交換技術(shù)--全光時分交換技術(shù)

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1、全光對分交換技術(shù)專業(yè):學(xué)號:姓名:日期:在時分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)屮，由于在分配路由、端口爭奪及減小阻塞等方而的積極作用，時隙交換是一種最實用的解決方案。作為光時分交換技術(shù)的關(guān)鍵器件，存儲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的實現(xiàn)必須依賴全光緩存器的調(diào)度來協(xié)助完成。因此，好的全光緩存結(jié)構(gòu)和能夠從一定程度上緩解全光交換節(jié)點處的壓力小叫木文利用基于SOA的效應(yīng)的全光緩存器單元組合，分析了全光時分交換過程中的影響因索，通過搭建不同結(jié)構(gòu)的全光交換結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了多數(shù)據(jù)包的光時分交換操作，并提出了一種新型的全光交換節(jié)點模型，對數(shù)字程控交換機(jī)的全光化進(jìn)行了基礎(chǔ)性的探索研究。1.基于光緩存器的光時分交換對于理想的壇益透明的環(huán)

2、形光緩存器來說，在存儲容量與讀寫速度均滿足要求的前提卜?，只耍把齊時隙中的信息依次寫入光緩存器，然后按照預(yù)定的時隙交換順序依次輸出即可實現(xiàn)光時分交換的操作，如圖1所示。OpticalBAsuichAbinputoutput圖1理想的可循環(huán)式緩存器的時隙交換示意圖對于不同緩存圈數(shù)的信號光，由于經(jīng)歷的增益變化不同，導(dǎo)致其輸出的功率也不同，所以不能保證輸出信號光的功率一致。另外，對于如圖1所示的這種交換方式來說，對光纖壞的長度提出了更高的要求，隨著環(huán)長的增加，緩存器的車位緩存時間必然延長，當(dāng)需要讀出某個緩存屮信號光時，它需要空傳更長的時間才能被讀出，在客觀上降低緩存器的讀取

3、速率。在實際的實驗研究屮，本文提出了采用單一緩存單元處理單一數(shù)據(jù)包的工作方式。理論上，對于兩吋隙之間的交換，只需要一個緩存單元就町以實現(xiàn)，如圖2所示。Opticalswichnb圖2基于緩存器單元的吋隙交換示意圖如圖2所示的｛A,B｝到｛B,A｝的時隙交換原理，首先兩個數(shù)據(jù)包依次進(jìn)入緩存器單元，控制緩存器單元令數(shù)據(jù)包A進(jìn)入光纖延遲環(huán)中實現(xiàn)延遲操作，而后續(xù)的數(shù)據(jù)包B則直接通過緩存器直接輸出，這樣便在緩存單-元的輸出端得到了一個經(jīng)過時分交換后的結(jié)果｛B,A｝。4loopsHoop2loops3loops0t/time圖3｛A,B｝到｛B,A｝轉(zhuǎn)化過程屮數(shù)據(jù)包B的輸入位置分

4、析為了避免時隙交換過程中的過路數(shù)據(jù)包與緩存數(shù)據(jù)包在SOA中相遇而造成交叉增益調(diào)制的影響，對輸入數(shù)據(jù)包Z間的間隔有一定耍求，如圖3所示。在數(shù)據(jù)包，｛A,B｝轉(zhuǎn)化為｛B,A｝的時隙交換過程屮，為了避免數(shù)據(jù)包B與緩存過程中的A在SOA中相遇，數(shù)據(jù)包B要避免岀現(xiàn)在數(shù)拯包A的緩存整數(shù)圈位置，如圖3(c)與3(e)所示。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的緩存器單元組合來說，要處理多光數(shù)據(jù)包的時隙交換問題，則需要對進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度，以提高光吋分交換網(wǎng)絡(luò)的生存性。此外，對于光時分交換系統(tǒng)的控制中還應(yīng)注意以下幾個原則：盡量少的光緩存器單元；簡單的控制方式與盡量少的緩存圈數(shù)；較低的功率損耗與串?dāng)_；不使用額外的

5、光放大器件；緩存器單元組合的時鐘同步。1.基于兩級串連結(jié)構(gòu)的光時分交換實驗研究基于SOA的NPR效應(yīng)的緩存器單元可以實現(xiàn)多圈可變時延的延時操作，但由丁其緩存時間的變化粒度只有一個，為了同時處理多數(shù)據(jù)包的可變時延來完成時隙交換目的，增加光緩存器單元個數(shù)是唯一的解決方案。理論上，多個不同緩存粒度的緩存器串聯(lián)使用吋，具有更好的靈活性。但對于未來的全光集成系統(tǒng)而言，基于不同緩存粒度的緩存器單元的大規(guī)模集成，對加工難度提出了較高要求。木節(jié)提出了使用相同緩存粒度的光緩存器的吊聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過合理的調(diào)度與控制,來實現(xiàn)多信號光的時隙交換操作。使用的實驗系統(tǒng)如圖4所示。PZTFDLPack

6、ets1556nm緩存單元1PCPCModPBSSOAIFilterPBS”一1(fiPPGPZTi『FDLi:-rPCPCOSCFPGAPBSSOA2FilterPBS圖4串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光時分交換系統(tǒng)系統(tǒng)屮兩個緩存單元的保偏光纖長度均為60m,單圈緩存吋間約為410ns。在實驗中，采用lOGbps的數(shù)據(jù)包長為512bit,時域長度為51ns,輸入的數(shù)據(jù)信號峰值功率為120uWoSOA的偏置電流設(shè)置為90mA,調(diào)制電流設(shè)置為100mA。每一級緩存單元均有PTZ調(diào)制模塊對光纖環(huán)進(jìn)行壓力調(diào)制，來實現(xiàn)不同緩存圈數(shù)下的輸出信號光的功率均衡。對數(shù)據(jù)包的吋隙進(jìn)行緩存操作，首先要避免緩

7、存數(shù)據(jù)包和過路數(shù)據(jù)包在SOA中相遇，也要考慮到FPGA的控制精度的，另外也要盡量在盡短的緩存圈數(shù)下完成相應(yīng)的功能操作。1.基于結(jié)構(gòu)的光時分交換研究串并結(jié)構(gòu)的全光緩存器可以將高速的光數(shù)據(jù)或光包解復(fù)用為低速的數(shù)據(jù)或光包，非常適合用于全光網(wǎng)屮的光信號處理屮，光信號的并串轉(zhuǎn)換和串并轉(zhuǎn)換是一個互逆的過程。這種技術(shù)可以避免在超高速率的條件下對光數(shù)據(jù)或光包進(jìn)行操作，其中超快全光幵關(guān)和光緩存是實現(xiàn)這些系統(tǒng)的核心⑷習(xí)?；诖⑥D(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的光緩存同樣可以構(gòu)成空分時分空分結(jié)構(gòu)的時分交換系統(tǒng)，來實現(xiàn)光時分交換的由于兩級串聯(lián)結(jié)構(gòu)的方式不能實現(xiàn)四數(shù)據(jù)包的完備的吋隙交換的操作，本文