申请/专利权人：华为技术有限公司

申请日：2015-12-31

公开（公告）日：2020-02-14

公开（公告）号：CN106936708B

主分类号：H04L12/721(20130101)

分类号：H04L12/721(20130101);H04L12/933(20130101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.02.14#授权;2017.08.01#实质审查的生效;2017.07.07#公开

摘要：本发明实施例提供NxN波长路由网络拓扑、光子集成芯片及光路由器，涉及光电通信领域，能够减小光信息在传输过程中的功率损耗，提高信息传输的可靠性。包括：n列交换节点，每一列有NM个交换节点，每一个交换节点包括M个输入端口和M和输出端口,N为M的n次方，M＞2且M为2的整倍数，第J列和第J+1列交换节点分别形成2J大组，每一大组由个交换节点形成，第J+1列中的每一大组交换节点分别形成M小组，每一小组由个交换节点形成，每一小组交换节点共个输入端口；第J列的第m大组中的第k个交换节点的M个输出端口，分别与第J+1列的第m大组中每一小组的第k个输入端口连接。该波长路由网络拓扑应用于片上光网络技术中。

主权项：1.一种光子集成芯片，其特征在于，包括NxN波长路由网络拓扑，所述NxN波长路由网络拓扑包括：n列交换节点，所述n列交换节点分别为第0列到第n-1列，每一列有NM个交换节点，每一个交换节点包括M个输入端口和M和输出端口，N为M的n次方，M＞2且M为2的整倍数，M和n均为整数，在所述波长路由网络拓扑中，第J列和第J+1列交换节点分别形成2J大组，每一大组由个交换节点形成，第J+1列中的每一大组交换节点分别形成M小组，每一小组由个交换节点形成，每一小组交换节点共个输入端口；其中，第J列的第m大组中的第k个交换节点的M个输出端口，分别与第J+1列的第m大组中每一小组的第k个输入端口连接，1≤m≤2J，0≤J≤n-2。

全文数据：NxN波长路由网络拓扑、光子集成芯片及光路由器技术领域[0001]本发明涉及光电通信领域，尤其涉及NxN波长路由网络拓扑、光子集成芯片及光路由器。背景技术[0002]在片上光网络英文:opticalnetwork-on-chip，缩写：ON〇C中具有两种主要的路由方式:空间路由与波长路由。其中，基于波长路由的片上光网络（以下简称波长路由网络）虽然可以支持N个节点间存在的N2对通信同时进行，以提高吞吐量，但是波长路由网络却仍然存在扩展能力不足，功率损耗严重的问题。[0003]目前，通过采用一种基于梳妆滤波器的波长路由网络拓扑，能够在一定程度上提高网络的扩展能力。例如，如图1所示的基于梳妆滤波器的波长路由网络拓扑，包括8个输入端口（包括I1-I8和8个输出端口（包括01-08，一个2x2交换单元包括两个输入端口和两个输出端口）作为一个交换节点，共由Log28=3列交换节点组成，每一列有4个交换节点，通过利用微环谐振器的多个谐振波长，提高单个微环谐振器的利用率。[0004]然而，基于上述波长路由网络拓扑，由于光信息在波长路由网络中传输时，每经过一个交换节点，都可能会发生一次微环谐振，导致引入功率损耗，因此，随着网络的规模越来越大，需要的交换节点的列数越来越多，光信息在波长路由网络中传输时的功率损耗也会也来越大，从而降低了光信息传输的可靠性。发明内容[0005]本发明的实施例提供NxN波长路由网络拓扑、光子集成芯片及光路由器，能够减小光信息在波长路由网络中传输时的功率损耗，从而提高光信息传输的可靠性。[0006]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：[0007]第一方面，本发明实施例提供NxN波长路由网络拓扑，包括:η列交换节点，所述η列交换节点分别为第〇列到第η-1列，每一列有ΝΜ个交换节点，每一个交换节点包括M个输入端口和M和输出端口，N为M的η次方，Μ2且M为2的整倍数，M和η均为整数，[0008]在所述波长路由网络拓扑中，第J列和第J+1列交换节点分别形成V大组，每一大组由个交换节点形成，第J+1列中的每一大组交换节点分别形成M小组，每一小组由个交换节点形成，每一小组交换节点共个输入端口；[0009]其中，第J列的第m大组中的第k个交换节点的M个输出端口，分别与第J+1列的第m大组中每一小组的第k个输入端口连接，I2且M为2的整倍数，M和η均为正整数。[0041]整倍数，M和η均为整数，[0042]在所述波长路由网络拓扑中，第J列和第J+1列交换节点分别形成V大组，每一大组由-个交换节点形成，第J+1列中的每一大组交换节点分别形成M小组，每一小组由个交换节点形成，每一小组交换节点共个输入端口；[0043]其中，第J列的第m大组中的第k个交换节点的M个输出端口，分别与第J+1列的第m大组中每一小组的第k个输入端口连接，Im21，[0044]示例性的，假设M=4，N=64，则η=3，以该64x64波长路由网络中的第1列交换节点为例，即J=I，分别将第1列和第2列分为¥=2大组，每一大组共8个交换节点，再将第2列的每一大组交换节点分为4小组，每一小组共2个交换节点，每一小组共个输入端□〇[0045]以第1列的第1大组为例，如图2所示，将第1列的第1大组中的第1个交换节点的4个输出端口，分别与第2列的第1大组中每一小组的第1个输入端口连接;将第1列的第1大组中的第2个交换节点的4个输出端口，分别与第2列的第1大组中每一小组的第2个输入端口连接;将第1列的第1大组中的第3个交换节点的4个输出端□，分别与第2列的第1大组中每一小组的第3个输入端口连接；以此类推，直到将第1列的第1大组中的第8个交换节点的4个输出端口，分别与第2列的第1大组中每一小组的第8个输入端口连接。[0046]进一步地，所述每一个交换节点中包括M级2x2交换单元，分别为第0级到第M-I级，其中，当M为偶数时，第2L级包括M2个2x2交换单元，第2L+1级包括M2-1个2x2交换单元，0LM2-1，所述2x2交换单元包括2个输入端口和2和输出端口。[0047]具体的，如图3所示，当M为偶数时，在所述交换节点中，第2L级中的第1个2x2交换单元的第1个输出端口和第2L+2级中的第1个2x2交换单元的第1个输入端口连接，第2L级中的第M2个2x2交换单元的第2个输出端口和第2L+2级中的第M2个2x2交换单元的第2个输入端口连接。[0048]其中，所述交换节点共1个输入端口，分别为11、12，"_...，1«—1，1«，11与第0级的第1个2x2交换单元第1个输入端口连接，I2与第0级的第1个2x2交换单元第2个输入端口连接，I3与第〇级的第2个2x2交换单元第1个输入端口连接，以此类推。所述交换节点共M个输出端口，分别为〇1、〇2,···...，Oim,O^O1与第M级的第1个2x2交换单元第1个输出端口连接，O2与第M级的第1个2x2交换单元第2个输出端口连接，O3与第M级的第2个2x2交换单元第1个输出端口连接，以此类推。[0049]第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第1个输入端口和第2L级中的第h个2x2交换单元的第2个输出端口连接，第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第2个输入端口和第2L级中的第h+Ι个2x2交换单元的第1个输出端口连接，第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第1个输出端口和第2L+2级中的第h个2x2交换单元的第2个输入端口连接，第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第2个输出端口和第2L+2级中的第h+Ι个2x2交换单元的第1个输入端口连接，IhΜ2-1〇[0050]当所述M为奇数时，每一级都包括M-l2个2x2交换单元。[0051]具体的，如图4所示，当所述M为奇数时，在所述交换节点中，第2D级中的第1个2x2交换单元第1个输出端口和第2D+2级中的第1个2x2交换单元第1个输入端口连接，第2D+1级中的第M-12个2x2交换单元第2个输出端口和第2D+3级中的第M-12个2x2交换单元第2个输入端口连接，第2D+1级中的第M-l2个2x2交换单元第1个输出端口和第2D+2级中的第M-12个2x2交换单元第2个输入端口连接，第2D+1级中的第M-12个2x2交换单元第1个输入端口和第2D级中的第M-l2个2x2交换单元第2个输入端口连接。[0052]第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第1个输入端口和第2D级中的第g个2x2交换单元的第2个输出端口连接，第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第2个输入端口和第2D级中的第g+Ι个2x2交换单元的第1个输出端口连接，第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第1个输出端口和第2D+2级中的第g个2x2交换单元的第2个输入端口连接，第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第2个输出端口和第2D+2级中的第g+Ι个2x2交换单元的第1个输入端口连接，KgM_12_1，0DM_l2_1。[0053]进一步地，在所述波长路由网络拓扑中，每个2x2交换单元的谐振波长的分配规则为：[0054]Λij={λIA=aXMi+1+b+jXMi,0aMn_i_1-1,0bMi-I}公式（I[0055]其中，Λu表示为第i列第j级2x2交换单元分配的谐振波长，a和b均为整数。[0056]具体的，若光信息在属于Λ^的传输波长上进行传输，则当所述光信息经过第i列第j级2x2交换单元时，所述光信息以直通的方式经过所述第i列第j级2x2交换单元。[0057]若光信息在不属于Alj的传输波上进行传输，则当所述光信息经过第i列第j级2x2交换单元时，所述光信息以交叉的方式经过所述第i列第j级2x2交换单元。[0058]示例性的，如图5所示，为一个2x2交换单元的端口示意图，包括两个输入端口和两个输出端口，两个输入端口分别为11、12，两个输出端口分别为01、02。光信息以直通的方式经过2x2交换单元是指光信息从Il输入从01输出，或者从12输入从02输出。光信息以交叉的方式经过2x2交换单元是指光信息从Il输入从02输出，或者从12输入从01输出。[0059]假设该2x2交换单元为第0列第0级中的一个2x2交换单元，且Alj=O,则若光信息在属于〇的传输波长上进行传输，则当该光信息经过该2x2交换单元时，该光信息以直通的方式经过该2x2交换单元，即光信息从该2x2交换单元的第1个输入端口（Il输入，从该2x2交换单元的第1个输出端口（01输出。[0060]若光信息在不属于0的传输波长上进行传输，例如在第1个传输波长上进行传输，则当该光信息经过该2x2交换单元时，该光信息以交叉的方式经过该2x2交换单元，即光信息从该2x2交换单元的第1个输入端口（I1输入，从该2x2交换单元的第2个输出端口（02输出。[0061]需要说明的是，在本发明实施例中，2x2交换单元中包括梳状滤波器的微环。[0062]示例性的，下面以16x16波长路由网络为例，对本发明实施例提供的波长路由网络拓扑进行详细说明。[0063]假设，M=4,则n=2,即在该16x16波长路由网络中，共两列交换节点，分别为第0列和第1列，每一列交换节点共4个交换节点，每个交换节点分别有4个输入端口和4个输出端□〇[0064]如图6a所示，为该16x16波长路由网络中交换节点的连接示意图，其中，第0列交换节点的16个输入端口作为该16x16波长路由网络的输入端口，第1列交换节点的16个输出端口作为该16x16波长路由网络的输出端口。将第1列交换节点分为4个小组，每个小组1个交换节点，共4个输入端口，第0列第1个交换节点的4个输出端口分别与第1列每个小组的第1个输入端口连接，即第〇列第1个交换节点的4个输出端口分别与第1列的每个交换节点的第1个输入端口连接;第〇列第2个交换节点的4个输出端口分别与第1列的每个小组的第2个输入端口连接;第O列第3个交换节点的4个输出端口分别与第1列的每个小组的第3个输入端口连接;第〇列第4个交换节点的4个输出端口分别与第1列的每个小组的第4个输入端口连接。[0065]如图6b所示，为该16x16波长路由网络中第0列中的一个交换节点的结构示意图。在该交换节点中，共4级2x2交换单元，第0级和第2级分别包括2个2x2交换单元，第1级和第3级分别包括1个2x2交换单元。其中，第0级的第1个2x2交换单元的第1个输出端口与第2级的第1个2x2交换单元的第1个输入端口连接。第0级的第2个2x2交换单元的第2个输出端口与第2级的第2个2x2交换单元的第2个输入端口连接。[0066]第1级的第1个2x2交换单元的第1个输入端口与第0级的第1个2x2交换单元的第2个输出端口连接，第1级的第1个2x2交换单元的第2个输入端口与第0级的第2个2x2交换单元的第1个输出端口连接，第1级的第1个2x2交换单元的第1个输出端口与第2级的第1个2x2交换单元的第2个输入端口连接，第1级的第1个2x2交换单元的第2个输出端口与第2级的第2个2x2交换单元的第1个输入端口连接。[0067]通过上述公式（1可以获知，第0列第0级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的波长为属于〇、4、8或者12,第0列第1级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的传输波长为属于1、5、9或者13的传输波长，第0例第2级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的传输波长为属于2、6、10或者14的传输波长，第0例第3级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的传输波长为属于3、7、11或者15的传输波长。[0068]本领域技术人员都知道，当光信息以直通的方式通过2x2交换单元时，只会发生一次微环谐振。[0069]示例性的，假设光信息从Il输入第0级的第1个2x2交换单元，若传输该光信息的传输波长属于〇,则当该光信息从Il进入第〇级的第1个2x2交换单元时，以直通的方式从第0级的第1个2x2交换单元的第1个输出端口输出，从第2级的第1个2x2交换单元的第1个输入端口输入第2级的第1个2x2交换单元，然后以交叉的方式从第2级的第1个2x2交换单元的第2个输出端口输出，通过第3级的第1个2x2交换单元的第1个输入端口输入第3级的第1个2x2交换单元，然后以交叉的方式从第3级的第1个2x2交换单元的第2个输出端口输出，即第0列第1个交换节点的第3个输出端口输出。即光信息在经过一个交换节点时只发生了一次微环谐振。[0070]如图6c所示，为该16x16波长路由网络中第1列中的一个交换节点的结构示意图。每个交换节点中多个2x2交换单元之间的连接方式与如图6b所示的该16x16波长路由网络中第0列中的一个交换节点中多个2x2交换单元之间的连接方式相同，此处不再赘述。[0071]通过上述（1，可以获知，第1例第0级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的波长为属于〇、1、2或者3,第1例第1级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的传输波长为属于4、5、6或者7的传输波长，第1例第2级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的传输波长为属于8、9、10或者11的传输波长，第1例第3级的2x2交换单元允许光信息以直通的方式通过的传输波长为属于12、13、14或者15的传输波长。[0072]结合上述示例，当光信号从第0列第1个交换节点的第3个输出端口输出后，从第1列第3个交换节点的第1个输入端口输入第1列第3个交换节点。在该第3个交换节点中，光信号先以直通的方式通过第0级的第1个2x2交换单元的第1个输出端口输出，然后均以交叉的方式从从第2级的第1个2x2交换单元和第3级的第1个2x2交换单元，最后从第1列第3个交换节点的第3个输出端口输出。[0073]即在本发明实施例提供的16x16波长路由网络中，当设置交换节点的交换规模为4x4时，该16x16波长路由网络只需要2列交换节点。而当采用现有技术中的波长路由网络结构时，至少需要4列交换单元，因此，当组建相同规模的波长路由网络时，本发明实施例提供的NxN波长路由能够采用较少的列数，且通过本发明实施例提供的2x2交换单元的谐振波长的分配方式，能够使得光信息每经过一个交换节点，最多只会发生一次微环谐振，从而能够有效的减少功率损耗，提供光信息传输的可靠性。[0074]本发明实施例提供一种光子集成芯片，包括上述本发明实例提供的NxN波长路由网络拓扑。[0075]本发明实施例提供一种光路由器，包括上述本发明实例提供的光子集成芯片。[0076]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

权利要求：1.NxN波长路由网络拓扑，其特征在于，包括:n列交换节点，所述η列交换节点分别为第〇列到第η-1列，每一列有ΝΜ个交换节点，每一个交换节点包括M个输入端口和M和输出端口，N为M的η次方，Μ2且M为2的整倍数，M和η均为整数，在所述波长路由网络拓扑中，第J列和第J+1列交换节点分别形成V大组，每一大组由个交换节点形成，第J+1列中的每一大组交换节点分别形成M小组，每一小组由「个交换节点形成，每一小组交换节点共个输入端口；其中，第J列的第m大组中的第k个交换节点的M个输出端口，分别与第J+1列的第m大组中每一小组的第k个输入端口连接，：2.根据权利要求1所述的NxN波长路由网络拓扑，其特征在于，当所述M为偶数时，在所述交换节点中，包括M级2x2交换单元，分别为第O级到第M-I级，其中，第2L级包括M2个2x2交换单元，第2L+1级包括M2-1个2x2交换单元，OL^M2-1，所述2x2交换单元包括2个输入端口和2和输出端口；第2L级中的第1个2x2交换单元第1个输出端口和第2L+2级中的第1个2x2交换单元第1个输入端口连接，第2L级中的第M2个2x2交换单元第2个输出端口和第2L+2级中的第M2个2x2交换单元第2个输入端口连接；第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第1个输入端口和第2L级中的第h个2x2交换单元的第2个输出端口连接，第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第2个输入端口和第2L级中的第h+1个2x2交换单元的第1个输出端口连接，第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第1个输出端口和第2L+2级中的第h个2x2交换单元的第2个输入端口连接，第2L+1级中的第h个2x2交换单元的第2个输出端口和第2L+2级中的第h+Ι个2x2交换单元的第1个输入端口连接，IhM2-1〇3.根据权利要求1所述的NxN波长路由网络拓扑，其特征在于，当所述M为奇数时，在所述交换节点中，包括M级2x2交换单元，分别为第O级到第M-I级，其中，每一级都包括M-l2个2x2交换单元，第2D级中的第1个2x2交换单元第1个输出端口和第2D+2级中的第1个2x2交换单元第1个输入端口连接，第2D+1级中的第M-12个2x2交换单元第2个输出端口和第2D+3级中的第M-12个2x2交换单元第2个输入端口连接，第2D+1级中的第M-12个2x2交换单元第1个输出端口和第2D+2级中的第M-12个2x2交换单元第2个输入端口连接，第2D+1级中的第M-l2个2x2交换单元第1个输入端口和第2D级中的第M-l2个2x2交换单元第2个输入端口连接；第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第1个输入端口和第2D级中的第g个2x2交换单元的第2个输出端口连接，第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第2个输入端口和第2D级中的第g+1个2x2交换单元的第1个输出端口连接，第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第1个输出端口和第2D+2级中的第g个2x2交换单元的第2个输入端口连接，第2D+1级中的第g个2x2交换单元的第2个输出端口和第2D+2级中的第g+Ι个2x2交换单元的第1个输入端口连接，IM-l2-l，0DM-l2-l〇4.根据权利要求1-3任一项所述的NxN波长路由网络拓扑，其特征在于，在所述波长路由网络拓扑中，每个2x2交换单元的谐振波长的分配规则为：Λij={λIA=aXMi+1+b+jXMi,0aMn_i_1-1,0bMi-I}其中，Λ^表示为第i列第j级2x2交换单元分配的谐振波长，a和b均为整数。5.根据权利要求1-4任一项所述的NxN波长路由网络拓扑，其特征在于，所述2x2交换单元中包括基于梳状滤波器的微环。6.根据权利要求1-5任一项所述的NxN波长路由网络拓扑，其特征在于，若光信息在属于Λ^的传输波长上进行传输，则当所述光信息经过第i列第j级2x2交换单元时，所述光信息以直通的方式经过所述第i列第j级2x2交换单元；若光信息在不属于Λ^的传输波上进行传输，则当所述光信息经过第i列第j级2x2交换单元时，所述光信息以交叉的方式经过所述第i列第j级2x2交换单元。7.—种光子集成芯片，其特征在于，包括：如上述权利要求1-6任一项所述的波长路由网络拓扑。8.—种光路由器，其特征在于，包括：如权利要求7所述的光子集成芯片。

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