專利名稱：可縮放的模塊化的嚴格無阻塞的電光交叉連接核心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信領(lǐng)域并且涉及一種可縮放的、模塊化的、嚴格無阻塞的電光交叉連接核心(core)。
眾所周知，下一代光傳輸網(wǎng)絡(luò)將必須為傳統(tǒng)(legacy)服務(wù)及新的IP(因特網(wǎng)提供商)服務(wù)提供全球性的傳輸，并且將必須允許自動的光路供給、路由選擇及恢復(fù)(關(guān)于該主題，請參見P.BONENFANT & A.RODRIGUEZ-MORAL2000年3月的IEEE通信雜志上發(fā)表的“Optical Data Networking”)。為了以有效的方式來實現(xiàn)這些，光傳輸網(wǎng)絡(luò)需要是靈活的\可重新配置的\可縮放的(scalable)以及節(jié)省成本的。
為了提供靈活性和可重構(gòu)性，已經(jīng)開發(fā)并在光傳輸網(wǎng)中引入了光交叉連接(OXC)，大容量數(shù)據(jù)流借此選擇路由通過光路徑層。這些裝置必須獨立于客戶信號(即，信號比特率及特性)以及協(xié)議。
此外，OXC裝置必須是可縮放的和可擴充的，即，從具有特定端口數(shù)目的基本OXC規(guī)模開始，通過減少或增加板的數(shù)目而容易地減少或是擴充所述規(guī)模應(yīng)當(dāng)是可能的。
成本優(yōu)化還要求模塊化的OXC實現(xiàn)，即，構(gòu)成OXC核心的所有板必須是相同的。
在附

圖1中示出了其中能夠應(yīng)用本發(fā)明的一種可能的OXC體系結(jié)構(gòu)。在每個輸入光纖2上傳送不同波長、大容量信道的梳(comb)1。在輸入到OXC核心之前，在3中把所有這些光信號解復(fù)用。OXC核心4是該體系結(jié)構(gòu)的基本元素之一，這是因為OXC裝置的主要特性部分是由它來提供的。OXC還必須在為波長信號選路時提供無阻塞特性。
大多數(shù)的OXC實現(xiàn)使用電子開關(guān)元件作為OXC內(nèi)部積木式組部件。這是圖1中所表示的情形，其中OXC核心4為電光技術(shù)OXC核心。
為了實現(xiàn)嚴格(strictly)無阻塞特性，常規(guī)的OXC系統(tǒng)在全連接三級網(wǎng)絡(luò)中在其核心內(nèi)使用公知的Clos體系結(jié)構(gòu)(見Wiley出版社出版的由A.PATTAVINA4所著的“Switching Theory”)。它通過互連大量的較小型的開關(guān)元件(或基本開關(guān)矩陣)來建立。
該系統(tǒng)保證了嚴格無阻塞特征，這是因為它能夠有效使用矩陣元件數(shù)目在N×N OXC中為N個OXC核心輸入之中每一個選路；但它不是有效地可縮放的。
實際上，由于Clos配置的剛性結(jié)構(gòu)，如果N個端口的規(guī)模必須被縮放，那么所有的核心互連也都必須修改。僅僅能夠通過增加或減少兩個Clos外部級內(nèi)的開關(guān)元件數(shù)來提供該常規(guī)體系結(jié)構(gòu)中的可縮放性。在任何情形下，中心級的規(guī)模都必須根據(jù)OXC系統(tǒng)所希望的最大規(guī)模來建立并且必須一直存在，甚至在當(dāng)要求低的端口數(shù)時也是如此。
如能夠被注意到的，可縮放性僅涉及外部級并且它是較少吸引人的，這是因為客戶被迫購買具有可用的最大規(guī)模且具有很少外部級元件的中心級，即使其只需要很少的端口。
為了避免用于最大規(guī)模中心級的初期投資，Clos配置中的某些OXC核心的實現(xiàn)使用只具有所需規(guī)模的中心級；但是在此情形中，當(dāng)OXC系統(tǒng)被縮放時，必須完成在開關(guān)元件之間的人工互連重新安排。對于網(wǎng)絡(luò)操作者來說，這一解決方案并不是非常有吸引力，因為無論什么時候OXC必須被縮放時，技工都必須在OXC核心內(nèi)手工操作，消耗了成本和時間。
在另一稱作SKOL(見1999年6月第6期第11卷IEEE Phot.Tech.Letters上，R.I.McDONALD所著的“Large Modular Expandable Optical SwitchingMatrices”)的配置中，不再有類似Clos配置中的集中式中心級，因為在該情形中是把中心級重新安排在不同的輸入/輸出模塊之中。
SKOL體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，其避免了一直為中心級采用最大規(guī)模。但是它存在總是過大(與Clos體系結(jié)構(gòu)相比較)的缺點，并且這隨著端口數(shù)而快速增大。
根據(jù)本發(fā)明的新型式的OXC核心使用電子和/或光開關(guān)元件作為積木式部件以及使用同樣滿足Clos定理以實現(xiàn)嚴格無阻塞特征的三級互連體系結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明在于一種新的OXC硬件結(jié)構(gòu)，其中通過簡單地把Clos構(gòu)造細分成可縮放的模塊來實現(xiàn)可縮放性而不必過大化。換言之，對于N個端口數(shù)，只實現(xiàn)三級Clos中所需的資源。
更為準(zhǔn)確地，根據(jù)本發(fā)明的電信內(nèi)的、采用電子和/或光開關(guān)元件作為積木式組件以及根據(jù)Clos定理(Clos配置)的三級互連體系結(jié)構(gòu)的這種實現(xiàn)嚴格無阻塞狀態(tài)的OXC核心的特征在于，其硬件結(jié)構(gòu)是用兩種可縮放的模塊化板元件和互連所述板元件的底板來完成，其中一種板元件為有源的，另一種為無源的，所述板元件的數(shù)目決定了OXC核心的規(guī)模。
優(yōu)選地，在該OXC核心中，屬于Clos配置每一級的基本開關(guān)矩陣全都包含在所述元件中的有源元件內(nèi)。
此外，所述無源元件可以是專門電的或是專門光的；在第二種情形中，它們由光纖或光波導(dǎo)組成。
至于底板，它本身總是為最大規(guī)模的OXC核心而準(zhǔn)備。
適宜地，在最小規(guī)模的OXC核心中，至少一個有源元件和三個無源元件是與底板有關(guān)，無源元件能夠在任何時候被另外的有源元件替代。
下面將通過舉例的方法，參照附圖更為詳細地描述本發(fā)明，其中圖1圖示了(已經(jīng)考慮過的)OXC裝置的體系結(jié)構(gòu)，對其應(yīng)用本發(fā)明的OXC核心；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有32×32個端口的OXC核心；圖3，4，5示出了根據(jù)本發(fā)明的分別具有64×64、128×128以及256×256個端口的OXC核心；圖6是綜合地表示出根據(jù)本發(fā)明的OXC如何根據(jù)各種不同配置被配備以獲得各種不同規(guī)模的方案；以及圖7詳細說明了圖2的OXC核心的一個無源元件。
如圖所示，(圖2-5)根據(jù)本發(fā)明的OXC核心的硬件結(jié)構(gòu)是用兩種可縮放的、模塊化板元件以及互連所述板元件的底板(未在圖中明確說明)來完成，其中一種板元件為有源(板PA)，另一種為無源(板PB)。Clos配置的每一級的基本開關(guān)矩陣都包含在所述元件或板的有源元件上。
正如還可以從附圖(圖2-5)中看到的，Clos配置的每行的全部三個基本開關(guān)矩陣都屬于單個板PA，這給予系統(tǒng)確保良好成本特征所必需的模塊性和緊湊性。通過簡單地增加或取走OXC核心內(nèi)的有源及無源板，或者通過讓它們互相替換來實現(xiàn)可縮放性。通過這種方式，在系統(tǒng)中僅僅提供了一個希望規(guī)模的中心級。
在代表根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的最小規(guī)模結(jié)構(gòu)的圖2的32×32個端口的OXC核心內(nèi)，提供有基本開關(guān)矩陣的一個單獨的有源板PA以及三個無源板PB，該OXC核心的其余板為空的。
在圖3和4中的分別具有64×64以及128×128個端口的OXC核心內(nèi)，分別提供有兩個及四個有源板Pa，分別與它們互相交替的是兩對三個無源板以及四個無源板PB。
最后，在代表根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的最大規(guī)模結(jié)構(gòu)的圖5的256×256個端口的OXC核心內(nèi)，僅提供有八個有源板PA，并且沒有提供無源板PB。
通過采用無源板PB來獲得有源板PA之間的適當(dāng)互連。這些無源板可以是專門電的或是專門光的，在第二種情形中無源板由光纖或光波導(dǎo)組成。在兩種情形中，在當(dāng)OXC核心被縮放時無源板PB均允許對該系統(tǒng)進行簡單和快速的重新調(diào)整。為了最大規(guī)模而利用最大數(shù)目的現(xiàn)存有源板提供與底板的互連。如果OXC核心必須被縮放，那么只需要滿足兩個簡單條件只需給出所需的開關(guān)板數(shù)目并去除多余的板；以及適當(dāng)?shù)刂匦抡{(diào)整板之間的起始互連，以得到被縮放的Clos的新配置。為了獲得與被縮放的OXC核心之間的適當(dāng)互連，使用無源板PB。
利用已經(jīng)描述并舉例說明的根據(jù)本發(fā)明的新OXC核心體系結(jié)構(gòu)，有可能簡單地通過低成本、完全電的或是光實現(xiàn)附加的模塊化無源板來獲得系統(tǒng)的可縮放性以及開關(guān)元件的有效利用。圖7示意地說明了僅具有導(dǎo)線和連接器的全電的無源板PB的可能實施方案。
本發(fā)明所允許的高度機械集成導(dǎo)致了非常緊湊的OXC核心，而且對于圖5中所說明的其最大規(guī)模的256×256個端口的實施例，該核心同樣能夠容納在一個單獨的子機架內(nèi)。這由圖6表示出來，該圖還綜合地說明了根據(jù)本發(fā)明的OXC核心如何能夠利用相同的規(guī)模、不同的規(guī)模、根據(jù)對應(yīng)于圖2-4的不同配置進行配備來實施。
本發(fā)明包含這樣的優(yōu)點，即通過同時保證OXC核心本身的全模塊化和可縮放性提供了這樣一種OXC核心，它具有無阻塞特性、具有對硬件的簡化和有效的利用。
當(dāng)然，落入本發(fā)明范圍的改進的OXC核心的實際實施例會不同于本文所公開和說明的那些內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種電信中的OXC核心，所述OXC核心的類型為采用電子和/或光開關(guān)元件作為積木部件以及采用根據(jù)Clos定理(Clos配置)的三級互連體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)嚴格的無阻塞狀態(tài)，其特征在于，所述OXC核心的硬件結(jié)構(gòu)是利用兩種類型的可縮放的、模塊化板元件以及利用互連所述板元件的底板來實現(xiàn)的，其中一種板元件為有源的，另一種板元件為無源的，所述板元件的數(shù)目決定了所述OXC核心的規(guī)模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的OXC核心，其中，屬于Clos配置的每一級的基本開關(guān)矩陣全部包含在所述元件的有源元件內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的OXC核心，其中，所述無源元件全部是電的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2的OXC核心，其中，所述無源元件全部是光的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的OXC核心，其中，所述光無源元件由光纖組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的OXC核心，其中，所述光無源元件由光波導(dǎo)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的OXC核心，其中，該底板被提供用于該OXC核心本身的最大規(guī)模。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的OXC核心，其中，至少一個有源元件以及三個無源元件與該底板相關(guān)，無源元件能夠在任何時候利用另外的有源元件來替代。
全文摘要
本發(fā)明涉及電信中的OXC核心，其類型為采用電子和/或光開關(guān)元件作為積木部件以及采用根據(jù)Clos定理(Clos配置)的三級互連體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)嚴格的無阻塞狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，該OXC核心的硬件結(jié)構(gòu)利用兩種類型的可縮放的、模塊化板元件以及利用互連所述板元件的底板來完成，一種板元件為有源的，另一種為無源的，所述板元件的數(shù)目決定了OXC核心的規(guī)模大小。在該OXC核心中，屬于Clos配置的每一級的基本開關(guān)矩陣都包含在所述元件的有源元件內(nèi)。無源元件全部是電的或者全部是光的，并且在第二種情形中，它們是由光纖或光波導(dǎo)組成。此外，該底板被提供用于最大規(guī)模的OXC核心，并且在最小規(guī)模的OXC核心中，至少一個有源元件及三個無源元件與該底板相關(guān)，無源元件能夠在任何時候利用另外的有源元件來替代。
文檔編號H04L12/56GK1545820SQ01823588
公開日2004年11月10日 申請日期2001年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者F·特斯塔, F·托梅, F 特斯塔 申請人:艾利森電話股份有限公司