CN1424600A - 一种光开关矩阵 - Google Patents
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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
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 (3)
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;
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。
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。
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