[发明专利]无阻塞通信的光片上网络系统及其通信方法

权利要求书

1.一种无阻塞通信的光片上网络系统，包括光传输网络和电控制网络，该光片上网络系统的规模为N×N，N是正偶数，4≤N≤32，其特征在于：

光传输网络，用于传输波长为λ₀，λ₁，......λ_N，λ_N+1，......λ_2N-1的光信息，它包括N²个节点，N²个节点按照从左至右，从下至上的方式均匀规则排布，节点之间用波导相连并形成Torus拓扑结构，每个节点包括一个能够产生并处理电信息和电控制信息的IP核、一个发送单元、一个接收单元和一个光交换单元，发送单元和接收单元均置于IP核与光交换单元之间；在光传输网络中，以左下角的节点为坐标原点，水平向右为X维正方向，竖直向上为Y维正方向，建立二维坐标系，依次确定所有节点的坐标（x，y），每个节点内的IP核、发送单元、接收单元和光交换单元共享该节点的坐标；

电控制网络，通过传输电控制信息，控制光传输网络内部单元工作，它包括N²个电控制单元，每个电控制单元之间通过电连线连接，形成Mesh拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，光传输网络中的波导，分为水平波导和垂直波导，该水平波导为单向波导，以沿顺时针方向传输多个波长的信号，该垂直波导为双向波导，以双向传输多个波长的光信号。

3.根据权利要求1所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，发送单元由一个电光转换单元和一个光平行开关构成，该电光转换单元用于将IP核产生的电信息调制为波长是λ_i的光信息，该光平行开关用于将波长是λ_i的光信息耦合进波导，其中λ_i为发送单元的发送波长，发送波长λ_i由节点的坐标决定，0≤i≤2N-1，其中x、y分别为发送单元的横坐标和纵坐标，为向下取整运算。

4.根据权利要求3所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，光平行开关由两根平行波导和一个微环谐振器构成，该微环谐振器置于两根平行波导之间，以将一根波导中的光信息耦合进另一根波导中；微环谐振器的谐振波长作为光平行开关的工作波长。

5.根据权利要求1所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，光交换单元由N/2个光垂直开关构成，该光垂直开关用于控制光信息转向；N/2个光垂直开关水平排成一行，从左至右依次编号为0，1，2，…，N/2-1。

6.根据权利要求5所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，光垂直开关由一根水平波导、一根垂直波导和两个谐振波长不同的微环谐振器构成，该水平波导与垂直波导垂直相交，相交处形成波导交叉点，波导交叉点的左上角与左下角各放置一个微环谐振器，左上角微环谐振器的谐振波长为λ_j，左下角微环谐振器的谐振波长为λ_j+1，0≤j≤2N-2，其中y为光垂直开关所在光交换单元的纵坐标，k为光垂直开关的编号，“%”为求余运算，为向下取整运算；当微环谐振器打开时，实现光信息转向。

7.根据权利要求1所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，接收单元由N/2组光平行开关、N²个光电转换单元和1个处理单元构成；光平行开关用来从垂直波导中提取到达目的节点的光信息，光电转换单元将光信息转换成电信息，处理单元用于对多路电信息的缓存和复用，并依次交予IP核处理；N/2组光平行开关，各组从左至右依次编号为0，1，2，…，N/2-1。

8.根据权利要求7所述的无阻塞通信的光片上网络系统，其特征在于，接收单元的每组光平行开关的数量均为2N个；各组中的2N个光平行开关垂直排成一列，N/2组光平行开关分别放置于光交换开关单元中N/2根垂直波导的左侧；每列的2N个光平行开关，从上到下工作波长依次为λ₀，λ₁，......λ_N，λ_N+1，......λ_2N-1，其中奇数序号工作波长的光平行开关用来提取逆时针方向传输的光信息，偶数序号工作波长的光平行开关提取顺时针方向传输的光信息。