CN113115136B - 基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，包括如下步骤：初始化光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，并将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器；将所述入口谐振器根据所连的所述输入端口进行分组，并根据所述入口谐振器在所述输入端口处输入与入口谐振器对应的测试信号；待测试信号输入后，获取所述光路由器的各所述输出端口检测到的第一信号，将所述第一信号与无故障状态下所述光路由器的各所述输出端口标准输出信号对比，若所述第一信号与各所述输出端口标准输出信号不相符，则根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器。

Description

基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法

技术领域

本发明涉及光路由器桥接故障检测技术领域，尤其涉及一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法。

背景技术

集成电路发展到如今，一味提高单核处理器的性能已经不能增加系统的运算速度，甚至还会给电路带来额外的损耗。因此，处理器从单核芯片发展到多核芯片成为必然，多核处理器可以提高芯片的计算性能并且不会改变原本的基础设计。片上网络就是在多核芯片发展的背景下所提出的一个芯片设计方案。但是，由于处理器的核数目在不断地增加，基于电互连的片上网络因其有限的空间使得核与核间的间距进一步减小，从而会带来芯片间信号传输的能耗、时延、串扰等问题。因此，片上光网络ONOC(Optical Network-On-Chip)的提出解决了片上网络能耗、时延、宽带、串扰等问题，相较于传统基于总线架构的片上系统而言，片上光网络具有可扩展性强、低延和高带宽等优点，满足了多核系统对通信效率的需求。

片上光网络的核心器件微环谐振器MRR(Micro-Ring Resonators)对温度的波动非常敏感，温度的变化会使MRR的固有谐振波长发生漂移，从而导致MRR发生桥接故障。此外，MRR复杂的制造工艺也会使得MRR的谐振波长发生一定程度的漂移，从而也会引起器件的桥接故障，最终导致信息误传、甚至丢失，从而使得ONOC的性能和可靠性下降。而桥接故障无法通过肉眼或设备检测到，因此如何检测并定位固定路由器结构里面发生桥接故障的MRR便显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，旨在搜寻并定位光路由器内部微环谐振器发生桥接故障时的位置。

为实现上述目的，本发明采用的一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，包括如下步骤：

初始化光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，并将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器；

根据所连的所述输入端口将所述入口谐振器进行分组，并根据所述入口谐振器在所述输入端口处输入与入口谐振器对应的测试信号；

待测试信号输入后，获取所述光路由器的各所述输出端口检测到的第一信号，将所述第一信号与无故障状态下所述光路由器的各所述输出端口标准输出信号对比，若所述第一信号与各所述输出端口标准输出信号不相符，则根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器。

其中，初始化所述光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，包括：

对所述输入端口和所述输出端口关联的谐振器进行初始化，给所有的所述微环谐振器分配指定的谐振波长。

其中，将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器，包括：

将所述光路由器中的所述微环谐振器根据光波导进行分类，光信号经过任一谐振器流入到该波导的，则称该谐振器为所述入口谐振器；

光信号从该波导经过微环谐振器流出的，则此微环谐振器为该波导的所述出口谐振器。

其中，输入的所述测试信号为该波导所连的所述出口谐振器的谐振波长总和。

其中，桥接故障发生在光信号传播路径上的任意两个所述微环谐振器之间，其中，发生桥接故障的所述微环谐振器，其谐振波长会漂移到另外一个谐振器。

其中，根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器，包括：

通过查找信号不一致的地方推断发生桥接故障的微环谐振器，定位故障微环谐振器的位置所在。

本发明的有益效果体现在：通过初始化光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，并将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器；将所述入口谐振器根据所连的所述输入端口进行分组，并在所述输入端口根据该输入端口的所述入口谐振器输入对应的测试信号；待输入测试信号后，在所述光路由器的各所述输出端口检测到相关的第一信号，将相关的所述第一信号与无故障状态下所述光路由器的各所述输出端口标准输出信号对比，若相关的所述第一信号与各所述输出端口标准输出信号不相符，则根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器，以此实现了盲盒测试。通过在输入端口输入测试信号，在输出端口检测信号即可判断路由器内部是否发生桥接故障，并且在发生故障时可以定位到发生故障的微环谐振器所在位置，另外还可以一次性检测完所有的微环谐振器，从而实现高效率，高准确度地故障扫描定位，且通用性较好，降低了后期的测试成本。

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是本发明的基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法的流程图。

图2是光路由器中微环谐振器在正常工作情况下的示意图。

图3是光路由器中微环谐振器在发生桥接故障情况下的示意图。

图4是本发明提供的在任意光路由器结构上的桥接故障定位方法示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本发明提供了一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，包括如下步骤：

S1：初始化光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，并将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器；

S2：根据所连的所述输入端口将所述入口谐振器进行分组，并在根据所述入口谐振器在所述输入端口处输入与入口谐振器对应的测试信号；

S3：待测试信号输入后，获取所述光路由器的各所述输出端口检测到相关的第一信号，将所述第一信号与无故障状态下所述光路由器的各所述输出端口标准输出信号对比，若所述第一信号与各所述输出端口标准输出信号不相符，则根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器。

在本实施方式中，所述初始化光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，包括对所述输入端口和所述输出端口关联的谐振器进行初始化，给所有的所述微环谐振器分配指定的谐振波长。将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器，包括将所述光路由器中的所述微环谐振器根据光波导进行分类，光信号经过任一谐振器流入到该波导的，则称该谐振器为所述入口谐振器；光信号从该波导经过微环谐振器流出的，则此微环谐振器为该波导的所述出口谐振器。所述输入的测试信号为该波导所连的所述出口谐振器的谐振波长总和。桥接故障发生在光信号传播路径上的任意两个所述微环谐振器之间，其中，发生桥接故障的所述微环谐振器，其谐振波长会漂移到另外一个谐振器。所述根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器，包括通过查找信号不一致的地方推断发生桥接故障的微环谐振器，定位故障微环谐振器的位置所在。所述基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法适用于任何类型的通路，包括由波导构成的通路、不同波导通过单个微环谐振器构成的通路以及两条或两条以上的波导通过两个或两个以上的微环谐振器构成的通路。所述通路为输入端口到输出端口的路径，其包括直通路径，单谐振路径和组合谐振路径。发生桥接故障的两个微环谐振器属于同一通路，且微环谐振器发生桥接故障后的谐振波长为同一光通路下的任意一个微环谐振器的谐振波长。输入的测试信号为输入到输出通路下输入端口的入口谐振器的谐振波长总和。

另外为使本发明的目的、技术方案和优点更加明确，下面结合图4对本发明提供的方法进行详细阐述：

(1)根据图4所给的光路由器的结构，将波导所连的谐振器根据其类型划分为入口谐振器和出口谐振器，并给所有的微环谐振器分配不同的波长并标号。

其中，入口谐振器为光信号在原波导传输的过程中经过某个谐振器谐振后流入到另一个波导，则将此谐振器称为原波导的出口谐振器；同时，该谐振器也称为另一个波导的入口谐振器。对所有的出口谐振器进行标号，标记为1～N，并将波长为λ的光信号均分为N段分配给谐振器作为测试波段，如①号谐振器分配波长为λ1，②号谐振器分配波长为λ2……，以此类推。

(2)对路由器的每一个输入端口根据所连出口谐振器输入特定测试信号。如图4中的输入端口1所连的谐振器有②、③、⑥、⑧、⑨、⑦，但是符合出口谐振器定义的只有谐振器⑧和⑨。因此，在给端口1发送测试信号时，发送的测试信号为λ8和λ9两种波长。发送的光信号在经过谐振器⑧时会发生谐振，从而将波长为λ8的信号换路到另外一个波导，换路的规则如图2所示。从而可以在输出端口4′检测到波长为λ8的信号，同时，在输出端口3′可以检测到波长为λ9的信号，而与输入端口1直接相连的输出端口2′则检测不到从输入端口1输入的相关信号。则说明谐振器均正常工作，没有发生桥接故障。下面给出了图4在各端口输入特定波长下其余输出端口的测试结果。

由上表可以看出，当给输入端口1输入λ8、λ9，输入端口2输入λ12、λ10、λ4，输入端口3输入λ11、λ6，输入端口4输入λ5、λ3，输入端口5输入λ1、λ2、λ7时，输出端口1′输出波长为λ11、λ5、λ1，输出端口2′输出波长为λ6、λ3、λ2和λ7，输出端口3′输出波长为λ9、λ12，输出端口4′输出波长为λ8、λ10，输出端口5′输出波长为λ4的光信号。

(3)当发生桥接故障时，故障模型如图3所示，由于谐振器1发生了桥接故障，使其谐振波长桥接为λ2，从而导致输入信号λ1不再经过谐振器1换路，而是从与输入端口1相连的输出端口2′直接输出，而波长为λ2的信号则经过谐振器①进行换路。

下面设置路由器的随机桥接故障来检验方法的有效性，这里设置微环谐振器⑩发生桥接故障，其故障桥接为④。则含有桥接故障的路由器输入输出测试结果如下所示。

从表中可以看出，当路由器发生桥接故障时，其各端口的输出结果与无故障下的输出结果不一致，如上面有加粗的部分表示与标准输出不一致。由不一致的信号发生在输入端口2可知，发生桥接故障的谐振器在①，②，⑦之间。根据桥接故障的定义，进一步分析可得，原本没有信号输出的输出端口1′却输出了波长为λ10的信号，则可以得出是谐振器⑩发生了桥接故障，其桥接的目标则可以根据另外一个输出端口不一致的信号得出，为谐振器④。

综上所述：一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法能够搜寻并定位光路由器内部微环谐振器发生桥接故障时的位置，解决了实际路由器发生桥接故障时无法正常检测，从而导致误码率提高，系统的可靠性下降的问题。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

初始化光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，并将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器；

根据所连的所述输入端口将所述入口谐振器进行分组，并根据所述入口谐振器在所述输入端口处输入与入口谐振器对应的测试信号；

待测试信号输入后，获取所述光路由器的各所述输出端口检测到的第一信号，将所述第一信号与无故障状态下所述光路由器的各所述输出端口标准输出信号对比，若所述第一信号与各所述输出端口标准输出信号不相符，则根据输出信号的不同确定出现桥接故障的所述微环谐振器；

所述基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法适用于任何类型的通路，包括由波导构成的通路、不同波导通过单个微环谐振器构成的通路以及两条或两条以上的波导通过两个或两个以上的微环谐振器构成的通路；所述通路为输入端口到输出端口的路径，其包括直通路径，单谐振路径和组合谐振路径；发生桥接故障的两个微环谐振器属于同一通路，且微环谐振器发生桥接故障后的谐振波长为同一光通路下的任意一个微环谐振器的谐振波长；

其中初始化所述光路由器每个输入端口和输出端口的具体属性，包括：

对所述输入端口和所述输出端口关联的谐振器进行初始化，给所有的所述微环谐振器分配指定的谐振波长；

将所述光路由器中的微环谐振器进行分类，分为入口谐振器和出口谐振器，包括：

将所述光路由器中的所述微环谐振器根据光波导进行分类，光信号经过任一谐振器流入到该波导的，则称该谐振器为所述入口谐振器；

光信号从该波导经过微环谐振器流出的，则此微环谐振器为该波导的所述出口谐振器。

2.如权利要求1所述的基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，其特征在于，

输入的所述测试信号为该波导所连的所述出口谐振器的谐振波长总和。

3.如权利要求2所述的基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，其特征在于，

桥接故障发生在光信号传播路径上的任意两个所述微环谐振器之间，其中，发生桥接故障的所述微环谐振器，其谐振波长会漂移到另外一个谐振器。

4.如权利要求1所述的基于单故障模型的光路由器桥接故障定位方法，其特征在于，根据输出信号的不同确定出现桥接故障的微环谐振器，包括：

通过查找信号不一致的地方推断发生桥接故障的微环谐振器，定位故障微环谐振器的位置所在。