RU2347247C1

RU2347247C1 - Circuit changer of optical signals

Info

Publication number: RU2347247C1
Application number: RU2007137076/28A
Authority: RU
Inventors: Виктор Владимирович Баринов (RU); Виктор Владимирович Баринов; с Борис Владимирович Шевкопл (RU); Борис Владимирович Шевкопляс
Original assignee: Виктор Владимирович Баринов; Борис Владимирович Шевкопляс
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-02-20

Abstract

FIELD: physics; communication.

SUBSTANCE: invention concerns to devices for coding, decoding and data transmission, presented by optical signals, in particular, to the circuit changers of optical signals applied in computer networks. The circuit changer contains five logic blocks. The logic block contains the first-fifth inlets-exits. The first inlet-exit of the first-fifth logic blocks is accordingly an inlet-exit of the first-fifth channels of the circuit changer. The Second-fifth inlets-exits of the first logic block are joined accordingly to the second inlet-exit of the fifth logic block, with the third inlet-exit of the second logic block, with the fourth inlet-exit of the fourth logic block and with the fifth inlet-exit of the third logic block. The second, fourth and fifth inlets-exits of the second logic block are joined accordingly to the second inlet-exit of the third logic block. With the third inlet-exit of the fourth logic block and with the fourth inlet-exit of the fifth logic block, the third and fourth inlets-exits of the third logic block are joined accordingly to the second inlet-exit of the fourth logic block and with the third inlet-exit of the fifth logic block. The fifth inlet-exit of the fourth logic block is joined to the fifth inlet-exit of the fifth logic block.

EFFECT: simplification of the circuit changer of optical signals and expansion of its functionality.

2 cl, 11 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для кодирования, декодирования и передачи данных, представленных оптическими сигналами, в частности к коммутаторам оптических сигналов, применяемым в компьютерных сетях.The present invention relates to devices for encoding, decoding and transmitting data represented by optical signals, in particular to optical signal switches used in computer networks.

Известен волновой фильтр-коммутатор оптических сигналов [1], содержащий первое и второе оптические волокна, образующие в некоторой ограниченной области сплавленную и растянутую витую пару. Первый вход-выход первого оптического волокна является первым мультиплексированным входом-выходом коммутатора. Второй вход-выход первого оптического волокна является первым демультиплексированным входом-выходом коммутатора. Первый вход-выход второго оптического волокна является вторым мультиплексированным входом-выходом коммутатора. Второй вход-выход второго оптического волокна является вторым демультиплексированным входом-выходом коммутатора. Волновой фильтр-коммутатор оптических сигналов [1] позволяет мультиплексировать и демультиплексировать двунаправленные оптические сигналы с разными длинами волн.Known wave filter switch optical signals [1], containing the first and second optical fibers, forming in a limited area fused and stretched twisted pair. The first input-output of the first optical fiber is the first multiplexed input-output of the switch. The second input-output of the first optical fiber is the first demultiplexed input-output of the switch. The first input-output of the second optical fiber is the second multiplexed input-output of the switch. The second input-output of the second optical fiber is the second demultiplexed input-output of the switch. The wave filter filter of optical signals [1] allows you to multiplex and demultiplex bi-directional optical signals with different wavelengths.

Недостатком устройства [1] являются ограниченные функциональные возможности. В частности, невозможна коммутация оптических сигналов между первым и вторым мультиплексированными или демультиплексированными входами-выходами. Это не позволяет использовать его в качестве центрального коммутирующего звена при построении компьютерной сети с топологией типа "звезда".The disadvantage of the device [1] are limited functionality. In particular, it is impossible to switch optical signals between the first and second multiplexed or demultiplexed inputs / outputs. This does not allow using it as a central switching link when building a computer network with a star topology.

Известен коммутатор оптических сигналов [2], содержащий пять логических блоков, логический блок содержит первый-пятый входы-выходы, первый вход-выход первого-пятого логического блока является входом-выходом первого-пятого каналов коммутатора. Логический блок настраивается на передачу оптических сигналов в определенных направлениях. В частности, его можно настроить на передачу сигналов в компьютерной сети с кольцевой логической структурой и топологией типа "звезда".A known optical signal switch [2], containing five logical blocks, the logical block contains the first to fifth inputs / outputs, the first input-output of the first-fifth logical unit is the input-output of the first-fifth channels of the switch. The logic unit is configured to transmit optical signals in certain directions. In particular, it can be configured to transmit signals in a computer network with a ring logical structure and star topology.

Недостатками коммутатора [2] являются сложность и ограниченные функциональные возможности.The disadvantages of the switch [2] are complexity and limited functionality.

Первый недостаток связан с использованием матрицы из зеркал с управляемой прозрачностью. Для компенсации затухания сигнала в цепи из зеркал необходимы усилители. Управление прозрачностью зеркал может осуществляться вручную при конфигурировании системы либо дистанционно. Последний вариант подразумевает наличие программно-доступных средств управления (например, на основе микропроцессора с соответствующим программным обеспечением); в любом случае коммутатор должен иметь средства для подачи на него напряжения питания, что приводит к его дополнительному усложнению и ухудшает эксплуатационные качества.The first drawback is the use of a matrix of mirrors with controlled transparency. Amplifiers are needed to compensate for signal attenuation in a chain of mirrors. Mirror transparency can be controlled manually when configuring the system or remotely. The latter option implies the availability of software-accessible controls (for example, based on a microprocessor with appropriate software); in any case, the switch must have the means to supply voltage to it, which leads to its additional complication and degrades performance.

Второй недостаток состоит в том, что для передачи данных в каждом направлении используется только один канал.The second disadvantage is that only one channel is used to transmit data in each direction.

Цель изобретения - упрощение коммутатора и расширение его функциональных возможностей.The purpose of the invention is to simplify the switch and expand its functionality.

Цель достигается тем, что в коммутаторе оптических сигналов, содержащем пять логических блоков, логический блок содержит первый-пятый входы-выходы, первый вход-выход первого-пятого логических блоков является соответственно входом-выходом первого-пятого каналов коммутатора, второй-пятый входы-выходы первого логического блока соединены соответственно со вторым входом-выходом пятого логического блока, с третьим входом-выходом второго логического блока, с четвертым входом-выходом четвертого логического блока и с пятым входом-выходом третьего логического блока, второй, четвертый и пятый входы-выходы второго логического блока соединены соответственно со вторым входом-выходом третьего логического блока, с третьим входом-выходом четвертого логического блока и с четвертым входом-выходом пятого логического блока, третий и четвертый входы-выходы третьего логического блока соединены соответственно со вторым входом-выходом четвертого логического блока и с третьим входом-выходом пятого логического блока, пятый вход-выход четвертого логического блока соединен с пятым входом-выходом пятого логического блока, первый логический блок содержит первый-третий волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход первого волнового фильтра является первым входом-выходом первого логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра соединены соответственно с мультиплексированными входами-выходами третьего и второго волновых фильтров, первый и второй демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра являются соответственно третьим и вторым входами-выходами первого логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра являются соответственно пятым и четвертым входами-выходами первого логического блока, второй логический блок содержит первый-третий волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход первого волнового фильтра является первым входом-выходом второго логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра соединены соответственно с мультиплексированными входами-выходами третьего и второго волновых фильтров, первый и второй демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра являются соответственно третьим и вторым входами-выходами второго логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра являются соответственно пятым и четвертым входами-выходами второго логического блока, третий логический блок содержит первый-третий волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход первого волнового фильтра является первым входом-выходом третьего логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра соединены соответственно с мультиплексированными входами-выходами третьего и второго волновых фильтров, первый и второй демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра являются соответственно третьим и вторым входами-выходами третьего логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра являются соответственно пятым и четвертым входами-выходами третьего логического блока, четвертый логический блок содержит первый-третий волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход первого волнового фильтра является первым входом-выходом четвертого логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра соединены соответственно с мультиплексированным входом-выходом второго волнового фильтра и со вторым входом-выходом четвертого логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра соединены соответственно с пятым входом-выходом четвертого логического блока и с мультиплексированным входом-выходом третьего волнового фильтра, первый и второй демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра соединены соответственно с четвертым и третьим входами-выходами четвертого логического блока, пятый логический блок содержит первый-третий волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход первого волнового фильтра является первым входом-выходом пятого логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра соединены соответственно с мультиплексированным входом-выходом второго волнового фильтра и со вторым входом-выходом пятого логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра соединены соответственно с пятым входом-выходом пятого логического блока и с мультиплексированным входом-выходом третьего волнового фильтра, первый и второй демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра соединены соответственно с четвертым и третьим входами-выходами пятого логического блока, первые волновые фильтры первого-пятого логических блоков являются волновыми фильтрами первого типа, третьи волновые фильтры первого и третьего логических блоков и вторые волновые фильтры четвертого и пятого логических блоков являются волновыми фильтрами второго типа, вторые волновые фильтры первого-третьего логических блоков являются волновыми фильтрами третьего типа, третьи волновые фильтры второго, четвертого и пятого логических блоков являются волновыми фильтрами четвертого типа.The goal is achieved by the fact that in the optical signal switch containing five logical blocks, the logical block contains the first to fifth inputs / outputs, the first input-output of the first to fifth logical blocks is the input-output of the first and fifth channels of the switch, and the second and fifth inputs are the outputs of the first logical block are connected respectively with the second input-output of the fifth logical block, with the third input-output of the second logical block, with the fourth input-output of the fourth logical block and with the fifth input-output the fifth logical block, the second, fourth and fifth inputs and outputs of the second logical block are connected respectively with the second input-output of the third logical block, with the third input-output of the fourth logical block and with the fourth input-output of the fifth logical block, the third and fourth inputs and outputs the third logical block are connected respectively to the second input-output of the fourth logical block and to the third input-output of the fifth logical block, the fifth input-output of the fourth logical block is connected to the fifth input - the output of the fifth logical block, the first logical block contains the first to third wave filters, the multiplexed input-output of the first wave filter is the first input-output of the first logical block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs of the third and second wave filters, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are respectively the third and second inputs and outputs of the first logical block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are the fifth and fourth inputs and outputs of the first logical block, the second logical block contains the first and third wave filters, the multiplexed input and output of the first wave filter is the first input and output of the second logical unit, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs of the third and second about wave filters, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are the third and second inputs and outputs of the second logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are the fifth and fourth inputs and outputs of the second logical block, third logical the block contains the first to third wave filters, the multiplexed input-output of the first wave filter is the first input-output of the third logical block, per the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected to the multiplexed inputs and outputs of the third and second wave filters, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are the third and second inputs and outputs of the third logic block, the first and second demultiplexed inputs - the outputs of the third wave filter are the fifth and fourth inputs and outputs of the third logical block, the fourth logical ok contains the first-third wave filters, the multiplexed input-output of the first wave filter is the first input-output of the fourth logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed input-output of the second wave filter and to the second input-output of the fourth logical block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are connected respectively to the fifth input-output of the fourth logic of the second block and with multiplexed input-output of the third wave filter, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are connected respectively to the fourth and third inputs and outputs of the fourth logic block, the fifth logical block contains the first and third wave filters, the multiplexed input-output of the first the wave filter is the first input-output of the fifth logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively the multiplexed input-output of the second wave filter and with the second input-output of the fifth logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are connected respectively to the fifth input-output of the fifth logic block and with the multiplexed input-output of the third wave filter, the first and second the demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are connected respectively to the fourth and third inputs and outputs of the fifth logic block, the first wave filters are first of the fifth logic blocks are wave filters of the first type, the third wave filters of the first and third logic blocks and the second wave filters of the fourth and fifth logical blocks are wave filters of the second, the second wave filters of the first and third logical blocks are wave filters of the third type, the third wave filters of the second, fourth and fifth logic blocks are wave filters of the fourth type.

В предлагаемом коммутаторе оптических сигналов волновые фильтры первого-четвертого типов оперируют оптическими сигналами с длинами волн, пронумерованными в виде ряда λ1, λ2, λ3, …, длина волны равномерно возрастает по мере увеличения ее номера, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ1, λ2, λ3, …, первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ1, λ3, λ5, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ2, λ4, λ6, …, второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ2, λ4, λ6, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ1, λ3, λ5, …, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ1, λ3, λ5, …, первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ1, λ5, λ9, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ3, λ7, λ11, …, второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ3, λ7, λ11, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ1, λ5, λ9, …, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра третьего типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ2, λ4, λ6, …, первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра третьего типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ2, λ6, λ10, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ4, λ8, λ12, …, второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра третьего типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ4, λ8, λ12, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ2, λ6, λ10, …, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра четвертого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ3, λ7, λ11, …, первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра четвертого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ3, λ11, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ7, λ15, …, второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра четвертого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ7, λ15, … и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами λ3, λ11, …In the proposed optical signal switcher, wave filters of the first and fourth types operate with optical signals with wavelengths numbered in the form of a series of λ1, λ2, λ3, ..., the wavelength increases uniformly as its number increases, the multiplexed input-output of the wave filter of the first type is transparent to optical signals with wavelengths with numbers λ1, λ2, λ3, ..., the first demultiplexed input-output of a wave filter of the first type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ1, λ3, λ5, ... and is opaque to optical signals with wavelengths with numbers λ2, λ4, λ6, ..., the second demultiplexed input-output of the wave filter of the first type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ2, λ4, λ6, ... and opaque for optical signals with wavelengths with numbers λ1, λ3, λ5, ..., the multiplexed input-output of the wave filter of the second type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ1, λ3, λ5, ..., the first demultiplexed input-output of the wave filter of the second type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers and λ1, λ5, λ9, ... and is opaque for optical signals with wavelengths with the numbers λ3, λ7, λ11, ..., the second demultiplexed input-output of the wave filter of the second type is transparent for optical signals with wavelengths with the numbers λ3, λ7, λ11, ... and opaque for optical signals with wavelengths λ1, λ5, λ9, ..., the multiplexed input-output of a wave filter of the third type is transparent for optical signals with wavelengths λ2, λ4, λ6, ..., the first demultiplexed wave-input filter of the third type is transparent to optical x signals with wavelengths with numbers λ2, λ6, λ10, ... and opaque for optical signals with wavelengths with numbers λ4, λ8, λ12, ..., the second demultiplexed input-output of a wave filter of the third type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ4, λ8, λ12, ... and opaque for optical signals with wavelengths with numbers λ2, λ6, λ10, ..., the multiplexed input-output of the wave filter of the fourth type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ3, λ7, λ11, ..., first demultiplexed input-output wave filter and the fourth type is transparent for optical signals with wavelengths λ3, λ11, ... and opaque for optical signals with wavelengths λ7, λ15, ..., the second demultiplexed input-output wave filter of the fourth type is transparent for optical signals with wavelengths numbers λ7, λ15, ... and opaque for optical signals with wavelengths with numbers λ3, λ11, ...

На фиг.1 представлен упрощенный эскиз конструкции известного [1] волнового фильтра; на фиг.2, а - диаграмма прозрачности волнового фильтра F1 первого типа; на фиг.2, б - диаграммы прозрачности волновых фильтров F2 и F3 второго и третьего типов; на фиг.2, в - диаграмма прозрачности волнового фильтра F5 четвертого типа; на фиг.3, а-з и фиг.4, а - примеры трасс прохождения оптических сигналов через волновой фильтр первого типа; на фиг.4, б - пример включения фильтра первого типа в систему передачи данных. На фиг.5 представлены наиболее распространенные варианты топологии компьютерных сетей; на фиг.6 - функциональная схема предлагаемого пятиканального коммутатора оптических сигналов; на фиг.7-11 - функциональные схемы первого-пятого логических блоков - составных частей предлагаемого пятиканального коммутатора оптических сигналов.Figure 1 presents a simplified sketch of the design of the known [1] wave filter; figure 2, a is a transparency diagram of the wave filter F1 of the first type; figure 2, b - transparency diagrams of wave filters F2 and F3 of the second and third types; figure 2, in - transparency diagram of the wave filter F5 of the fourth type; figure 3, az and figure 4, a - examples of paths of passage of optical signals through a wave filter of the first type; figure 4, b is an example of the inclusion of a filter of the first type in a data transmission system. Figure 5 presents the most common options for the topology of computer networks; figure 6 is a functional diagram of the proposed five-channel switch of optical signals; 7-11 - functional diagrams of the first to fifth logical blocks - components of the proposed five-channel optical signal switch.

Волновой фильтр 1 (фиг.1) предназначен для разделения (сортировки) группы сигналов по длинам волн. Он построен на основе особым образом свитых и сплавленных с одновременным растяжением расплава оптических волокон 2 и 3 [1]. Здесь и далее в зависимости от настройки физических параметров фильтра при его изготовлении он имеет обозначения F1, F2, F3 или F5 (фильтр первого-четвертого типа). В любом случае фильтр симметричен в том смысле, что пары его выводов Х-W, W-X, Y-Z и Z-Y функционально равноценны.The wave filter 1 (Fig. 1) is designed to separate (sort) a group of signals by wavelengths. It is built on the basis of a specially twisted and fused with the simultaneous stretching of the melt optical fibers 2 and 3 [1]. Hereinafter, depending on the setting of the physical parameters of the filter during its manufacture, it is designated F1, F2, F3 or F5 (filter of the first or fourth type). In any case, the filter is symmetrical in the sense that the pairs of its terminals X-W, W-X, Y-Z and Z-Y are functionally equivalent.

В зависимости от параметров скрутки, плавления и растяжения оптических волокон при изготовлении фильтра он приобретает избирательную прозрачность по отношению к передаче световых сигналов определенных длин волн. Иными словами, фильтр может некоторым образом сортировать входной поток "разноцветных" световых сигналов инфракрасного диапазона, поступающих извне в произвольных сочетаниях на вывод Х (на любой из четырех выводов). Сигналы, как здесь предполагается, имеют длины волн λ1, λ2, …, λ16, равномерно распределенные на горизонтальных числовых осях диаграмм прозрачности, показанных на фиг.2. Соседние длины волн разделены промежутками 100 нм или более.Depending on the parameters of twisting, melting and stretching of the optical fibers during the manufacture of the filter, it acquires selective transparency with respect to the transmission of light signals of certain wavelengths. In other words, the filter can in some way sort the input stream of “multi-colored” infrared light signals arriving from the outside in arbitrary combinations to pin X (to any of the four pins). The signals are assumed to have wavelengths λ1, λ2, ..., λ16 uniformly distributed on the horizontal numerical axes of the transparency diagrams shown in FIG. 2. Adjacent wavelengths are separated by gaps of 100 nm or more.

Графики 4 и 5 (фиг.2, a) отображают диаграммы прозрачности каналов Х-Y и Х-Z фильтра F1. Так как фильтр симметричен, эти же графики отображают соответственно диаграммы прозрачности каналов W-Z и W-Y, а также двух оставшихся каналов, полученных взаимно-обратной заменой символов X, W символами Y, Z. Уровни 0 и 100% соответствуют непрозрачному и полностью прозрачному состояниям канала. Графики для их упрощения представлены двумя противофазными синусоидами, хотя в действительности их форма более сложная и зависит от технологии изготовления фильтра. Из графика 4 следует, что канал Х-Y (а также канал W-Z) фильтра F1 прозрачен для света с длинами волн λ1, λ3, λ5, …, λ15 и непрозрачен для света с длинами волн λ2, λ4, λ6, …, λ16. Если канал прозрачен, то свет соответствующих длин волн может передаваться через него в любом или одновременно в обоих направлениях. Непрозрачный канал не пропускает свет соответствующих длин волн ни в одном направлении.Graphs 4 and 5 (figure 2, a) display the transparency diagrams of the channels X-Y and X-Z of the filter F1. Since the filter is symmetrical, these same graphs display the transparency diagrams of the W-Z and W-Y channels, as well as the two remaining channels obtained by mutually reverse substitution of the X, W symbols with the Y, Z symbols. Levels 0 and 100% correspond to the opaque and fully transparent channel states. The graphs for their simplification are represented by two antiphase sinusoids, although in reality their shape is more complex and depends on the filter manufacturing technology. From graph 4 it follows that the X-Y channel (as well as the W-Z channel) of the F1 filter is transparent for light with wavelengths λ1, λ3, λ5, ..., λ15 and opaque for light with wavelengths λ2, λ4, λ6, ..., λ16. If the channel is transparent, then light of the corresponding wavelengths can be transmitted through it in either or simultaneously in both directions. An opaque channel does not transmit light of the corresponding wavelengths in any direction.

График 5 показывает, что канал Х-Z (а также канал W-Y) фильтра F1 прозрачен для света с длинами волн λ2, λ4, λ6, …, λ16 и непрозрачен для света с длинами волн λ1, λ3, λ5, …, λ15.Figure 5 shows that the X-Z channel (as well as the W-Y channel) of the F1 filter is transparent to light with wavelengths λ2, λ4, λ6, ..., λ16 and opaque to light with wavelengths λ1, λ3, λ5, ..., λ15.

Графики 6 и 7 (фиг.2, б) отображают диаграммы прозрачности каналов Х-Y и Х-Z (W-Z и W-Y) фильтра F2. Они представлены синусоидами с удвоенными периодами по сравнению с графиками 4 и 5. Из графика 6 следует, что канал Х-Y фильтра F2 прозрачен для света с длинами волн λ1, λ5, λ9, λ13 и непрозрачен для света с длинами волн λ3, λ7, λ11, λ15. График 7 противофазен графику 6 и отображает диаграмму прозрачности канала Х-Z фильтра F2. Прозрачность каналов Х-Y и Х-Z (W-Z и W-Y) фильтра F2 по отношению к световым сигналам с длинами волн λ2, λ4, λ6, …, λ16 неопределенна, но такие сигналы не поступают на этот фильтр в процессе его работы.Graphs 6 and 7 (figure 2, b) display the transparency diagrams of the channels X-Y and X-Z (W-Z and W-Y) of the filter F2. They are represented by sinusoids with doubled periods compared to graphs 4 and 5. From graph 6 it follows that the X-Y channel of the F2 filter is transparent to light with wavelengths λ1, λ5, λ9, λ13 and opaque to light with wavelengths λ3, λ7, λ11, λ15. Graph 7 is out of phase with graph 6 and displays the transparency diagram of the channel X-Z of filter F2. The transparency of the X-Y and X-Z channels (W-Z and W-Y) of the F2 filter with respect to light signals with wavelengths λ2, λ4, λ6, ..., λ16 is undefined, but such signals do not arrive at this filter during its operation.

Графики 8 и 9 (фиг.2, б) отображают диаграммы прозрачности каналов Х-Y и Х-Z (W-Z и W-Y) фильтра F3. Они представлены синусоидами той же частоты, что и синусоиды 6 и 7, но сдвинуты относительно них по фазе вправо на четверть периода. Из графика 8 следует, что канал Х-Y фильтра F3 прозрачен для света с длинами волн λ2, λ6, λ10, λ14 и непрозрачен для света с длинами волн λ4, λ8, λ12, λ16. График 9 противофазен графику 8 и отображает диаграмму прозрачности канала Х-Z фильтра F3. Канал Х-Z фильтра F3 прозрачен для света с длинами волн λ4, λ8, λ12, λ16 и непрозрачен для света с длинами волн λ2, λ6, λ10, λ14. Прозрачность каналов Х-Y и Х-Z (W-Z и W-Y) фильтра F3 по отношению к световым сигналам с длинами волн λ1, λ3, λ5, …, λ15 неопределенна, но такие сигналы не поступают на этот фильтр в процессе его работы.Graphs 8 and 9 (figure 2, b) display the transparency diagrams of the channels X-Y and X-Z (W-Z and W-Y) of the filter F3. They are represented by sinusoids of the same frequency as sinusoids 6 and 7, but are shifted relative to them in phase to the right by a quarter of the period. From graph 8 it follows that the X-Y channel of the F3 filter is transparent to light with wavelengths λ2, λ6, λ10, λ14 and opaque to light with wavelengths λ4, λ8, λ12, λ16. Graph 9 is out of phase with graph 8 and displays the transparency diagram of channel X-Z of filter F3. The X-Z channel of the F3 filter is transparent to light with wavelengths λ4, λ8, λ12, λ16 and opaque to light with wavelengths λ2, λ6, λ10, λ14. The transparency of the channels X-Y and X-Z (W-Z and W-Y) of the filter F3 with respect to light signals with wavelengths λ1, λ3, λ5, ..., λ15 is uncertain, but such signals do not arrive at this filter during its operation.

Графики 10 и 11 (фиг.2, в) отображают диаграммы прозрачности каналов X-Y и Х-Z (W-Z и W-Y) фильтра F5. Они представлены синусоидами с удвоенными периодами по сравнению с графиками 6-9. Из графика 10 следует, что канал Х-Y фильтра F5 прозрачен для света с длинами волн λ3, λ11 и непрозрачен для света с длинами волн λ7, λ15. График 11 противофазен графику 10 и отображает диаграмму прозрачности канала Х-Z фильтра F5. Этот канал прозрачен для света с длинами волн λ7, λ15 и непрозрачен для света с длинами волн λ3, λ11. Прозрачность каналов Х-Y и Х-Z (W-Z и W-Y) фильтра F5 по отношению к световым сигналам с длинами волн λ1, λ2, λ4-λ6, λ8-λ10, λ12-λ14, λ16 неопределенна, но такие сигналы не поступают на этот фильтр в процессе его работы.Graphs 10 and 11 (figure 2, c) display the transparency diagrams of the channels X-Y and X-Z (W-Z and W-Y) of the filter F5. They are represented by sinusoids with doubled periods in comparison with graphs 6-9. From graph 10 it follows that the X-Y channel of the F5 filter is transparent to light with wavelengths λ3, λ11 and opaque to light with wavelengths λ7, λ15. Graph 11 is out of phase with graph 10 and displays the transparency diagram of the channel X-Z of filter F5. This channel is transparent to light with wavelengths λ7, λ15 and opaque to light with wavelengths λ3, λ11. The transparency of the X-Y and X-Z channels (WZ and WY) of the F5 filter with respect to light signals with wavelengths λ1, λ2, λ4-λ6, λ8-λ10, λ12-λ14, λ16 is undefined, but such signals do not arrive at this filter in the process of its operation.

Примеры 12-17 трасс прохождения оптических сигналов через волновой фильтр F1 (фиг.3, а-е) показывают распространение группы световых сигналов через фильтр слева направо, справа налево и одновременно в обоих направлениях. В этих примерах один из выводов фильтра не используется.Examples of 12-17 paths of the passage of optical signals through the wave filter F1 (Fig.3, a-e) show the propagation of a group of light signals through the filter from left to right, from right to left and simultaneously in both directions. In these examples, one of the filter pins is not used.

В соответствии с примером 16 (фиг.3, д) вход-выход Х фильтра F1 далее именуется мультиплексированным входом-выходом, вход-выход Y - первым демультиплексированным входом-выходом, вход-выход Z - вторым демультиплексированным входом-выходом фильтра. Аналогично вход-выход Х фильтров F2, F3 и F5 далее именуется мультиплексированным входом-выходом, вход-выход Y - первым демультиплексированным входом-выходом, вход-выход Z - вторым демультиплексированным входом-выходом.In accordance with example 16 (Fig.3, d), the input-output X of the filter F1 is hereinafter referred to as multiplexed input-output, input-output Y - the first demultiplexed input-output, input-output Z - the second demultiplexed input-output of the filter. Similarly, the input-output X of the filters F2, F3 and F5 is hereinafter referred to as multiplexed input-output, input-output Y - the first demultiplexed input-output, input-output Z - the second demultiplexed input-output.

В примерах 18-20, приведенных на фиг.3, ж, з и фиг.4, а использованы все выводы фильтра F1.In examples 18-20, shown in figure 3, g, h and figure 4, and used all the conclusions of the filter F1.

Примеры 18 и 19 показывают возможность применения фильтра F1 для сопряжения однонаправленных линий передачи оптических сигналов с двунаправленными.Examples 18 and 19 show the possibility of using the filter F1 to interface unidirectional transmission lines of optical signals with bidirectional.

В примере 18 оптический сигнал, поступающий на вход Х с левой стороны, содержит 16 составляющих с длинами волн λ1-λ16. Сигнал, снимаемый с выхода W фильтра, также содержит 16 составляющих с теми же длинами волн λ*1-λ*16. Знаки "*" показывают, что сигналы поступили на входы фильтра F1 с правой стороны. На входе-выходе Y сигналы с длинами волн λ1, λ3, λ5, …, λ15 распространяются вправо, а сигналы с длинами волн λ*2, λ*4, λ*6, …, λ*16 - влево. На входе-выходе Z сигналы с длинами волн λ2, λ4, λ6, …, λ16 распространяются вправо, а сигналы с длинами волн λ*1, λ*3, λ*5, …, λ*15 - влево.In example 18, the optical signal supplied to the input X on the left side contains 16 components with wavelengths λ1-λ16. The signal taken from the output of the filter W also contains 16 components with the same wavelengths λ * 1-λ * 16. The signs "*" indicate that the signals arrived at the inputs of the filter F1 on the right side. At the input-output Y, signals with wavelengths λ1, λ3, λ5, ..., λ15 propagate to the right, and signals with wavelengths λ * 2, λ * 4, λ * 6, ..., λ * 16 - to the left. At the input / output Z, signals with wavelengths λ2, λ4, λ6, ..., λ16 propagate to the right, and signals with wavelengths λ * 1, λ * 3, λ * 5, ..., λ * 15 - to the left.

Пример 19 отличается от примера 18 направлениями передачи сигналов через выводы Х и W фильтра F1.Example 19 differs from example 18 in the directions of signal transmission through the terminals X and W of filter F1.

В примере 20 (фиг.4, а) все подключенные к фильтру F1 линии двунаправленные. По каждой линии передаются 16 пар противоположно направленных оптических сигналов, каждая пара имеет одинаковую длину волны. По существу, эта схема представляет собой не полносвязный коммутатор, способный транслировать данные в направлениях: Х→Y, Х→Z, W→Y, W→Z, Y→X, Y→W, Z→X, Z→W. Для выбора направления передачи (маршрутизации информационного пакета) источник данных использует длины волн с четными или нечетными номерами. Например, внешний источник сигнала, подаваемого на вход-выход Z фильтра F1, желая передать сообщение в линию связи, подключенную к входам-выходам Х или W, может использовать для этого световые импульсы с соответствующими длинами волн λ*6 или λ"15.In Example 20 (FIG. 4 a), all lines connected to the F1 filter are bi-directional. On each line 16 pairs of oppositely directed optical signals are transmitted, each pair has the same wavelength. In essence, this scheme is not a fully connected switch capable of transmitting data in the directions: X → Y, X → Z, W → Y, W → Z, Y → X, Y → W, Z → X, Z → W. To select the direction of transmission (routing the information packet), the data source uses wavelengths with even or odd numbers. For example, an external source of the signal supplied to the input-output Z of the filter F1, wishing to transmit a message to the communication line connected to the inputs-outputs X or W, can use light pulses for this purpose with the corresponding wavelengths λ * 6 or λ "15.

Непосредственная передача данных в смежных направлениях Х→W, W→X, Y→Z, Z→Y невозможна. При наличии устройства-посредника 21 (фиг.4, б) такие передачи осуществимы. Например, внешний источник сигнала, подаваемого на вход-выход Z фильтра F, желая передать сообщение в линию связи 22, подключенную к входам-выходам Y, может использовать для этого световые импульсы с длиной волны λ*8. Эти импульсы проходят на вход-выход Х и принимаются устройством Q (21). По предварительной "договоренности" с этим устройством, оно незамедлительно выдает полученные импульсы обратно на вход-выход X, но использует для этого свет с длиной волны λ13. Фильтр F1 передает эти импульсы на вход-выход Y, что и требуется.Direct data transfer in adjacent directions X → W, W → X, Y → Z, Z → Y is impossible. In the presence of an intermediary device 21 (Fig. 4, b), such transfers are feasible. For example, an external source of the signal supplied to the input-output Z of the filter F, wanting to transmit a message to the communication line 22 connected to the inputs / outputs Y, can use light pulses with a wavelength of λ * 8 for this. These pulses pass to the input-output X and are received by the device Q (21). According to preliminary "agreement" with this device, it immediately delivers the received pulses back to the input-output X, but uses light with a wavelength of λ13 for this. Filter F1 transfers these pulses to input-output Y, as required.

Приведенные примеры (их можно распространить и на фильтры других типов с учетом их диаграмм прозрачности) показывают отмеченные ранее ограниченные возможности фильтра [1] при его использовании в качестве функционально-законченного коммутатора оптических сигналов в компьютерной сети.The above examples (they can be extended to filters of other types, taking into account their transparency diagrams) show the previously mentioned limited capabilities of the filter [1] when it is used as a functionally complete switch of optical signals in a computer network.

На фиг.5 представлены наиболее распространенные варианты топологии компьютерных сетей. Топология типа "общая шина" (фиг.5, а) применяется в основном в локальных сетях ранних поколений. В качестве среды передачи сигналов обычно применяют коаксиальные кабели. Использование оптоволоконных линий связи в рамках данной топологии затруднено, так как необходима установка оптических разветвителей для подключения каждого узла 23 к общей магистрали 24. Это нетехнологично, кроме того, каждый разветвитель делит энергию поступающего на него сигнала на две части, так что уровни принимаемых сигналов зависят от взаимного расположения передатчика и приемника.Figure 5 presents the most common options for the topology of computer networks. The topology of the type of "common bus" (Fig.5, a) is mainly used in local networks of early generations. Coaxial cables are commonly used as signal transmission medium. The use of fiber-optic communication lines within the framework of this topology is difficult, since it is necessary to install optical splitters to connect each node 23 to a common trunk 24. This is not technologically advanced, in addition, each splitter divides the energy of the signal arriving at it into two parts, so that the levels of the received signals depend from the relative position of the transmitter and receiver.

Топология типа "звезда" с общим концентратором 25 (фиг.5, б) предполагает наличие радиальных связей между концентратором и узлами 26 сети. Концентратор суммирует все поступающие в него оптические сигналы, по возможности равномерно распределяет суммарный сигнал между всеми каналами и параллельно передает его в обратных направлениях. Некоторые концентраторы работают по принципу распределения входного сигнала между всеми каналами, кроме "своего", что облегчает обнаружение коллизий при одновременном обращении двух или более узлов 26 к общей среде передачи сигналов.The topology of the star type with a common hub 25 (Fig. 5, b) implies the presence of radial connections between the hub and nodes 26 of the network. The concentrator summarizes all the optical signals entering it, distributes the total signal evenly between all channels, if possible, and simultaneously transmits it in the opposite directions. Some hubs operate on the principle of distributing the input signal between all channels except for their own, which facilitates the detection of collisions while simultaneously addressing two or more nodes 26 to a common signal transmission medium.

Основной недостаток такой структуры состоит в том, что мощность входного сигнала делится на число каналов, достигающее ста или более. Для восстановления уровней выходных сигналов применяют активные концентраторы, способные усиливать мощность выдаваемых ими световых потоков по всем направлениям. Это усложняет структуру концентратора и требует наличия источника питания.The main disadvantage of this structure is that the input signal power is divided by the number of channels reaching one hundred or more. To restore the levels of the output signals, active concentrators are used, which are able to enhance the power of the light fluxes emitted by them in all directions. This complicates the structure of the hub and requires a power source.

В сети с топологией типа “кольцо" (фиг.5, в) узлы 27 соединены в последовательную замкнутую цепь. Недостатки, свойственные рассмотренным ранее сетям (фиг.5, а, б), в данном случае отсутствуют. Каждый узел приостанавливает распространение адресованных ему информационных пакетов и транслирует "чужие" пакеты следующему узлу.In a network with a ring topology (Fig. 5, c), nodes 27 are connected in a sequential closed circuit. There are no drawbacks inherent in the networks considered earlier (Fig. 5, a, b). Each node stops the distribution of addresses addressed to it information packets and transmits "alien" packets to the next node.

При отказе некоторого узла основное направление передачи пакетов можно, добравшись до ближайшего к нему узла, изменить на противоположное, так что все оставшиеся исправными узлы остаются доступными. Чтобы сохранить возможность двунаправленной передачи данных по кольцу при отказе одного из узлов, этот узел автоматически или вручную исключается из работы, а разорванные таким отказом оптические линии связи соединяются между собой "напрямую". При этом соединительный элемент вносит потери при передаче сигнала, кроме того, длина вновь созданной линии связи становится равной сумме длин линий связи, ранее соединявших отказавший узел с соседними.In the event of a failure of a node, the main direction of packet transmission, having reached the node closest to it, can be reversed, so that all nodes that are still operational are accessible. In order to preserve the possibility of bi-directional data transmission in a ring in case of failure of one of the nodes, this node is automatically or manually excluded from operation, and optical communication lines broken by such a failure are connected directly. In this case, the connecting element introduces losses in the transmission of the signal, in addition, the length of the newly created communication line becomes equal to the sum of the lengths of communication lines that previously connected the failed node to the neighboring ones.

Этот недостаток отсутствует в сети с комбинированной топологией (фиг.5, г). Внешне она напоминает рассмотренную ранее сеть с топологией типа "звезда" (фиг.5, б), но вместо концентратора 25 в ней применен коммутатор 28, соединенный с узлами 29. В отличие от концентратора коммутатор 28 способен определенным образом объединять между собой оптические волокна, соединяющие его с узлами 29. Например, внутри коммутатора можно создать соединения, при которых сеть имеет кольцевую логическую структуру, аналогичную показанной на фиг.5, в. Стрелки 30 на фиг.5, г соответствуют маршрутам передачи пакетов между узлами 29. Как следует из приведенной схемы, передача пакетов между узлами 29 происходит, по существу, по стрелкам 31, как в сети с кольцевой топологией.This disadvantage is absent in the network with combined topology (figure 5, g). Outwardly, it resembles the previously considered network with a star topology (Fig. 5, b), but instead of a hub 25, it uses a switch 28 connected to nodes 29. Unlike a hub, switch 28 is capable of combining optical fibers in a certain way, connecting it with the nodes 29. For example, inside the switch, you can create connections in which the network has a ring logical structure similar to that shown in figure 5, c. Arrows 30 in FIG. 5, d correspond to packet transmission routes between nodes 29. As follows from the above diagram, packet transmission between nodes 29 occurs essentially along arrows 31, as in a network with a ring topology.

Изоляция и обход одного или нескольких неисправных узлов 29 осуществляется соответствующей настройкой внутренних цепей коммутатора 28 и не затрагивает узлы сети и линии связи.Isolation and bypass of one or more faulty nodes 29 is carried out by the corresponding adjustment of the internal circuits of the switch 28 and does not affect the network nodes and communication lines.

Коммутатор 32 [2] (фиг.5, д) содержит логические блоки 33, логический блок содержит первый 34, второй 35 и третий 36 входы-выходы, первый вход-выход 34 логического блока 33 является входом-выходом соответствующего канала коммутатора. Входы-выходы 34 логических блоков 33 соединены с узлами 37 сети.The switch 32 [2] (Fig. 5, e) contains logical blocks 33, the logical block contains the first 34, second 35 and third 36 inputs / outputs, the first input-output 34 of the logical unit 33 is the input-output of the corresponding channel of the switch. The inputs / outputs 34 of the logical blocks 33 are connected to the nodes 37 of the network.

Логические блоки 33 могут быть настроены на передачу сигналов между узлами 37 по кольцевой схеме, как было показано на фиг.5, г. Возможны и иные настройки.Logic blocks 33 can be configured to transmit signals between nodes 37 in a ring circuit, as shown in Fig. 5, d. Other settings are also possible.

Предлагаемый коммутатор, показанный на фиг.6, содержит первый-пятый логические блоки 38-42, каждый логический блок содержит первый-пятый 43-47 входы-выходы, первый вход-выход 43 первого-пятого логических блоков 38-42 является соответственно входом-выходом первого-пятого каналов коммутатора.The proposed switch, shown in Fig.6, contains the first to fifth logical blocks 38-42, each logical block contains the first to fifth 43-47 inputs / outputs, the first input-output 43 of the first to fifth logical blocks 38-42 is respectively an input- the output of the first to fifth channels of the switch.

Второй-пятый 44-47 входы-выходы первого логического блока 38 соединены соответственно со вторым входом-выходом 44 пятого логического блока 42, с третьим входом-выходом 45 второго логического блока 39, с четвертым входом-выходом 46 четвертого логического блока 41 и с пятым входом-выходом 47 третьего логического блока 40, второй 44, четвертый 46 и пятый 47 входы-выходы второго логического блока 39 соединены соответственно со вторым входом-выходом 44 третьего логического блока 40, с третьим входом-выходом 45 четвертого логического блока 41 и с четвертым входом-выходом 46 пятого логического блока 42, третий 45 и четвертый 46 входы-выходы третьего логического блока 40 соединены соответственно со вторым входом-выходом 44 четвертого логического блока 41 и с третьим входом-выходом 45 пятого логического блока 42, пятый вход-выход 47 четвертого логического блока 41 соединен с пятым входом-выходом 47 пятого логического блока 42.The second-fifth 44-47 inputs and outputs of the first logical block 38 are connected respectively to the second input-output 44 of the fifth logical block 42, with the third input-output 45 of the second logical block 39, with the fourth input-output 46 of the fourth logical block 41 and with the fifth the input-output 47 of the third logical block 40, the second 44, the fourth 46, and the fifth 47 inputs and outputs of the second logical block 39 are connected respectively to the second input-output 44 of the third logical block 40, with the third input-output 45 of the fourth logical block 41 and with the fourth entrance the output 46 of the fifth logical block 42, the third 45 and fourth 46 inputs and outputs of the third logical block 40 are connected respectively to the second input-output 44 of the fourth logical block 41 and to the third input-output 45 of the fifth logical block 42, the fifth input-output 47 of the fourth logical block 41 is connected to the fifth input-output 47 of the fifth logical block 42.

Первый логический блок 38 (фиг.7) содержит первый-третий волновые фильтры 48-50, мультиплексированный вход-выход 51 первого волнового фильтра 48 является первым входом-выходом 43 первого логического блока 38, первый 52 и второй 53 демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра 48 соединены соответственно с мультиплексированными входами-выходами 54 и 55 третьего 50 и второго 49 волновых фильтров, первый 56 и второй 57 демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра 49 являются соответственно третьим 45 и вторым 44 входами-выходами первого логического блока 38, первый 58 и второй 59 демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра 50 являются соответственно пятым 47 и четвертым 46 входами-выходами первого логического блока 38.The first logic block 38 (Fig. 7) contains the first to third wave filters 48-50, the multiplexed input-output 51 of the first wave filter 48 is the first input-output 43 of the first logic block 38, the first 52 and second 53 demultiplexed inputs-outputs of the first wave the filter 48 are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs 54 and 55 of the third 50 and second 49 wave filters, the first 56 and second 57 demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter 49 are respectively the third 45 and second 44 inputs and outputs the first logical block 38, the first 58 and second 59 demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter 50 are respectively the fifth 47 and fourth 46 inputs and outputs of the first logical block 38.

Второй логический блок 39 (фиг.8) содержит первый-третий волновые фильтры 60-62, мультиплексированный вход-выход 63 первого волнового фильтра 60 является первым входом-выходом 43 второго логического блока 39, первый 64 и второй 65 демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра 60 соединены соответственно с мультиплексированными входами-выходами 66 и 67 третьего 62 и второго 61 волновых фильтров, первый 68 и второй 69 демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра 61 являются соответственно третьим 45 и вторым 44 входами-выходами второго логического блока 39, первый 70 и второй 71 демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра 62 являются соответственно пятым 47 и четвертым 46 входами-выходами второго логического блока 39.The second logic block 39 (Fig. 8) contains the first to third wave filters 60-62, the multiplexed input-output 63 of the first wave filter 60 is the first input-output 43 of the second logic block 39, the first 64 and second 65 demultiplexed inputs-outputs of the first wave the filter 60 is connected respectively to the multiplexed inputs and outputs 66 and 67 of the third 62 and second 61 wave filters, the first 68 and second 69 demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter 61 are respectively the third 45 and second 44 inputs and outputs the second logical block 39, the first 70 and second 71 demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter 62 are respectively the fifth 47 and fourth 46 inputs and outputs of the second logical block 39.

Третий логический блок 40 (фиг.9) содержит первый-третий волновые фильтры 72-74, мультиплексированный вход-выход 75 первого волнового фильтра 72 является первым входом-выходом 43 третьего логического блока 40, первый 76 и второй 77 демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра 72 соединены соответственно с мультиплексированными входами-выходами 78 и 79 третьего 74 и второго 73 волновых фильтров, первый 80 и второй 81 демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра 73 являются соответственно третьим 45 и вторым 44 входами-выходами третьего логического блока 40, первый 82 и второй 83 демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра 74 являются соответственно пятым 47 и четвертым 46 входами-выходами третьего логического блока 40.The third logic block 40 (Fig. 9) contains the first-third wave filters 72-74, the multiplexed input-output 75 of the first wave filter 72 is the first input-output 43 of the third logic block 40, the first 76 and second 77 demultiplexed inputs-outputs of the first wave the filter 72 are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs 78 and 79 of the third 74 and second 73 wave filters, the first 80 and second 81 demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter 73 are respectively the third 45 and second 44 inputs and outputs Dams of the third logical block 40, the first 82 and second 83 demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter 74 are respectively the fifth 47 and fourth 46 inputs and outputs of the third logical block 40.

Четвертый логический блок 41 (фиг.10) содержит первый-третий 84-86 волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход 87 первого волнового фильтра 84 является первым входом-выходом 43 четвертого логического блока 41, первый 88 и второй 89 демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра 84 соединены соответственно с мультиплексированным входом-выходом 90 второго волнового фильтра 85 и со вторым входом-выходом 44 четвертого логического блока 41, первый 91 и второй 92 демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра 85 соединены соответственно с пятым входом-выходом 47 четвертого логического блока 41 и с мультиплексированным входом-выходом 93 третьего волнового фильтра 86, первый 94 и второй 95 демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра 86 соединены соответственно с четвертым 46 и третьим 45 входами-выходами четвертого логического блока 41.The fourth logical block 41 (Fig. 10) contains the first-third 84-86 wave filters, the multiplexed input-output 87 of the first wave filter 84 is the first input-output 43 of the fourth logical block 41, the first 88 and second 89 demultiplexed inputs-outputs of the first wave the filter 84 is connected respectively to the multiplexed input-output 90 of the second wave filter 85 and to the second input-output 44 of the fourth logic unit 41, the first 91 and second 92 demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter 85 are connected respectively, with the fifth input-output 47 of the fourth logic block 41 and with the multiplexed input-output 93 of the third wave filter 86, the first 94 and second 95 demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter 86 are connected respectively to the fourth 46 and third 45 inputs and outputs of the fourth logical block 41.

Пятый логический блок 42 (фиг.11) содержит первый-третий 96-98 волновые фильтры, мультиплексированный вход-выход 99 первого волнового фильтра 96 является первым входом-выходом 43 пятого логического блока 42, первый 100 и второй 101 демультиплексированные входы-выходы первого волнового фильтра 96 соединены соответственно с мультиплексированным входом-выходом 102 второго волнового фильтра 97 и со вторым входом-выходом 44 пятого логического блока 42, первый 103 и второй 104 демультиплексированные входы-выходы второго волнового фильтра 97 соединены соответственно с пятым входом-выходом 47 пятого логического блока 42 и с мультиплексированным входом-выходом 105 третьего волнового фильтра 98, первый 106 и второй 107 демультиплексированные входы-выходы третьего волнового фильтра 98 соединены соответственно с четвертым 46 и третьим 45 входами-выходами пятого логического блока 42.The fifth logical block 42 (Fig. 11) contains the first-third 96-98 wave filters, the multiplexed input-output 99 of the first wave filter 96 is the first input-output 43 of the fifth logical block 42, the first 100 and second 101 demultiplexed inputs-outputs of the first wave the filter 96 are connected respectively to the multiplexed input-output 102 of the second wave filter 97 and to the second input-output 44 of the fifth logic unit 42, the first 103 and second 104 demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter 97 are connected respectively Together with the fifth input-output 47 of the fifth logic block 42 and with the multiplexed input-output 105 of the third wave filter 98, the first 106 and second 107 demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter 98 are connected to the fourth 46 and third 45 inputs and outputs of the fifth logic block, respectively 42.

Первые волновые фильтры 48, 60, 72, 84, 96 (фиг.7 - фиг.11) первого-пятого логических блоков 38-42 являются волновыми фильтрами F1 первого типа (фиг.1, фиг.2, а), третьи волновые фильтры 50, 74 (фиг.7, фиг.9) первого 38 и третьего 40 логических блоков и вторые волновые фильтры 85, 97 (фиг.10, фиг.11) четвертого 41 и пятого 42 логических блоков являются волновыми фильтрами F2 второго типа (фиг.1, фиг.2, б), вторые волновые фильтры 49, 61, 73 первого-третьего логических блоков 38-40 (фиг.7 - фиг.9) являются волновыми фильтрами F3 третьего типа (фиг.1, фиг.2, б), третьи волновые фильтры 62, 86 и 98 (фиг.8, фиг.10, фиг.11) второго 39, четвертого 41 и пятого 42 логических блоков являются волновыми фильтрами F5 четвертого типа (фиг.1, фиг.2, в).The first wave filters 48, 60, 72, 84, 96 (FIG. 7 - FIG. 11) of the first to fifth logic units 38-42 are wave filters F1 of the first type (FIG. 1, FIG. 2, a), the third wave filters 50, 74 (FIG. 7, FIG. 9) of the first 38 and third 40 logic blocks and second wave filters 85, 97 (FIG. 10, FIG. 11) of the fourth 41 and fifth 42 logic blocks are wave filters F2 of the second type (FIG. .1, FIG. 2, b), the second wave filters 49, 61, 73 of the first-third logic blocks 38-40 (FIG. 7 - FIG. 9) are wave filters F3 of the third type (FIG. 1, FIG. 2, b) the third wave filters 62, 86 and 98 (Fig. 8, FIG. 10, FIG. 11) of the second 39, fourth 41, and fifth 42 logic blocks are wave filters F5 of the fourth type (FIG. 1, FIG. 2, c).

При включении коммутатора в компьютерную сеть ее узлы подключаются к входам-выходам 43 первого-пятого логических блоков 38-42. Для удобства изложения на фиг.6 - фиг.11 оптоволоконные каналы связи с узлами сети обозначены буквами А, В, С, D и Е.When the switch is turned on in the computer network, its nodes are connected to the inputs and outputs 43 of the first to fifth logical blocks 38-42. For convenience of presentation in Fig.6 - Fig.11 fiber-optic communication channels with network nodes are indicated by the letters A, B, C, D and E.

Для обмена данными между узлами сети используются оптические сигналы с длинами волн λ1-λ16, равномерно распределенными на горизонтальных числовых осях диаграмм, показанных на фиг.2.To exchange data between network nodes, optical signals with wavelengths λ1-λ16 uniformly distributed on the horizontal numerical axes of the diagrams shown in FIG. 2 are used.

С помощью предлагаемого коммутатора реализуется полный граф двунаправленных соединений между узлами сети, подключенными к оптоволоконным каналам А-Е:Using the proposed switch, a complete graph of bidirectional connections between network nodes connected to fiber optic channels A-E is implemented:

А↔В, А↔С, А↔D, А↔Е, В↔С, В↔D, В↔Е, С↔D, С↔Е, D↔Е.А↔В, А↔С, А↔D, А↔Е, В↔С, В↔D, В↔Е, С↔D, С↔Е, D↔Е.

В таблице приведены длины волн оптических сигналов, соответствующие маршрутам передачи данных между разными парами оптоволоконных каналов коммутатора.The table shows the wavelengths of the optical signals corresponding to data transmission routes between different pairs of fiber optic channels of the switch.

ТаблицаTable Маршрут передачи данныхData transfer route Длины волн оптических сигналовOptical wavelengths А↔В
А↔С
A↔D
А↔Е
В↔С
B↔D
В↔Е
C↔D
С↔Е
D↔EA↔B
A↔C
A↔d
А↔Е
В↔С
B↔D
VE
C↔d
С↔Е
D↔e λ2, λ6, λ10, λ14
λ1, λ5, λ9, λ13
λ3, λ11
λ4, λ8, λ12, λ16
λ4, λ8, λ12, λ16
λ7, λ15
λ3, λ11
λ2, λ6, λ10, λ14
λ7, λ15
λ1, λ5, λ9, λ13λ2, λ6, λ10, λ14
λ1, λ5, λ9, λ13
λ3, λ11
λ4, λ8, λ12, λ16
λ4, λ8, λ12, λ16
λ7, λ15
λ3, λ11
λ2, λ6, λ10, λ14
λ7, λ15
λ1, λ5, λ9, λ13

Из таблицы следует, что, например, для двунаправленной передачи пакетов данных между узлами сети, подключенными к каналам А и Е коммутатора, можно воспользоваться сигналами с длинами волн λ4, λ8, λ12, λ16 - одним из этих сигналов либо для распараллеливания передачи одновременно двумя, тремя или четырьмя сигналами.It follows from the table that, for example, for bi-directional transmission of data packets between network nodes connected to channels A and E of the switch, you can use signals with wavelengths λ4, λ8, λ12, λ16 - one of these signals or to parallelize the transmission simultaneously with two, three or four signals.

Применение предлагаемого коммутатора оптических сигналов позволяет упростить построение сетей с полносвязным графом соединений между ее узлами или с логической структурой типа "кольцо" и топологией типа "звезда". Благодаря возможности связи каждого канала с каждым реализуется распараллеливание потоков данных и логическая изоляция неисправных узлов сети. Коммутатор функционирует без источника питания. Маршрут передаваемого узлом сети пакета данных задается на физическом (а не на сетевом) уровне выбором длины волны линейного сигнала.The application of the proposed optical signal switch allows simplifying the construction of networks with a fully connected graph of connections between its nodes or with a logical structure of the ring type and star topology. Due to the possibility of communication of each channel with each, parallelization of data flows and logical isolation of faulty network nodes are implemented. The switch operates without a power source. The route of the data packet transmitted by the network node is specified at the physical (and not at the network) level by selecting the wavelength of the linear signal.

Источники информацииInformation sources

1. Патент США №5.809.190 (фиг.5).1. US patent No. 5.809.190 (figure 5).

2. Патент США №6.134.357 (фиг.4) (прототип).2. US patent No. 6.134.357 (figure 4) (prototype).

Claims

1. The optical signal switch containing five logical blocks, the logical block contains the first fifth inputs / outputs, the first input-output of the first-fifth logical blocks is respectively the input-output of the first-fifth channels of the switch, characterized in that the second to fifth inputs and outputs the first logical block are connected respectively with the second input-output of the fifth logical block, with the third input-output of the second logical block, with the fourth input-output of the fourth logical block and with the fifth input-output of the third logical unit, the second, fourth and fifth inputs and outputs of the second logical unit are connected respectively to the second input-output of the third logical unit, with the third input-output of the fourth logical unit and with the fourth input-output of the fifth logical unit, the third and fourth inputs and outputs of the third logic block are connected respectively to the second input-output of the fourth logical block and to the third input-output of the fifth logical block, the fifth input-output of the fourth logical block is connected to the fifth input-output ohm of the fifth logical block, the first logical block contains the first - third wave filters, the multiplexed input-output of the first wave filter is the first input-output of the first logical block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs of the third and the second wave filters, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are respectively the third and second inputs and outputs of the first of the logical block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are the fifth and fourth inputs and outputs of the first logical block, the second logical block contains the first and third wave filters, the multiplexed input and output of the first wave filter is the first input and output of the second logical unit, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs of the third and second of the first filters, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are the third and second inputs and outputs of the second logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are the fifth and fourth inputs and outputs of the second logic block, third logical block contains the first - third wave filters, the multiplexed input-output of the first wave filter is the first input-output of the third logical block, the first the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed inputs and outputs of the third and second wave filters, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are the third and second inputs and outputs of the third logic block, the first and second demultiplexed inputs - the outputs of the third wave filter are the fifth and fourth inputs and outputs of the third logical block, the fourth logical block k contains the first - third wave filters, the multiplexed input-output of the first wave filter is the first input-output of the fourth logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively to the multiplexed input-output of the second wave filter and to the second input-output the fourth logical block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are connected respectively to the fifth input-output of the fourth logical of the second block and with the multiplexed input-output of the third wave filter, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are connected respectively to the fourth and third inputs and outputs of the fourth logic block, the fifth logical block contains the first and third wave filters, multiplexed input-output of the first the wave filter is the first input-output of the fifth logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the first wave filter are connected respectively with the multiplexed input-output of the second wave filter and with the second input-output of the fifth logic block, the first and second demultiplexed inputs and outputs of the second wave filter are connected respectively to the fifth input-output of the fifth logic block and with the multiplexed input-output of the third wave filter, the first and the second demultiplexed inputs and outputs of the third wave filter are connected respectively to the fourth and third inputs and outputs of the fifth logic block, the first wave filters of the first of the fifth logic blocks are wave filters of the first type, the third wave filters of the first and third logic blocks and the second wave filters of the fourth and fifth logical blocks are wave filters of the second, the second wave filters of the first and third logical blocks are wave filters of the third type, the third wave filters of the second, fourth and fifth logic blocks are wave filters of the fourth type.

2. The optical signal switch according to claim 1, characterized in that the wave filters of the first to fourth types operate with optical signals with wavelengths numbered in the form of a series of λ1, λ2, λ3, ..., the wavelength increases uniformly as its number increases, multiplexed the input-output of the wave filter of the first type is transparent for optical signals with wavelengths λ1, λ2, λ3, ..., the first demultiplexed input-output of the wave filter of the first type is transparent for optical signals with wavelengths λ1, λ3, λ5, ... and nep reserved for optical signals with wavelengths λ2, λ4, λ6, ..., the second demultiplexed input-output of the wave filter of the first type is transparent for optical signals with wavelengths λ2, λ4, λ6, ... and opaque for optical signals with wavelengths with numbers λ1, λ3, λ5, ..., the multiplexed input-output of the wave filter of the second type is transparent for optical signals with wavelengths with the numbers λ1, λ3, λ5, ..., the first demultiplexed input and output of the wave filter of the second type is transparent for optical signals with lengths wave numbers λ1, λ5, λ9, ... and opaque for optical signals with wavelengths λ3, λ7, λ11, ..., the second demultiplexed input-output wave filter of the second type is transparent for optical signals with wavelengths λ3, λ7, λ11, ... and opaque for optical signals with wavelengths λ1, λ5, λ9, ..., the multiplexed input-output of a wave filter of the third type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ2, λ4, λ6, ..., the first demultiplexed input third type wave filter output for optical signals with wavelengths λ2, λ6, λ10, ... and opaque for optical signals with wavelengths λ4, λ8, λ12, ..., the second demultiplexed input-output wave filter of the third type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ4, λ8, λ12, ... and opaque for optical signals with wavelengths with numbers λ2, λ6, λ10, ..., the multiplexed input-output of a wave filter of the fourth type is transparent for optical signals with wavelengths with numbers λ3, λ7, λ11, ... first demultiplexed input-output in the fourth filter type fourth is transparent for optical signals with wavelengths λ3, λ11, ... and opaque for optical signals with wavelengths λ7, λ15, ..., the second demultiplexed input-output wavelength filter of the fourth type is transparent for optical signals with wavelengths with the numbers λ7, λ15, ... and opaque for optical signals with wavelengths with the numbers λ3, λ11, ....