CN1424600A

CN1424600A - 一种光开关矩阵

Info

Publication number: CN1424600A
Application number: CN02159932A
Authority: CN
Inventors: 郑小平; 张汉一; 戚天龙
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2022-12-30
Also published as: CN1170179C

Abstract

一种光开关矩阵，属于光通讯技术领域，特别涉及光网络中的交换矩阵。本发明公开了一种光开关矩阵，包括顺序标记的n个1×n光开关和顺序标记的n个1×n耦合器；选取每个1×n耦合器的n个输出端口中的一个端口作为下路端口；选取每个1×n光开关的n个输入端口中的一个端口作为上路端口；标记为i的1×n耦合器的剩余n－1个输出端口分别与标记为j的n－1个1×n光开关的一个未占用的输入端口相连，其中ｉ＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n，且i≠j；n个耦合器的输入端口与n个光开关的输出端口分别为光开关矩阵的n个输入端口和n个输出端口。本发明解决了在光域上实现广播功能的要求，同时支持灵活的上下路功能。

Description

一种光开关矩阵

技术领域

一种光开关矩阵，属于光通讯技术领域，特别涉及光网络中的交换矩阵。

背景技术

光网络经过几年的发展，已被公认为是通信领域关键的基础设施。光网络主要由光开关矩阵及波分复用技术组成。其中光开关矩阵的功能是在光域上对光信号进行交叉连接，或者上下路操作。目前光开关的种类很多，图1为一种典型的商用n×n光开关原理结构图，这种光开关是由两组n个1×n光开关组成，光开关内部连接方式包括自由空间、光纤、波导等几种。该类型的光开关的优点在于它可以实现n×n的严格无阻塞的交叉连接功能；其不足之处在于它不具备广播功能，广播功能的实现主要采用电的方法，同时它还不具备光信号的上下路功能，光信号的上下路功能是通过研制相应的模块来实现的。

数据业务、CATV业务的广播、组播等功能，要求光网络具有相应的广播功能。由于目前还没有支持广播功能的光开关矩阵，因此光网络实现广播功能的机制非常复杂。

发明内容

本发明的目的是要利用结构简单、价格低廉的光开关矩阵在光域上实现广播功能的要求，同时支持灵活的上下路的功能。

本发明公开了一种光开关矩阵，包括顺序标记的n个1×n光开关，其特征在于：该光开关矩阵还包括顺序标记的n个1×n耦合器，所述的每个1×n耦合器均有一个输入端口和n个输出端口，所述的每个1×n光开关均有n个输入端口和一个输出端口，其中n为大于1的整数；

任意选取每个1×n耦合器的n个输出端口中的一个端口作为本地信号的下路端口；任意选取每个1×n光开关的n个输入端口中的一个端口作为本地信号的上路端口；所述的标记为i的1×n耦合器的剩余n-1个输出端口分别与标记为j的n-1个1×n光开关的一个未占用的输入端口相连，其中i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n，且i≠j；

所述的n个耦合器的输入端口与n个光开关的输出端口分别为所述光开关矩阵的n个输入端口和n个输出端口。

作为光开关矩阵的进一步改进，所述的第i个耦合器的第j个输出端口与第j个光开关的第i个输入端口相连接，其中i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n，且i≠j；所述的第i个耦合器的第i个输出端口与第i个光开关的第i个输入端口分别作为本地信号的下路端口和上路端口，其中i＝1，2，...，n。

在上述的光开关矩阵中，所述的n个1×n耦合器与n个1×n光开关相应端口之间采用波导相连，或采用光纤相连，或采用自由空间。

本发明是一种结构简单、实用，价格低廉的新型光开关矩阵，在光域上实现了广播功能的要求，具有广播与非广播功能，同时支持灵活的上下路，极大地扩展了光开关矩阵的应用范围。

附图说明

图1为典型的商用n×n光开关矩阵原理结构图。

图2为本发明的原理结构图。

图3为本发明实施例的原理结构图。

图4为本发明实施例的功率代价的测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图说明一下本发明的实施例和工作原理：

本发明提出的一种光开关矩阵是一个具有n个输入端口与n个输出端口的n×n光开关，其中n为大于1的整数。

如图2所示，本发明的一种方案为：光开关矩阵包含顺序标记的n个1×n的耦合器与顺序标记的n个1×n的光开关。n个耦合器的输入端口作为光开关矩阵的输入端口，n个光开关的输出端口作为光开关矩阵的输出端口。

第i个耦合器的第j个输出端口与第j个光开关的第i个输入端口相连接，其中i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n，且i≠j；第i个耦合器的第i个输出端口与第i个光开关的第i个输入端口分别作为本地信号的下路端口和上路端口，其中i＝1，2，...，n。

本发明的广播功能实现原理描述如下：以图2中光开关矩阵的输入端口1为例说明，从光开关矩阵的输入端口1输入的光信号，由第一个1×n耦合器分成n个输出：第一个1×n耦合器的输出端口1作为本地信号的下路端口，其余标记为j的输出端口分别与第j个1×n光开关的输入端口1相连，其中j≠1。如果这时n-1个1×n光开关都配置成其输入端口1与相应的输出端口相连，则所设计的光开关矩阵就实现了从光开关矩阵的第1个端口输入，在光开关矩阵的第2至n个输出端口都有相同输出的广播状态。这时，光开关矩阵的第1个输出端口无需有第1个输入端口的信号，这符合光节点设备现场使用的要求。

本发明的上下路功能实现原理如下：如图2所示，n个输入信号分别与光开关矩阵的n个输入端口相连，由于采用了耦合器，因此每个输入信号都有本地信号的下路端口；同时光开关矩阵安排了n个本地信号的上路端口，分别与n个1×n光开关的一个输入端口相连。这种方案保证了使用者可以根据需要选取合适的上下路信道，非常适合下一代光网络动态波长路由的要求。

另一方面，如图2所示，将上述光开关矩阵的输入端口作为输出端口、输出端口作为输入端口，n个光开关和n个耦合器的连接方式类似，同样能够实现灵活的上下路功能，但是无法实现广播功能。

图3所示的是本发明的一个实施例，即4×4光开关矩阵的原理结构图。在本发明实施例中，1×4耦合器采用了JDS公司生产的ACWA104+1E NC，1×4的光开关采用JDS公司生产的SN12+107DUNC，4个耦合器的输入端口作为4×4光开关矩阵的输入端口，4个光开关的输出端口作为4×4光开关矩阵的输出端口。耦合器与开关之间的连接采用标准单模光纤(SMF)，连接方式如下：

第i个耦合器的第j个输出端口与第j个光开关的第i个输入端口相连接，其中i＝1，2，...，4，j＝1，2，...，4，且i≠j；第i个耦合器的第i个输出端口与第i个光开关的第i个输入端口分别作为本地信号的下路端口和上路端口，其中i＝1，2，...，4。

实验测得此4×4光开关矩阵的插入损耗为7.2dB，PDL＜0.1dB，开关时间＜＝5ms，串扰＜40dB。稳定性、可靠性由JDS公司生产的器件保证。

利用所发明的4×4光开关矩阵构成的具有广播、上下路功能的光节点设备已通过了网络环境的测试，其功率代价曲线如图4所示：曲线1表示功率代价的判决条件为10^-12误码率；曲线2表示背对背条件下，光接收机的灵敏度曲线；曲线3表示接入光设备后，光接收机的灵敏度曲线；可见，设备的功率代价小于1.5dB，满足相关标准。

综上所述，本发明的光开关矩阵具有如下优点：

1、交叉连接功能。这是目前商用光开关的功能。

2、广播功能。该功能特别满足了数字信号、CATV信号传输的要求，满足了即将兴起的城域光网络建设的需要。

3、上下路功能。利用本发明中的信号端口，可以灵活地实现任意端口信号的上下路，满足了未来智能光网络动态路由建立的需要。

4、稳定性好，可靠性高。

Claims

1.一种光开关矩阵，包括顺序标记的n个1×n光开关，其特征在于：该光开关矩阵还包括顺序标记的n个1×n耦合器，所述的每个1×n耦合器均有一个输入端口和n个输出端口，所述的每个1×n光开关均有n个输入端口和一个输出端口，其中n为大于1的整数；

2.根据权利要求1所述的光开关矩阵，其特征在于：所述的第i个耦合器的第j个输出端口与第j个光开关的第i个输入端口相连接，其中i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n，且i≠j；所述的第i个耦合器的第i个输出端口与第i个光开关的第i个输入端口分别作为本地信号的下路端口和上路端口，其中i＝1，2，...，n。

3.根据权利要求1或2所述的光开关矩阵，其特征在于：所述的n个1×n耦合器与n个1×n光开关相应端口之间采用波导相连，或采用光纤相连，或采用自由空间。