块83进行传输路径计算，获得输入端口(外部输入端口)81到输出端口(外部输出端口)85所采用的第一光开关(未示出)；然后，控制模块83产生第一控制信号给门设备84，使门设备84工作在关闭状态，即门设备84阻止输入的光信号传输到输出端口(外部输出端口)85，或者使输入的光信号以很大的损耗传输到输出端口(外部输出端口)85；在门设备84调整好状态后，控制模块83再产生第二控制信号给光开关矩阵82，控制第一光开关工作在目的状态；最后，待第一光开关状态调整后，控制模块83产生第三控制信号给门设备84，使门设备84工作在开启状态，即时门设备84将输入的光信号以最小的损耗传输到输出端口(外部输出端口)85。
通过该用于光信号交换的传输路径建立方法，在传输路径建立的过程可以降低引入的动态串扰。具体实例可参考上文如图6对应的说明，此处不再赘述。
本发明实施例通过在光开关矩阵之前设置门设备，即光信号经由门设备到达光开关矩阵，分时调整门设备与光开关矩阵中用于该光信号传输所使用的第一光开关的工作状态，以在切换光信号在光开关矩阵中传输所使用的传输路径时，刻降低动态串扰，从而提高通信质量。
在S101之前，该传输路径建立方法还可以包括：从光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号。此时，S101可以包括：根据控制模块与外部输入端口的连接端口，确定外部输入端口；读取第一光信号的光标识；根据光标识，确定外部输出端口；根据外部输入端口和外部输出端口获得光信号在光开关矩阵中的传输路径。
具体地，结合图9，传输路径建立装置80还可以采用分光器86将从输入端口(外部输入端口)81输入的光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号。其中，第一光信号被传送至控制模块83，以使控制模块83从第一光信号中提取光标识，从而确定这个光信号的输出端口(外部输出端口)85。但本发明不以此为限制，还可以通过其它方法确定光信号的输出端口，此处不一一列举。
在上述实施例中，门设备84可以为光门。进一步地，光门可以采用半导体光放大器和/或光开关。其中，光门的个数与光开关矩阵的内部输入端口的个数相同，光门与光开关矩阵的内部输入端口一一对应，即，光开关矩阵的每一个内部输入端口之前均设置一个光门。
更进一步地，分别独立设计用作所述光门的光开关和光开关矩阵中的光开关，使用作光门的光开关的状态切换速度快于光开关矩阵中的光开关的状态切换速度，从而降低传输路径建立所耗费的时间。
另外，门设备84可以为功率均衡器。其中，功率均衡器的个数与光开关矩阵的内部输入端口的个数相同，功率均衡器与光开关矩阵的内部输入端口一一对应，也就是说光开关矩阵的每一个内部输入端口之前均设置一个功率均衡器。
图15给出一种用于光交换的传输路径建立方法。如图15所示，该方法包括：
S201、根据输入的光信号的光标识，确定光信号的外部输出端口。
S202、根据光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得该光信号在光开关矩阵中的传输路径及该传输路径所使用的第一光开关。
S203、生成第一控制信号给功率均衡器，该第一控制信号用于控制功率均衡器工作在关闭状态。
S204、生成第二控制信号给第一光开关，该第二控制信号用于控制第一光开关工作在目的状态。
S205、生成第三控制信号给功率均衡器，该第三控制信号用于控制功率均衡器工作在开启状态。
结合图13，首先，光标识读取单元301读取由输入端口(外部输入端口)1输入的光信号经分光器500输出的第一光信号的光标识，确定第一光信号的输出端口N；然后，传输路径计算单元302计算传输路径，确定光开关矩阵200建立输入端口(外部输入端口)1到输出端口N所采用的第一光开关(未示出)；功率均衡控制信号生成单元304产生控制信号给功率均衡器100，使其衰减输入的第二光信号；待功率探测模块400探测到功率均衡器100输出的信号的功率低于设定的阈值，控制信号生成单元303产生控制信号给光开关矩阵200，控制第一光开关工作在目的状态；最后，待第一光开关状态调整完成后，功率均衡控制信号生成单元304产生控制信号给功率均衡器100，使其放大输入的信号到期望的状态，从而完成对经输入端口(外部输入端口)1输入的光信号的功率均衡以及其传输路径的建立。
图16为本发明传输路径建立装置实施例五的结构示意图。本发明实施例提供一种用于光信号交换的传输路径建立装置，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于光信号交换的传输路径，其中，光信号通过门设备到达光开关矩阵，当门设备工作于关闭状态时，禁止光信号通过门设备；当门设备工作于开启状态时，使能光信号通过门设备。传输路径建立装置160包括：处理器161和存储器162。
其中，存储器161用于存储执行指令，当传输路径建立装置160运行时，处理器162与存储器161之间通信，处理器162调用存储器161中的执行指令，用于执行以下操作：
根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关；生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；然后，生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；再然后，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
本发明实施例在传输路径建立的过程可以降低引入的动态串扰，具体实例可参考上文如图6对应的说明，此处不再赘述。
可选地，处理器161还可以用于：从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号；则当处理器161执行所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径时，可具体用于：根据所述处理器与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；读取所述第一光信号的光标识；根据所述光标识，确定所述外部输出端口；根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
一种实现方式中，所述门设备可以为光门或功率均衡器等。进一步地，所述光门可采用半导体光放大器和/或光开关等。可选地，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (16)

1.一种用于光信号交换的传输路径建立装置，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于所述光信号交换的传输路径，其特征在于，所述传输路径建立装置包括：
外部输入端口，所述外部输入端口用于所述光信号的输入；
外部输出端口，所述外部输出端口与光开关矩阵的一内部输出端口连接，用于交换后的光信号的输出；
门设备，所述门设备的输入端口与所述外部输入端口连接，所述门设备的输出端口与所述光开关矩阵的一内部输入端口连接，当所述门设备工作于关闭状态时，禁止所述光信号的通过所述门设备；当所述门设备工作于开启状态时，使能所述光信号的通过所述门设备；
控制模块，所述控制模块的输入端口与所述外部输入端口连接，用于根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径；
所述光开关矩阵，包括所述内部输入端口、第一光开关和所述内部输出端口，所述第一光开关为所述传输路径经过的光开关，所述光开关矩阵用于交换所述光信号，获得所述交换后的光信号；
所述控制模块还用于生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；以及，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
2.根据权利要求1所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述传输路径建立装置还包括分光器，所述分光器用于从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号，所述第一光信号被传送至所述控制模块，所述第二光信号通过光纤延迟线被传送至所述门设备，当所述控制模块根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径时，所述控制模块具体用于：
根据所述控制模块与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；
读取所述第一光信号的光标识；
根据所述光标识，确定所述外部输出端口；
根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
3.根据权利要求1或2所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述门设备为光门，所述光门采用半导体光放大器和/或光开关。
4.根据权利要求3所述的传输路径建立装置，其特征在于，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
5.根据权利要求3所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述用作所述光门的光开关与所述光开关矩阵集成设置。
6.根据权利要求1或2所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述门设备为功率均衡器。
7.一种用于光信号交换的传输路径建立方法，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于所述光信号交换的传输路径，其特征在于，所述光信号通过门设备到达所述光开关矩阵，当所述门设备工作于关闭状态时，禁止所述光信号通过所述门设备；当所述门设备工作于开启状态时，使能所述光信号通过所述门设备，所述传输路径建立方法包括：
根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关；
生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；
然后，生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；
再然后，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
8.根据权利要求7所述的传输路径建立方法，其特征在于，所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关之前，所述传输路径建立方法还包括：
从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号；
所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关，包括：
根据控制模块与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；
读取所述第一光信号的光标识；
根据所述光标识，确定所述外部输出端口；
根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
9.根据权利要求7或8所述的传输路径建立方法，其特征在于，所述门设备为光门，所述光门采用半导体光放大器和/或光开关。
10.根据权利要求9所述的传输路径建立方法，其特征在于，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
11.根据权利要求7或8所述的传输路径建立方法，其特征在于，所述门设备为功率均衡器。
12.一种用于光信号交换的传输路径建立装置，通过改变光开关矩阵中光开关的状态来建立用于所述光信号交换的传输路径，其特征在于，所述光信号通过门设备到达所述光开关矩阵，当所述门设备工作于关闭状态时，禁止所述光信号通过所述门设备；当所述门设备工作于开启状态时，使能所述光信号通过所述门设备，所述传输路径建立装置包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储执行指令，当所述传输路径建立装置运行时，所述处理器与所述存储器之间通信，所述处理器调用所述存储器中的所述执行指令，用于执行以下操作：
根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径及所述传输路径所使用的第一光开关；
生成第一控制信号给所述门设备，所述第一控制信号用于控制所述门设备工作在所述关闭状态；
然后，生成第二控制信号给所述第一光开关，所述第二控制信号用于控制所述第一光开关工作在目的状态；
再然后，生成第三控制信号给所述门设备，所述第三控制信号用于控制所述门设备工作在所述开启状态。
13.根据权利要求12所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述处理器还用于：
从所述光信号中分出预设功率大小的第一光信号和第二光信号；
则当所述处理器执行所述根据所述光信号的外部输入端口和外部输出端口，获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径，具体用于：
根据所述处理器与所述外部输入端口的连接端口，确定所述外部输入端口；
读取所述第一光信号的光标识；
根据所述光标识，确定所述外部输出端口；
根据所述外部输入端口和所述外部输出端口获得所述光信号在所述光开关矩阵中的传输路径。
14.根据权利要求12或13所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述门设备为光门，所述光门采用半导体光放大器和/或光开关。
15.根据权利要求14所述的传输路径建立装置，其特征在于，用作所述光门的光开关的状态切换速度快于所述光开关矩阵中的光开关的状态切换速度。
16.根据权利要求12或13所述的传输路径建立装置，其特征在于，所述门设备为功率均衡器。
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