CN113259790B - 可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法，应用于光通信和光网络节点光交叉连接的配置技术领域，包括包括：N个光开关模块S1、S2、…、SN，一个光开关模块T；光开关模块S1、S2、…、SN与光开关模块T通过光纤相互交叉连接，配置成1×(2N‑1)、2×(2N‑2)、3×(2N‑3)……N×N型光交叉连接矩阵。本发明可以应用于光纤网络节点，端口属性(输入、输出)可以根据网络需要定义，任何一个端口都可以任意连接到其它端口的适用于光网络节点。

Description

可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法

技术领域

本发明涉及光通信和光网络节点光交叉连接的配置技术领域，尤其涉及可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法。

背景技术

随着电信网络宽带化的高速发展，国际、国内的电信市场规模翻了几番，光纤作为电信传输的主要介质铺设遍及各个角落。光通信网络设计时，通常采用N×N型光开关模块作为光网络节点，用于光网络路由配置。

但是现阶段，N×N型光开关模块必须定义N个输入和N个输出，不能根据光网络需求配置，输入端口只能输入光信号，不能输出光信号，输出端口只能输出光信号，不能输入光信号。

因此，提供一种可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法，克服现有技术中所存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法，可以应用于光纤网络节点，端口属性(输入、输出)可以根据网络需要定义，任何一个端口都可以任意连接到其它端口的适用于光网络节点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵，包括：

N个光开关模块S1、S2、…、SN，一个光开关模块T；光开关模块S1、S2、…、SN与光开关模块T通过光纤相互交叉连接，配置成1×(2N-1)、2×(2N-2)、3×(2N-3)……N×N型光交叉连接矩阵。

优选的，光开关模块S1、S2、…、SN为2×2光开关模块，光开关模块T为N×N型光开关模块。

优选的，光开关模块Si的端口为S_i-in1、S_i-in2、S_i-out1、S_i-out2，其中，i＝1...N，i为正整数；

光开关模块T的端口依次为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_inN、T_outN。

优选的，光开关模块S1的端口S_1-out1、S_1-out2分别连接到光开关模块T端口T_in1、T_out1；光开关模块S2的端口S_2-out1、S_2-out2分别连接到光开关模块T端口T_in2、T_out2；依次至光开关模块SN的端口S_N-out1、S_N-out2分别连接到光开关模块T端口T_inN、T_outN。

可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵控制方法，具体包括如下步骤：

S1：光交叉连接矩阵中的每个2×2光开关模块依次标号：S1、S2、……SN；为每个2×2光开关模块端口号标号：S_1-in1、S_1-in2、S_1-out1、S_1-out2、S_2-in1、S_2-in2、S_2-out1、S_2-out2……S_N-in1、S_N-in2、S_N-out1、S_N-out2；

S2：光交叉连接矩阵中N×N光开关模块标号为T，其端口标号为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_inN、T_outN；

S3：光开关模块S1的端口S_1-out1、S_1-out2分别连接到光开关模块T端口T_in1、T_out1；所述光开关模块S2的端口S_2-out1、S_2-out2分别连接到光开关模块T端口T_in2、T_out2；依次至所述光开关模块SN的端口S_N-out1、S_N-out2分别连接到光开关模块T端口T_inN、T_outN；

S4：光交叉矩阵连接完成后的端口分别是S_1-in1、S_2-in1、S_3-in1、……S_N-in1，S_1-in2、S_2-in2、S_3-in2、……S_N-in2对上述端口从新命名为1、2、3、……N，N+1，N+2，N+3……2N；

S5：初始化N个2×2光开关模块的开关状态为平行状态；初始化N×N光开关模块T的交叉连接状态；将当前连接状态作为光开关矩阵初始状态列表存储于控制系统内部；

S6：列出一对网络端口对应的目的连接状态(a，b)，其中，0<a＜2N，0<b＜2N，a<b；

S7：判断a，b端口所在的2×2光开关位置号x，y，如果a<N，b<N，将标号为S_x的2×2光开关模块置成平行模式，将标号为S_y的2×2光开关置成交叉模式，连接N×N光开关模块T的(T_inx，T_outy)，完成一次目的连接状态的切换；

S8：若再次切换矩阵连接状态，则重复S6、S7,直至矩阵连接状态切换完毕。

优选的，步骤S5中，N个2×2光开关模块的开关状态为平行状态为：(S_1-in1，S_1-out1)，(S_1-in2，S_1-out2)，……(S_N-in1，S_N-out1)，(S_N-in1，S_N-out1)；

N×N光开关模块T的交叉连接状态为：(T_in1，T_out1)，(T_in2，T_out2)……(T_inN，T_outN)。

优选的，步骤S5中，共N组连接状态列表。

优选的，步骤S7中，(a，b)连接状态的判断具体为：将步骤S6中的矩阵目的连接状态与矩阵的初始连接状态列表进行逐一比较，如果存在(a，b)连接状态，说明该连接已经建立，则不用切换；如果(a，b)连接状态没有建立，则进行切换。

优选的，所有光开关模块由光开关控制器控制切换。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法：1)交叉连接形式自由，适合光纤网络节点处光交叉连接路由配置，可以任意改变光纤网络的组网形式，实现(a，b)端口的任意连接，a、b为1-2N端口号中的任意号，实现全交叉功能；2)调整N的值可以实现不同交叉容量的矩阵，适合不同规模的光网络节点；3)具有可重排无阻塞特性；4)该光交叉连接矩阵也可以应用到光学仪器测试平台，将光学仪器通过光交叉连接矩阵组网，提高光学仪器的利用效率。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵结构示意图；

图2为本发明可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵N＝4结构示意图；

图3为本发明可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵N＝4的初始连接状态；

图4为本发明可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵N＝4经过一次切换后，光交叉连接矩阵的连接状态示意图；

图5为本发明可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵N＝4经过二次切换后，光交叉连接矩阵的连接状态示意图；

图6为本发明可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵N＝4经过四次切换后，光交叉连接矩阵的连接状态示意图。

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。

本发明实施例中公开了可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵，如图1所示包括：

N个光开关模块S1、S2、…、SN，一个光开关模块T；光开关模块S1、S2、…、SN与光开关模块T通过光纤相互交叉连接，配置成1×(2N-1)、2×(2N-2)、3×(2N-3)……N×N型光交叉连接矩阵。

在一个具体实施例中，光开关模块S1、S2、…、SN为2×2光开关模块，光开关模块T为N×N型光开关模块。

在一个具体实施例中，光开关模块Si的端口为S_i-in1、S_i-in2、S_i-out1、S_i-out2，其中，i＝1...N，i为正整数；

在一个具体实施例中，光开关模块T的端口依次为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_inN、T_outN。

在一个具体实施例中，光开关模块S1的端口S_1-out1、S_1-out2分别连接到光开关模块T端口T_in1、T_out1；光开关模块S2的端口S_2-out1、S_2-out2分别连接到光开关模块T端口T_in2、T_out2；依次至光开关模块SN的端口S_N-out1、S_N-out2分别连接到光开关模块T端口T_inN、T_outN。

本发明实施例中还公开了，可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵控制方法，采用可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵具体包括如下步骤：

S1：光交叉连接矩阵中的每个2×2光开关模块依次标号：S1、S2、……SN；为每个2×2光开关模块端口号标号：S_1-in1、S_1-in2、S_1-out1、S_1-out2、S_2-in1、S_2-in2、S_2-out1、S_2-out2……S_N-in1、S_N-in2、S_N-out1、S_N-out2；

S2：光交叉连接矩阵中N×N光开关模块标号为T，其端口标号为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_inN、T_outN；

S3：光开关模块S1的端口S_1-out1、S_1-out2分别连接到光开关模块T端口T_in1、T_out1；所述光开关模块S2的端口S_2-out1、S_2-out2分别连接到光开关模块T端口T_in2、T_out2；依次至所述光开关模块SN的端口S_N-out1、S_N-out2分别连接到光开关模块T端口T_inN、T_outN；

S4：光交叉矩阵连接完成后的端口分别是S_1-in1、S_2-in1、S_3-in1、……S_N-in1，S_1-in2、S_2-in2、S_3-in2、……S_N-in2对上述端口从新命名为1、2、3、……N，N+1，N+2，N+3……2N；

S5：初始化N个2×2光开关模块的开关状态为平行状态；初始化N×N光开关模块T的交叉连接状态；将当前连接状态作为光开关矩阵初始状态列表存储于控制系统内部；

S6：列出一对网络端口对应的目的连接状态(a，b)，其中，0<a＜2N，0<b＜2N，a<b；

S7：判断a，b端口所在的2×2光开关位置号x，y，如果a<N，b<N，将标号为S_x的2×2光开关模块置成平行模式，将标号为S_y的2×2光开关置成交叉模式，连接N×N光开关模块T的(T_inx，T_outy)，完成一次目的连接状态的切换；

S8：若再次切换矩阵连接状态，则重复S6、S7,直至矩阵连接状态切换完毕。

在一个具体实施例中，步骤S5中，N个2×2光开关模块的开关状态为平行状态为：(S_1-in1，S_1-out1)，(S_1-in2，S_1-out2)，……(S_N-in1，S_N-out1)，(S_N-in1，S_N-out1)；

N×N光开关模块T的交叉连接状态为：(T_in1，T_out1)，(T_in2，T_out2)……(T_inN，T_outN)。

在一个具体实施例中，步骤S7中，(a，b)连接状态的判断具体为：将步骤S6中的矩阵目的连接状态与矩阵的初始连接状态列表进行逐一比较，如果存在(a，b)连接状态，说明该连接已经建立，则不用切换；如果(a，b)连接状态没有建立，则进行切换。

在另一个具体实施例中，公开了N＝4的可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法，具体内容如下：

参照图2所示，由4个2×2光开关模块S1、S2、S3、S4和一个4×4光开关模块组成具有8个端口的可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵；

S1：为光交叉连接矩阵中的每个2×2光开关模块标号：S1、S2、S3、S4；为每个2×2光开关模块端口号标号：S_1-in1、S_1-in2、S_1-out1、S_1-out2、S_2-in1、S_2-in2、S_2-out1、S_2-out2……S_4-in1、S_4-in2、S_4-out1、S_4-out2；

S2：为光交叉连接矩阵中4×4光开关模块T的端口标号为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_in4、T_out4；

S3：2×2光开关模块的S_x的S_x-out1、S_x-out2号端口分别连接到N×N型光开关模块的T_inx、T_outx号端口，x取值为1、2、3、4；

S4：光交叉矩阵连接完成后的端口分别是S_1-in1、S_2-in1、S_3-in1、S_4-in1，S_1-in2、S_2-in2、S_3-in2、S_4-in2对上述端口从新命名为1、2、3、4、5、6、7、8；

S5：假设将光交叉连接矩阵目的连接状态配置为(1，3)、(2，4)、(5，6)、(7，8)；将2×2光开关模块切换为平行状态，如图3所示；

S6：将4×4光开关模块切换成(T_inx、T_outx)，x为1、2、3、4，如图3所示；此时光交叉连接矩阵连接状态为初始状态，即(1，5)、(2，6)、(3，7)、(4，8)，将此连接列表作为初始列表存储于控制系统内部；

S7：列出第一个需要切换的连接状态(1，3)，在初始列表内通过逐次对比查找是否存在(1，3)连接状态，初始状态列表中无该连接状态，需要切换。端口1所在2×2光开关模块为1，端口3所在2×2光开关模块3。

由于1和3小于4，将第1个2×2光开关模块由光开关模块控制器控制切换成交叉状态，第3个2×2光开关模块由光开关模块控制器控制切换成平行状态，光开关模块控制器控制切换4×4光开关模块(T_in3，T_out1)，完成第一次切换，如图4所述。

S8：按照步骤S7进行第二、第三和第四连接状态的切换，结果如图5、图6所示。

需要注意的是，该网络是可重排无阻塞网络，切换过程中会发现某些情况下网络配置不成功的现象，需要将网络从新置初始状态，调整每次配置时2个2×2光开关的交叉状态、平行状态，再次配置。

对所公开的实施例的上述说明，按照递进的方式进行，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵，其特征在于，包括：

N个光开关模块S1、S2、…、SN，一个光开关模块T；光开关模块S1、S2、…、SN与光开关模块T通过光纤相互交叉连接，通过切换矩阵连接状态配置成1×(2N-1)、2×(2N-2)、3×(2N-3)……N×N型光交叉连接矩阵(N为正整数且N>1)；

光开关模块S1、S2、…、SN为2×2光开关模块，光开关模块T为N×N型光开关模块；

光开关模块Si的端口为S_i-in1、S_i-in2、S_i-out1、S_i-out2，其中，i＝1...N，i为正整数；

光开关模块T的端口依次为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_inN、T_outN；

光开关模块S1的端口S_1-out1、S_1-out2分别连接到光开关模块T端口T_in1、T_out1；光开关模块S2的端口S_2-out1、S_2-out2分别连接到光开关模块T端口T_in2、T_out2；依次至光开关模块SN的端口S_N-out1、S_N-out2分别连接到光开关模块T端口T_inN、T_outN。

2.可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵控制方法，其特征在于，采用可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵权利要求1所述可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵，具体包括如下步骤：

S1：光交叉连接矩阵中的每个2×2光开关模块依次标号：S1、S2、……SN；为每个2×2光开关模块端口号标号：S_1-in1、S_1-in2、S_1-out1、S_1-out2、S_2-in1、S_2-in2、S_2-out1、S_2-out2……S_N-in1、S_N-in2、S_N-out1、S_N-out2；

S2：光交叉连接矩阵中N×N光开关模块标号为T，其端口标号为：T_in1、T_out1、T_in2、T_out2、……T_inN、T_outN；

S3：光开关模块S1的端口S_1-out1、S_1-out2分别连接到光开关模块T端口T_in1、T_out1；所述光开关模块S2的端口S_2-out1、S_2-out2分别连接到光开关模块T端口T_in2、T_out2；依次至所述光开关模块SN的端口S_N-out1、S_N-out2分别连接到光开关模块T端口T_inN、T_outN；

S4：光交叉矩阵连接完成后的端口分别是S_1-in1、S_2-in1、S_3-in1、……S_N-in1，S_1-in2、S_2-in2、S_3-in2、……S_N-in2对上述端口从新命名为1、2、3、……N，N+1，N+2，N+3……2N；

S5：初始化N个2×2光开关模块的开关状态为平行状态；初始化N×N光开关模块T的交叉连接状态；将当前连接状态作为光开关矩阵初始状态列表存储于控制系统内部；

S6：列出一对网络端口对应的目的连接状态(a，b)，其中，0<a＜2N，0<b＜2N，a<b；

S7：判断a，b端口所在的2×2光开关位置号x，y，如果a<N，b<N，将标号为S_x的2×2光开关模块置成平行模式，将标号为S_y的2×2光开关置成交叉模式，连接N×N光开关模块T的(T_inx，T_outy)，完成一次目的连接状态的切换；

S8：若再次切换矩阵连接状态，则重复S6、S7,直至矩阵连接状态切换完毕。

3.根据权利要求2所述的可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵控制方法，其特征在于，

步骤S5中，N个2×2光开关模块的开关状态为平行状态为：(S_1-in1，S_1-out1)，(S_1-in2，S_1-out2)，……(S_N-in1，S_N-out1)，(S_N-in1，S_N-out1)；

N×N光开关模块T的交叉连接状态为：(T_in1，T_out1)，(T_in2，T_out2)……(T_inN，T_outN)。

4.根据权利要求2所述的可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵控制方法，其特征在于，

步骤S7中，(a，b)连接状态的判断具体为：将步骤S6中的矩阵目的连接状态与矩阵的初始连接状态列表进行逐一比较，如果存在(a，b)连接状态，说明该连接已经建立，则不用切换；如果(a，b)连接状态没有建立，则进行切换。

Images