專利名稱：波分復(fù)用光交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的光網(wǎng)絡(luò)，更具體地說，涉及一種在光網(wǎng)絡(luò)中使用的光交換系統(tǒng)，以支持節(jié)點(diǎn)之間的通信。
背景技術(shù)：
為了克服傳統(tǒng)電交換系統(tǒng)在速度和容量上的限制，已經(jīng)開發(fā)了光交換系統(tǒng)以交換諸如IP分組和以太網(wǎng)幀之類的數(shù)據(jù)流量。
由于因特網(wǎng)用戶的爆炸性的增長(zhǎng)，希望將來數(shù)據(jù)流量將達(dá)到Tb/s(太比特/秒)到幾十Tb/s。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，根據(jù)密集波分復(fù)用(DWDM)方式構(gòu)建了傳輸網(wǎng)絡(luò)。然而，仍然有根據(jù)電交換系統(tǒng)構(gòu)建的交換網(wǎng)絡(luò)，這些交換網(wǎng)絡(luò)不容易與DWDM光交換網(wǎng)絡(luò)匹配。由于在電子元件的處理速度等上的限制，電交換系統(tǒng)的交換容量局限于幾百Gb/s(吉比特/秒)或者更少。此外，電交換系統(tǒng)不僅電轉(zhuǎn)換和處理被丟棄的數(shù)據(jù)，而且電轉(zhuǎn)換和處理通過的數(shù)據(jù)流量。因此，硬件變得更大和更復(fù)雜。為了解決這個(gè)問題，已經(jīng)使用了OPDM(光分出/插入復(fù)用器)，但是，因?yàn)樵谕话l(fā)的數(shù)據(jù)流量的環(huán)境中不能有效地使用光信號(hào)的帶寬而限制了OPDM。
因此，為了克服傳統(tǒng)電交換系統(tǒng)在速度和容量上的限制，并且最大地利用光信號(hào)的帶寬，已經(jīng)研究了光交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)在全光領(lǐng)域，按照光分組、突發(fā)(burst)或者幀來交換光信號(hào)，而不用電轉(zhuǎn)換光信號(hào)。目前提出的光交換系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例是廣播和選擇模式交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過使用光束分路器和光柵開關(guān)執(zhí)行交換功能，然后使用多個(gè)光纖延遲線延遲光幀來解決光幀之間的碰撞問題。
還已經(jīng)提出了波長(zhǎng)路由方式系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過使用高速可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器和AWG(陣列波導(dǎo)光柵)，依據(jù)AWG路由表轉(zhuǎn)換輸入光幀的波長(zhǎng)，來執(zhí)行交換功能。這要通過額外使用高速波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器、光延遲線和波分復(fù)用器/解復(fù)用器來解決碰撞問題。提出的光交換系統(tǒng)的大多數(shù)采用高速可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，以便實(shí)現(xiàn)光分組、突變等的交換功能和反碰撞功能。
上述系統(tǒng)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換速度僅為幾百μs到幾千μs。因此，這些系統(tǒng)不適合于需要在幾ns到幾十ns范圍內(nèi)的交換速度的光交換系統(tǒng)。已經(jīng)報(bào)道了具有幾ns的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換速度的可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。然而，因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)具有受到限制的可變的寬度，并且需要幾十μs或者更多的時(shí)間來穩(wěn)定波長(zhǎng)的實(shí)際變化，所以在將這樣的可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用到光交換系統(tǒng)時(shí)存在基本的限制。還存在由于傳統(tǒng)的該系統(tǒng)需要許多可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，所以這些系統(tǒng)的硬件變得非常復(fù)雜的問題。當(dāng)需要擴(kuò)容光交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要增加某些波長(zhǎng)，或者增加輸入和輸出鏈路的數(shù)量。然而，目前提出的系統(tǒng)還展示了在基于增加波長(zhǎng)、增加輸入和輸出鏈路的可擴(kuò)展性上的限制。因此，這些系統(tǒng)在滿足網(wǎng)絡(luò)所需要的增加容量上存在缺陷。此外，為了避免光數(shù)據(jù)的碰撞，需要大量的光纖延遲線，從而當(dāng)需要擴(kuò)展光緩沖器的容量時(shí)，進(jìn)一步增加了在光緩沖器的擴(kuò)展中的復(fù)雜性而且顯示了缺陷。另外，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的傳統(tǒng)系統(tǒng)采用集中式系統(tǒng)，存在光交換系統(tǒng)的控制非常復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種光交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)不采用可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，從而降低硬件的復(fù)雜性，并且克服可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的交換速度的基本限制。
本發(fā)明的另一方面是提供一種光交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)在需要增加光交換網(wǎng)絡(luò)的容量時(shí)，允許增加波長(zhǎng)的數(shù)量和輸入與輸出鏈路的數(shù)量，而且保持光交換系統(tǒng)的現(xiàn)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面是提供一種光交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以解決光分組、突發(fā)或者幀之間的碰撞問題，并且在該系統(tǒng)中，可以很容易地執(zhí)行光突發(fā)的擴(kuò)展。
此外，本發(fā)明的另一方面是提供一種光交換系統(tǒng)，其中，可以簡(jiǎn)化該系統(tǒng)的控制方法，并且降低該系統(tǒng)的復(fù)雜性。
還有，本發(fā)明的另一方面是提供波分復(fù)用光交換系統(tǒng)，該系統(tǒng)與光網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，并且支持節(jié)點(diǎn)之間的通信。該光交換系統(tǒng)包括波分復(fù)用解復(fù)用單元它解復(fù)用從多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)接收到的光信號(hào)，并且將這些信號(hào)作為具有不同波長(zhǎng)的信道輸出；路由單元，它依據(jù)目的地來分類這些信道；固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元，它將分類后的信道轉(zhuǎn)換為依據(jù)對(duì)應(yīng)的起始位置分配的單一波長(zhǎng)的信道；波分復(fù)用單元，它依據(jù)目的地收集轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)后的信道，并且將這些信道作為復(fù)用的光信號(hào)來輸出。


從結(jié)合附圖所采用的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，圖1顯示具有依據(jù)本發(fā)明的波分復(fù)用光交換系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)；圖2是顯示圖1所示的光交換系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)；圖3顯示圖1所示的交換塊的其中之一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖4到6是說明圖3所示的交換塊的操作的圖；圖7顯示圖3所示的緩沖器的其中之一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖8到15是說明圖2所示的光交換系統(tǒng)的圖；圖16到17是說明圖7所示的緩沖器的操作的圖；圖18到20是說明圖2所示的光交換系統(tǒng)的波長(zhǎng)可擴(kuò)展性的圖；圖21到23是說明圖2所示的光交換系統(tǒng)的鏈路可擴(kuò)展性的圖；以及圖24是說明圖7所示的緩沖器的可擴(kuò)展性的圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，參考附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。出于闡明和簡(jiǎn)化的目的，由于可能使本發(fā)明的主題更不清楚，將忽略包括的已知功能和配置的詳細(xì)描述。
圖1是顯示具有依據(jù)本發(fā)明的波分復(fù)用光交換系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)的圖。該光網(wǎng)絡(luò)包括四個(gè)節(jié)點(diǎn)111到114、支持節(jié)點(diǎn)111到114之間通信的光交換系統(tǒng)200。
圖2是顯示圖1所示的光交換系統(tǒng)的圖。傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)上的光信號(hào)由具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道λ1到λ4組成。該光交換系統(tǒng)包括波分解復(fù)用單元210、路由單元220、固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元260、以及波分復(fù)用單元270。
波分解復(fù)用單元210用于解復(fù)用從節(jié)點(diǎn)111到114的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)，并且將這些信號(hào)作為四個(gè)信道λ1到λ4來輸出。波分解復(fù)用單元210包括與節(jié)點(diǎn)111到114一對(duì)一連接的四個(gè)波分解復(fù)用器211到214。波分解復(fù)用器211到214中的每一個(gè)解復(fù)用，分別從與其連接的節(jié)點(diǎn)111到114中輸入的光信號(hào)，并且輸出具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道λ1到λ4。可以將A1×4陣列波導(dǎo)光柵用于波分解復(fù)用器211到214。
路由單元220用于依據(jù)目的地來分類解復(fù)用的信道，它包括分支(branch)單元230、交換單元250和控制器240。
分支單元230用于部分地分支每個(gè)信道，并且輸出部分分支后的信道。分支單元230包括四個(gè)耦合器231到234。四個(gè)耦合器231到234與波分復(fù)用解復(fù)用器211到214一對(duì)一連接。耦合器231到234中的每一個(gè)分支從對(duì)應(yīng)的波分解復(fù)用器211到214輸入的信道，并且將分支后的信道輸出到控制器240。
交換單元250用于依據(jù)控制信號(hào)，將每個(gè)信道交換到與目的地連接的路由。交換單元250包括四個(gè)交換塊251到254。交換塊251到254與四個(gè)波分復(fù)用器211到214一對(duì)一連接。交換塊251到254中的每一個(gè)用于依據(jù)控制信號(hào)，來交換每個(gè)輸入信道的路由。舉例來說，如果輸入信道要去往第二節(jié)點(diǎn)112，對(duì)應(yīng)的交換塊將正在輸出的信道交換到與第二節(jié)點(diǎn)112連接的路由。
控制器240從每個(gè)分支后的信道中，確定對(duì)應(yīng)的目的地，并且輸出控制信號(hào)，以使每個(gè)信道能夠前行到它自身的目的地。也就是說，控制器240從每個(gè)輸入信道的報(bào)頭中，讀取地址信息和QoS(服務(wù)質(zhì)量)信息，以便控制對(duì)應(yīng)的交換塊251到254。
圖3顯示圖2所示的交換塊251到254的其中之一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。交換塊251到254中的每一個(gè)包括第一分路單元310、第一選擇單元320、以及緩沖單元330。
如所示，第一分路單元310用于均勻地將每個(gè)輸入信道分路為四個(gè)，并且輸出分路后的信道。第一分路單元310包括四個(gè)分路器(splitter)311到314。向這四個(gè)分路器311到314中的每一個(gè)，輸入不同波長(zhǎng)的信道，并且分路器311到314中的每一個(gè)將輸入信道分路為四個(gè)，然后輸出分路后的信道。
第一選擇單元320用于依據(jù)控制信號(hào)，從每個(gè)信道的多個(gè)分路后的光束中，輸出前往對(duì)應(yīng)的目的地的一個(gè)或者多個(gè)光束。第一選擇單元320包括四個(gè)SOA門陣列(半導(dǎo)體光放大器門陣列)321到324。SOA門陣列321到324與分路器311到314一對(duì)一連接。SOA門陣列321到324中的每一個(gè)包括四個(gè)用于接通/切斷的高速開關(guān)SOA1到SOA4。當(dāng)將控制信號(hào)輸出到SOA門陣列321到324中的每一個(gè)時(shí)，通過接通在構(gòu)成門陣列321到324中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)的、四個(gè)SOA即SOA1到SOA4中的一個(gè)SOA，控制器240控制輸入信道以使之能夠被指向它自己的目的地。
緩沖單元330用于依據(jù)時(shí)間順序，排列從第一選擇單元320中輸出的信道，并且將這些信道指向相同的目的地。緩沖單元330包括四個(gè)緩沖器331到334。第一緩沖器331與第一SOA的SOA1連接，第二緩沖器332與第二SOA的SOA2連接，第三緩沖器333與第三SOA的SOA3連接，以及第四緩沖器334與第四SOA的SOA4連接。緩沖器331到334中的每一個(gè)用于重新排列信號(hào)的信號(hào)的輸出順序，以防止信號(hào)在輸出端互相碰撞。
圖4到圖6是說明圖3所示的交換塊251到254的操作的圖。圖4顯示正被輸入第一分路單元310的四個(gè)信道。圖5顯示正被輸入緩沖單元330的四個(gè)信道。圖6顯示正從緩沖單元330輸出的四個(gè)信道。將四個(gè)信道λ1到λ4輸入交換塊251到254，其中第一和第二信道λ1和λ2去往第一節(jié)點(diǎn)111，第三信道λ3去往第二節(jié)點(diǎn)112，以及第四信道λ4去往第三節(jié)點(diǎn)113?？刂破?40讀取每個(gè)信道的地址信息。然后控制器240接通第一SOA門陣列321的SOA1，以便將第一信道λ1輸出到第一緩沖器331；接通第二SOA門陣列322的SOA1，以便將第二信道λ2輸出到第一緩沖器331；接通第三SOA門陣列323的SOA2，以便將第三信道λ3輸出到第二緩沖器332；以及接通第四SOA門陣列324的SOA3，以便將第四信道λ4輸出到第三緩沖器333。
圖7顯示圖3所示的緩沖器331到334的其中之一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。緩沖器331到334中的每一個(gè)包括輔助交換單元410、第二分路單元420、第二選擇單元430、第一延遲單元440、以及第二合成器(combiner)單元470。
如下所述，輔助交換單元410用于幫助擴(kuò)展緩沖器331到334。輔助交換單元410包括四個(gè)開關(guān)411到414。向開關(guān)411到414輸入具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道。開關(guān)411到414的每一個(gè)照原樣傳送輸入信道?？梢杂删哂幸粋€(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的1×2開關(guān)形成開關(guān)411到414。
第二分路單元420用于平均分路這些信道，其中，這些信道中的每一個(gè)指向相同的目的地，并且輸出分路后的信道。第二分路單元420包括四個(gè)分路器421到424。分路器421到424與開關(guān)411到414一對(duì)一連接，并且向分路器中的每一個(gè)輸入不同波長(zhǎng)的信道。分路器421到424的每一個(gè)平均分路輸入信道，然后輸出分路后的信道。
第二選擇單元430用于依據(jù)控制信號(hào)，輸出在每個(gè)信道分路后的光束中的具有分配的時(shí)延的一個(gè)或者多個(gè)光束。第二選擇單元包括四個(gè)SOA門陣列431到434。SOA門陣列431到434與分路器421到424一對(duì)一連接。SOA門陣列431到434中的每一個(gè)包括用于接通/切斷的高速開關(guān)的四個(gè)SOASOA1到SOA4。當(dāng)將控制信號(hào)輸出到SOA選通陣列431到434中的每一個(gè)時(shí)，通過接通在構(gòu)成門陣列431到434中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的、四個(gè)SOA即SOA1到SOA4之中的一個(gè)SOA，來控制每個(gè)輸入信道以使之按照分配的時(shí)間延遲?？刂茊卧?40輸出控制信號(hào)，以使指向相同目的地的信道連續(xù)展開為具有至少T(大于0)的時(shí)間間隔，從而不會(huì)變得重疊。
第一延遲單元440用于按照分配的時(shí)間，延遲從第二選擇單元430輸出的每個(gè)信道，并且輸出延遲后的信道。第一延遲單元包括第一合成器單元460、第一延遲路由單元460。第一合成器單元450包括四個(gè)合成器451到454，該第一合成器單元用于收集并且輸出來自SOA門陣列431到434的不同波長(zhǎng)的信道。第一合成器單元451與第一SOA的SOA1連接，第二合成器452與第二SOA的SOA2連接，第三合成器453與第三SOA的SOA3連接，以及第四合成器454與第四SOA的SOA4連接。延遲路由單元460包括第一到第四延遲線461到464，該延遲路由單元用于按照分配的時(shí)間來延遲輸入的信道，并且輸出延遲后的信道。具有時(shí)延時(shí)間0的第一延遲線461與第一合成器451連接。具有時(shí)延時(shí)間T的第二延遲線與第二合成器452連接。具有時(shí)延時(shí)間2T的第三延遲線463與第三合成器453連接。具有時(shí)延時(shí)間3T的第四延遲線464與第四合成器454連接。
第二合成器單元470收集并且輸出，已經(jīng)分別通過第一到第四延遲線461到464的第一到第四信道λ1到λ4。
圖16和圖17是說明圖7所示的緩沖器331到334的操作的圖。參考圖16，將去往第一節(jié)點(diǎn)111的第一和第二信道λ1和λ2輸入緩沖器?？刂破?40接通第一SOA門陣列431的SOA1，以使第一信道λ1按照延時(shí)0通過第一延遲線461；接通第二SOA門陣列432的SOA2，以使第二信道λ2通過第二延遲線462。圖17顯示從緩沖器331到334輸出的第一和第二信道λ1和λ2。
再次參考圖2，固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元260，依據(jù)信道的起始位置將由路由單元220分類的信道的不同波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元260包括四個(gè)固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器(FWC)陣列261到264。FWC陣列261到264與交換塊251到254一對(duì)一連接。也就是說，第一FWC陣列261將從第一交換塊251輸入的不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道，轉(zhuǎn)換為具有相同波長(zhǎng)的第一信道；第二FWC陣列262將從第二交換塊252輸入的具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道，轉(zhuǎn)換為具有相同波長(zhǎng)的第二信道；第三FWC陣列263將從第三交換塊253輸入的具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道，轉(zhuǎn)換為具有相同波長(zhǎng)的第三信道；第四FWC陣列264將從第四交換塊254輸入的具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道，轉(zhuǎn)換為具有相同波長(zhǎng)的四個(gè)信道。
如上所述，當(dāng)通過固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元260時(shí)，從第一節(jié)點(diǎn)111輸入的四個(gè)信道λ1到λ4被轉(zhuǎn)換為第一信道，并且無(wú)論它們具有的目的地地址是什么，將這四個(gè)信道指向?qū)?yīng)的目的地。將從第二節(jié)點(diǎn)112輸入的四個(gè)信道λ1到λ4轉(zhuǎn)換為第二信道，并且將這四個(gè)信道指向?qū)?yīng)的目的地。考慮一個(gè)目的地，因?yàn)閷闹車钠鹗嘉恢幂敵龅倪@些信道轉(zhuǎn)換使之具有不同的波長(zhǎng)，然后將這些信道輸入該目的地，所以這些信道將不會(huì)出現(xiàn)相互碰撞。因此，不需要單獨(dú)的光纖延遲線。此外，可以與任何位置進(jìn)行期望的連接，而且因?yàn)椴挥檬褂眠@種可以可變地改變信道的波長(zhǎng)的可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器就可以解決碰撞的問題，從而避免波長(zhǎng)可變轉(zhuǎn)換器的不穩(wěn)定性和時(shí)延。
舉例來說，即使在從第一節(jié)點(diǎn)111輸入的四個(gè)信道的所有光信號(hào)都去往第一節(jié)點(diǎn)111的最差的情況下，控制器240接通第一開關(guān)塊251的SOA1以適合去往目的地。由第一緩沖器331的分路器421到424再將每個(gè)信道分路為四個(gè)。然后將每個(gè)信道通過具有時(shí)延0到3T的四個(gè)延遲線461到464，這樣重新排列了再重疊時(shí)間區(qū)內(nèi)的信道λ1到λ4。然后以固定時(shí)間間隔T按順序排列四個(gè)信道λ1到λ4，再然后，在將這些信道通過第一FWC陣列261之后，將它們轉(zhuǎn)換為第一信道λ1，然后將它們輸出到作為目的地的第一節(jié)點(diǎn)111。在這種情況下，即使從任何其他節(jié)點(diǎn)的輸入的一個(gè)或者多個(gè)信道去往第一節(jié)點(diǎn)111，這些信道經(jīng)歷相同的過程，并且被輸入到對(duì)應(yīng)的FWC陣列前面的第一節(jié)點(diǎn)111。然后在將這些信道轉(zhuǎn)換為不同于指向第一節(jié)點(diǎn)的第一信道λ1的信道之后，輸出這些信道。因此，這些信道的波長(zhǎng)在目的地不會(huì)重疊，因而不將發(fā)生碰撞。
波分復(fù)用單元270用于依據(jù)目的地，分類并且收集在固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元260中已波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的信道，然后將這些信道作為復(fù)用的光信號(hào)來輸出。波分復(fù)用單元270包括四個(gè)波分復(fù)用器271到274。波分復(fù)用器271到274與節(jié)點(diǎn)111到114一對(duì)一連接。第一波分復(fù)用器271與四個(gè)FWC陣列261到264的FWC1連接；第二波分復(fù)用器272與FWC2連接；第三波分復(fù)用器273與FWC3連接；第四波分復(fù)用器274與FWC4連接。
圖8到15是說明圖2所示的光交換系統(tǒng)的操作的圖。圖8a顯示正在從第一節(jié)點(diǎn)111輸入的光信號(hào)，圖8b顯示從第二節(jié)點(diǎn)112輸入的光信號(hào)。
圖9顯示正被輸入第一交換塊251的四個(gè)信道λ1到λ4，其中，第一信道λ1和第二信道λ2去往第一節(jié)點(diǎn)111；第三信道λ3去往第二節(jié)點(diǎn)112；第四信道λ4去往第三節(jié)點(diǎn)113。
圖10顯示正被輸入第二交換塊252的四個(gè)信道λ1到λ4，其中，第一信道λ1去往第一節(jié)點(diǎn)111；第二信道λ2去往第二節(jié)點(diǎn)112；第三信道λ3去往第三節(jié)點(diǎn)113；第四信道λ4去往第四節(jié)點(diǎn)114。
圖11a顯示正被輸入第一FWC陣列261的FWC1的第一和第二信道λ1和λ2。圖11b顯示正被輸入第一FWC陣列261的FWC2的第三信道λ3。圖11c顯示正被輸入第一FWC陣列261的FWC3的第四信道λ4。圖11d顯示沒有信道正被輸入第一FWC陣列261的FWC4。如從圖中可以看到，將去往第一節(jié)點(diǎn)111的第一和第二信道λ1和λ2輸入第一FWCFWC1；將去往第二節(jié)點(diǎn)的第三信道λ3輸入第二FWCFWC2；將去往第三節(jié)點(diǎn)113的第四信道λ4輸入第三FWCFWC3。
圖12a顯示正被輸入第二FWC陣列262的FWC1的第一信道λ1。圖12b顯示正被輸入第二FWC陣列262的FWC2的第二信道λ2。圖12C顯示正被輸入第二FWC陣列262的FWC3的第三信道λ3。圖12d顯示正被輸入第二FWC陣列262的FWC4的第四信道λ4。如從圖中可以看到，將去往第一節(jié)點(diǎn)111的第一信道λ1輸入第一FWCFWC1將去往第二節(jié)點(diǎn)112的第二信道λ2輸入第二FWCFWC2；將去往第三節(jié)點(diǎn)113的第三信道λ3輸入第三FWCFWC3將去往第四節(jié)點(diǎn)114的第四信道λ4輸入第四FWCFWC4。
圖13a顯示正在從第一FWC陣列261的FWC1輸出的第一信道λ1。圖13b顯示正在從第一FWC陣列261的FWC2中輸出的第一信道λ1。圖13c顯示正在從第一FWC陣列261的FWC3輸出的第一信道λ1。圖13d顯示沒有信道從第一FWC陣列261的FWC4輸出。如從圖中可以看到，在被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為第一信道λ1后，將輸入到第一FWC陣列261的四個(gè)信道λ1到λ2輸出。
圖14a顯示正在從第二FWC陣列262的FWC1輸出的第二信道λ2。圖14b顯示正在從第二FWC陣列262的FWC2輸出的第二信道λ2。圖14c顯示正在從第二FWC陣列262的FWC3輸出的第二信道λ2。圖14d顯示正在從第二FWC陣列262的FWC4輸出的信道λ2。如從圖中可以看到，在被波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為第二信道λ2后，將輸入第二FWC陣列262的四個(gè)信道λ1到λ2輸出。
圖15a顯示正在從第一波分復(fù)用器271輸出的光信號(hào)。圖15b顯示正在從第二波分復(fù)用器272輸出的光信號(hào)。圖15c顯示正在從第三波分復(fù)用器273輸出的光信號(hào)。圖15d顯示正在從第四波分復(fù)用器274輸出的光信號(hào)。如從圖中可以看到，四個(gè)復(fù)用器271到274復(fù)用信道，然后輸出被輸入的一個(gè)或者多個(gè)信道。
到目前為止，對(duì)將節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和波長(zhǎng)的數(shù)量都同樣固定為4的情況進(jìn)行了描述。波長(zhǎng)擴(kuò)展和鏈路擴(kuò)展是設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要因素。因?yàn)榧词箤?duì)網(wǎng)絡(luò)的需求增加，波長(zhǎng)擴(kuò)展和鏈路擴(kuò)展僅僅通過增加一些元件而不改變現(xiàn)有的連接關(guān)系得以保持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以當(dāng)正在運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)時(shí)，由于新增了節(jié)點(diǎn)，則需要增加波長(zhǎng)的數(shù)量或者鏈路的數(shù)量。
圖18到20是說明圖2所示的光交換系統(tǒng)的波長(zhǎng)擴(kuò)展的圖。通過給圖2所示的光交換系統(tǒng)200額外地提供用于波長(zhǎng)擴(kuò)展的一些元件，構(gòu)成圖18到20所示的光交換系統(tǒng)200’。因此，在下文中，將忽略重復(fù)的描述，并且相同的參考符號(hào)用于系統(tǒng)的組成元件。
參考圖18，波分解復(fù)用器211到214的每一個(gè)解復(fù)用從連接的節(jié)點(diǎn)輸入的五個(gè)信道的光信號(hào)。因此，波分解復(fù)用器211到214的每一個(gè)輸出具有不同波長(zhǎng)的五個(gè)信道λ1到λ5。
參考圖19，交換塊251’到254’的每一個(gè)還包括第五分路器315和第五SOA選通陣列325，以便處理第五信道λ5。將第五信道λ5輸入第五分路器315，第五分路器均勻地將第五信道λ5分路為四個(gè)，并且輸出分路后的信道。第五SOA選通陣列325與第五分路器315連接。第五SOA選通陣列325包括四個(gè)SOASOA1到SOA4。控制器240向第五SOA選通陣列325輸出控制信號(hào)，以便接通SOA的其中之一，從而控制第五信道指向它自己的目的地。
參考圖20，緩沖器331到334的每一個(gè)還包括第五開關(guān)415、第五分路器425、第五SOA選通陣列435，以便處理第五信道λ5。第五開關(guān)415照原樣讓輸入的第五信道λ5通過。第五分路器425與第五開關(guān)415連接。第五分路器425均勻地將第五信道λ5分路為四個(gè)，并且輸出分路后的信道。第五SOA選通陣列435包括四個(gè)SOASOA1到SOA4?？刂破?40將控制信號(hào)輸出到第五SOA門陣列435，以便接通四個(gè)SOASOA1到SOA4中的一個(gè)SOA。這使輸入信道分別通過具有時(shí)延0到3T的四個(gè)延遲線461到464中的一個(gè)。控制器240輸出控制信號(hào)，以使指向相同目的地的信道連續(xù)展開以具有至少T(大于0)的時(shí)間間隔，從而不會(huì)重疊。
如上所述，可以意識(shí)到可以執(zhí)行有效的路由而不需要重新排列節(jié)點(diǎn)之間的連接。也就是說，在圖2和18所示的光交換系統(tǒng)200、200’中，保持節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系不變。
圖21到23是說明圖2所示的光交換系統(tǒng)的鏈路擴(kuò)展的圖。通過給光交換系統(tǒng)200額外地提供用于鏈路連接的組成元件，構(gòu)成圖21到23所示的光交換系統(tǒng)200”。因此，在下文中，將忽略重復(fù)的描述，并且相同的參考符號(hào)將用于相同的組成元件。
參考圖21，光交換系統(tǒng)200”與五個(gè)節(jié)點(diǎn)111到115連接，并且支持節(jié)點(diǎn)間的通信。光交換系統(tǒng)200”還包括與第五節(jié)點(diǎn)115連接的第五波分解復(fù)用器215、第五耦合器235、第五交換塊255”、第五FWCFWC5、第五FWC陣列265”、以及與第五節(jié)點(diǎn)115連接的第五波分復(fù)用器275。第五波分解復(fù)用器215解復(fù)用從與其連接的第五節(jié)點(diǎn)115輸入的信道的光信號(hào)，從而輸出具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道λ1到λ4。將第五耦合器235放在第五波分解復(fù)用器215和第五交換塊255”之間，從而部分分路在第五波分復(fù)用器215和第五交換塊255”之間前進(jìn)的信道中的每一個(gè)。然后第五耦合器235輸出分路后的信道。
參考圖22，交換塊251”到255”中的每一個(gè)還包括第五SOASOA5、第五緩沖器335”。每個(gè)分路器311將輸入的信道均勻分路為四個(gè)，并且輸出分路后的信道。第四SOA門陣列321”到324”與分路器311到314一對(duì)一連接。SOA門陣列321”到324”中的每一個(gè)包括五個(gè)SOA門陣列SOA1到SOA5?？刂破?40向第五SOA門325輸出控制信號(hào)，從而使得構(gòu)成第一到第五SOA門陣列321”到324”中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)的、五個(gè)SOA門陣列SOA1到SOA5之一的SOA接通。這使第五信道λ5指向它自己的目的地。
參考圖23，緩沖器331”到334”的每一個(gè)還包括第五SOASOA5、第五合成器455、以及第五延遲線465。分路器421到424將從開關(guān)411到424輸入的對(duì)應(yīng)的信道分路為5個(gè)，并且輸出分路后的信道。SOA選通陣列431”到434”中的每一個(gè)包括五個(gè)SOASOA1到SOA5。控制器240將控制信號(hào)輸出到第五SOA門陣列435，以便接通五個(gè)SOA門SOA1到SOA5中的一個(gè)SOA門。這使輸入的信道分別通過具有時(shí)延0到4T的五個(gè)延遲線461到465中的一個(gè)?？刂破?40輸出控制信號(hào)，以使指向相同目的地的信道連續(xù)展開以具有至少T(大于0)的時(shí)間間隔，從而不會(huì)重疊。第五合成器455與第一到第四SOA門陣列431”到434”的SOA5連接。具有時(shí)延4T的第五延遲線465與第五合成器455連接。第二合成器470收集并且輸出已經(jīng)通過五個(gè)延遲線461到465的五個(gè)信道。
再參考圖21，第五FWC陣列261”到265”與五個(gè)交換塊251”到255”一對(duì)一連接。第五FWC陣列265”將從第五交換塊輸入的具有不同波長(zhǎng)的四個(gè)信道，轉(zhuǎn)換為具有相同波長(zhǎng)的第五信道。
波分復(fù)用單元270”用于依據(jù)目的地，收集由固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元260”轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)后的信道，然后將這些信道作為復(fù)用光信號(hào)輸出。波分復(fù)用單元270”包括五個(gè)波分復(fù)用器271到275。波分復(fù)用器271到275與五個(gè)節(jié)點(diǎn)111到115一對(duì)一連接。第一波分復(fù)用器271與第一FWCFWC1連接；第二波分復(fù)用器272與第二FWCFWC2連接；第三波分復(fù)用器273與第三FWCFWC3連接；第四波分復(fù)用器274與第四FWCFWC4連接；以及第五波分復(fù)用器275與第五FWCFWC5連接。
如上所述，可以意識(shí)到可以容易地?cái)U(kuò)展節(jié)點(diǎn)，而保持現(xiàn)有的節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系。
同時(shí)，如果增加了波長(zhǎng)的數(shù)量和鏈路的數(shù)量，則具有延時(shí)0到4T的光纖延遲線可能不足以防止信道之間的碰撞。為了解決這個(gè)問題，需要擴(kuò)展緩沖器。
圖24是說明圖7所示的緩沖器的擴(kuò)展的圖。通過給圖7所示的緩沖器提供額外的用于擴(kuò)展的組成元件，構(gòu)成圖24所示的緩沖器，因此，在下文中，將忽略重復(fù)分描述，并且相同的參考數(shù)字用于相同的組成元件。該緩沖器還包括第二延遲單元510、第三分路單元520、第三選擇單元530、第三延遲單元540、第四合成器單元570、以及第五合成器單元580。第三延遲單元540包括第三合成器單元550、第二延遲路由單元560。此外，第三分路單元520、第三選擇單元530、第三延遲單元540和第四合成器單元570分別與第二分路單元420、第二選擇單元430、第一延遲單元440和第二合成器單元470類似。
向交換器411到414中的每一個(gè)輸入不同波長(zhǎng)的信道。交換器411到414中的每一個(gè)依據(jù)控制信道，向第一和第二輸出端輸出輸入的信道。
第二延遲單元510用于按照分配的時(shí)間，延遲從輔助交換單元輸出的每一個(gè)信道，然后輸出延遲后的信道。第二延遲單元510包括四個(gè)延遲線511到514。第五延遲線511到514中的每一個(gè)具有4T的時(shí)延，并且與四個(gè)交換器411到414一對(duì)一連接。
第五合成器單元580合成并且輸出從第一和第二合成器單元470和570輸入的四個(gè)信道λ1到λ4。
控制器240向交換器411到414中的每一個(gè)輸出控制信號(hào)，以便將輸入的信道輸出到第一或者第二輸出端?？刂破?40輸出控制信號(hào)，以使指向相同目的地的信道連續(xù)展開以具有至少T(大于0)的時(shí)間間隔，從而不會(huì)重疊。也就是說，輸出到交換器411到414中的每一個(gè)的第一輸出端的信道將具有時(shí)延0到3T，并且輸出到交換器411到414中的每一個(gè)的第二輸出終端的信道具有時(shí)延4T到7T。
如上所述，因?yàn)榫彌_器具有重復(fù)的結(jié)構(gòu)，所以容易將添加到圖7所示的結(jié)構(gòu)上的元件模塊化。此外，通過僅僅添加這樣的模塊，可以避免在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中已經(jīng)遇到的信道的碰撞。
如上所述，波分復(fù)用光交換系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于通過使用對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)數(shù)量的少量的光纖延遲線避免了信道的碰撞，同時(shí)降低了元件的總數(shù)量。因?yàn)榭梢詥为?dú)地將使用分路器和SOA的交換單元、使用具有特定的時(shí)間間隔的光纖延遲線的緩沖單元模塊化，所以當(dāng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量或者波長(zhǎng)的數(shù)量增加時(shí)容易進(jìn)行擴(kuò)展，從而降低了成本。
此外，因?yàn)椴ǚ謴?fù)用光交換系統(tǒng)，通過使用將波長(zhǎng)固定地轉(zhuǎn)換為特定的波長(zhǎng)的固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器來重新排列信號(hào)，而不使用由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)間和穩(wěn)定性的原因還難以應(yīng)用的可變波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，所以，可以穩(wěn)定地解決碰撞問題，并且可以平穩(wěn)地執(zhí)行將信道交換到目的地的過程。此外，因?yàn)榭刂破髟试S選擇期望的目的地節(jié)點(diǎn)，并且期望的延遲線可以獨(dú)立地控制不具有任何關(guān)聯(lián)關(guān)系的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，可以降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷。
雖然參考特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在不偏離如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種與光網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，并且支持節(jié)點(diǎn)間的通信的波分復(fù)用光交換系統(tǒng)，該光交換系統(tǒng)包括波分解復(fù)用單元，用于解復(fù)用從多個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)接收到的光信號(hào)，并且輸出具有不同波長(zhǎng)的信道；路由單元，用于依據(jù)目的地來分類信道；固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元，將分類后的信道轉(zhuǎn)換為具有單一波長(zhǎng)的信道，依據(jù)對(duì)應(yīng)的起始位置來分配單一的波長(zhǎng)；以及波分復(fù)用單元，用于依據(jù)目的地收集具有單一波長(zhǎng)的信道，然后輸出復(fù)用后的光信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于波分解復(fù)用單元包括多個(gè)波導(dǎo)光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于路由單元包括分支單元，用于部分地分支信道中的每一個(gè)，并且輸出分支后的信道；交換單元，用于依據(jù)控制信號(hào)，將每個(gè)信道交換到與它的目的地連接的路由；以及控制器，用于從分支信道的每一個(gè)接收目的地，并且輸出控制信道以使每個(gè)信道前往它自己的目的地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于該交換單元包括第一分路單元，用于分路每個(gè)信道，并且輸出分路后的信道；第一選擇單元，用于依據(jù)控制信號(hào)，只輸出前往對(duì)應(yīng)的目的地的一個(gè)或者多個(gè)分路后的信道；以及緩沖單元，用于排列從第一選擇單元輸出的信道，并且將這些信道按照時(shí)間順序指向目的地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于第一分路單元包括多個(gè)分路器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于第一選擇單元包括多個(gè)半導(dǎo)體光放大器門陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于緩沖單元包括第二分路單元，用于分路指向相同目的地的信道，并且輸出分路后的信道；第二選擇單元，用于依據(jù)控制信號(hào)，輸出前往對(duì)應(yīng)的目的地的一個(gè)或者多個(gè)分路后的信道；延遲單元，用于按照分配的時(shí)間延遲從第二選擇單元輸出的每一個(gè)信道，并且輸出延遲后的信道；以及合成器單元，用于收集并且輸出，已經(jīng)通過延遲單元后輸入的信道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于第二分路單元包括多個(gè)分路器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于第二選擇單元包括多個(gè)半導(dǎo)體光放大器門陣列。
10.一種與光網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，并且支持節(jié)點(diǎn)間通信的波分復(fù)用光交換系統(tǒng)，該光交換系統(tǒng)包括與多個(gè)節(jié)點(diǎn)一對(duì)一連接的多個(gè)波分解復(fù)用器，解復(fù)用器中的每一個(gè)解復(fù)用從連接的節(jié)點(diǎn)接收到的光信號(hào)，并且輸出具有不同波長(zhǎng)的信道；與多個(gè)波分解復(fù)用器一對(duì)一連接的多個(gè)交換塊，交換塊中的每一個(gè)依據(jù)目的地來分類輸入的信道；與多個(gè)交換塊一對(duì)一連接的多個(gè)固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器陣列，轉(zhuǎn)換器中的每一個(gè)將從對(duì)應(yīng)的交換塊輸入的信道的波長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換為分配給起始位置的波長(zhǎng)；以及與多個(gè)節(jié)點(diǎn)一對(duì)一連接的多個(gè)波分復(fù)用器，復(fù)用器的每一個(gè)收集去往連接的節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)后的信道，并且將收集到的信道作為復(fù)用后的光信號(hào)來輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于還包括多個(gè)耦合器，將耦合器中的每一個(gè)放在相互連接的解復(fù)用器和交換塊之間，其中，耦合器的每一個(gè)部分地分支在波分解復(fù)用器和交換塊之間前進(jìn)的信道，并且輸出分支后的信道；以及控制器，用于從分支后的信道中接收目的地，其中，控制器向多個(gè)交換塊輸出控制信號(hào)，以使每個(gè)信道前往它自己的目的地。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于交換塊中的每一個(gè)包括多個(gè)第一分路器，從連接的解復(fù)用器中向這些分路器輸入具有不同波長(zhǎng)的信道，分路器中的每一個(gè)分路輸入的信道，并且輸出分路后的信道；與多個(gè)第一分路器一對(duì)一連接的多個(gè)半導(dǎo)體光放大器(SOA)門陣列，其中，SOA門陣列中的每一個(gè)依據(jù)控制信號(hào)，接通一個(gè)SOA，并且每個(gè)SOA分配有與該SOA連接的目的地；以及多個(gè)緩沖器，緩沖器中的每一個(gè)分配有與該緩沖器連接的目的地，緩沖器中的每一個(gè)按照時(shí)間順序，來排列指向分配的目的地的信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光交換系統(tǒng)，其特征在于緩沖器的每一個(gè)包括多個(gè)分路器，用于將信道中的每一個(gè)分路到相同的目的地，并且輸出分路后的信道；與多個(gè)分路器一對(duì)一連接的多個(gè)SOA門陣列，SOA門陣列中的每一個(gè)依據(jù)控制信號(hào)接通一個(gè)SOA，并且為多個(gè)SOA分配不同的時(shí)延；多個(gè)延遲線，延遲線中每一個(gè)與在多個(gè)SOA門陣列中的分配有相同的延時(shí)的SOA連接，每一個(gè)延遲線按照分配的時(shí)間延遲輸入的信道，并且輸出延遲后的信道；以及多個(gè)合成器，合成器中的每一個(gè)收集并且輸出已經(jīng)通過多個(gè)延遲線的信號(hào)。
全文摘要
提出了一種與光網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，并且支持節(jié)點(diǎn)間通信的波分復(fù)用光交換系統(tǒng)。該光交換系統(tǒng)包括波分解復(fù)用單元，用于解復(fù)用從多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)中接收到的光信號(hào)，并且將這些信道作為具有不同波長(zhǎng)的信道輸出；路由單元，用于依據(jù)目的地來分類信道；固定波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元，用于將分類后的信道轉(zhuǎn)換為依據(jù)對(duì)應(yīng)的起始位置分配的單一波長(zhǎng)；波分復(fù)用單元，用于依據(jù)目的地收集轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)后的信道，然后將這些信道作為復(fù)用的光信號(hào)輸出。
文檔編號(hào)H04B10/02GK1489323SQ0314781
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
發(fā)明者樸世剛, 李基喆, 都尚鉉, 吳潤(rùn)濟(jì) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社