[发明专利]光路由架构及路由芯片

说明书

本发明公开了一种光路由架构及路由芯片，该路由架构包括信号透传单元以及汇聚下载单元；信号透传单元为roundup(M/K,0)个；每个信号透传单元包括K个输入端口、K个输出端口、N列信号下载通道和光开关矩阵，所述光开关矩阵的数量为K×N，且光开关矩阵中，每一列的所有光开关依次串接构成一个信号下载通道，每一行的所有光开关依次串接构成一个信号输出通道；汇聚下载单元为N个1×Q光开关矩阵；1×Q光开关矩阵中包括roundup(M/K,0)个输入端口，roundup(M/K,0)‑1个光开关以及1个下载端口；roundup(M/K,0)‑1个光开关构成Roundup(Log₂(roundup(M/K,0)),0)级开关；所有信号透传单元中第i列信号下载通道的输出均作为第j个1×Q光开关矩阵的输入。该光路由架构光开关数量少，最大插入损耗小，从而大大降低产品的成本。

技术领域

本发明属于光通信技术和光传感领域，具体涉及一种光路由架构及路由芯片。

背景技术

在光通信和光传感系统中，有多个光信号同时工作，比如M个，这些光信号可以是不同的波长，也可以是相同的波长。当这些光信号经过光纤传输到达一个光信号透传和下载设备后，其中的一些光信号会在这个设备下载，比如N个，剩余的光信号会从M个输出端口中的M-N个中输出，向下一个设备传输，如图1所示。为了保证系统的灵活性和自由度，到达设备的M个光信号中，以任意的顺序挑选出的N个都要能正常下载。

针对此需求，当前主要使用的有以下两种方案：

方案一提供了一种光路由架构，如图2所示，其架构中包含M个输入端口，N个下载端口，M个输出端口和M×N个光开关矩阵。光开关矩阵中，每一行(水平方向)的开关连接在一起，每一列(竖直方向)的开关也连接在一起。

该路由架构的工作原理是：

M个信号从M个输入端口进入，每个输入信号在水平方向上有N个开关。其中输入信号中的第2个信号不需要下载，因此其水平方向的N个开关都处于闭合状态，从右侧的端口输出。输入信号中的第1个信号从第N个端口下载，因此其水平方向的第N个开关处于打开状态，其余水平方向开关处于关闭状态。第1个信号在下载过程中，会依次通过第N列中2～M行的所有光开关。同理，输入的第6个信号从第2个端口下载，因此其水平方向的第2个开关处于打开状态，其余水平方向开关处于关闭状态。第6个信号在下载过程中，会依次通过第2列中7～M行的所有光开关。输入的第M-5个信号从第1个端口下载，因此其水平方向的第1个开关处于打开状态，其余水平方向开关处于关闭状态。第M-5个信号在下载过程中，会依次通过第1列中M-4～M行的所有光开关。输入的第M个信号从第N-1个端口下载，因此其水平方向的第N-1个开关处于打开状态，其余水平方向开关处于关闭状态。因为第M个信号处于最后一行，因此在下载过程中，不会通过其它行的光开关。可以看出这种路由架构方案中，总共的光开关数量是M×N个，开关的数量比较少。但第1个输入信号从第N个端口下载时，总共通过的光开关数量是M+N-1个。由于每个光开关会对光信号产生损耗，当M和N的数量较大时，第1个输入光信号从第N个端口下载时会承受非常大的损耗。

方案二提供了另一种路由架构，如图3所示，其架构中包含两个单元，一部分是虚线框内的信号透传单元，另一部分是汇聚下载单元。信号透传单元包括M个输入端口，M×N个下载端口，M个输出端口和M×N个光开关矩阵。

汇聚下载单元为N个1×Q光开关矩阵；如图4所示，每个1×Q光开关矩阵包括M个输入端口，1个输出端口以及至少M-1个光开关；M-1个光开关构成Roundup(Log₂(M),0)级开关，Roundup是对括号内的Log₂(M)数值向上取整，即获得≥Log₂(M)的最小整数。1×Q光开关的使用原理是：将输入信号从M个输入端口输入，收敛到1个输出端口，起到收敛作用；将输入信号从1个输出端口输入，发散到M个输入端口输出就是发散的作用。