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利用二進(jìn)制樹(shù)的大n×n光開(kāi)關(guān)的制作方法

文檔序號(hào):7957170閱讀:340來(lái)源:國(guó)知局
專(zhuān)利名稱(chēng):利用二進(jìn)制樹(shù)的大n×n光開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光交叉互連開(kāi)關(guān),具體涉及適用于光交叉互連開(kāi)關(guān)的二進(jìn)制樹(shù)的大N×N布局。
背景技術(shù)
在高容量光網(wǎng)絡(luò)中,一種重要的器件是N×N交叉互連開(kāi)關(guān)。這個(gè)器件的功能是在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的幾條輸入光纖上提供全連通性,其中每條光纖傳輸幾個(gè)波長(zhǎng)信道。該開(kāi)關(guān)必須是無(wú)阻塞開(kāi)關(guān)[1-11],它必須是快速和高效的。(注意,在這個(gè)技術(shù)說(shuō)明中,參考另一個(gè)文件是用方括號(hào)中數(shù)字標(biāo)示的,用于標(biāo)識(shí)它在附錄的參考文獻(xiàn)表中的位置。)利用經(jīng)典的交叉結(jié)構(gòu),它包括1×2元件和2×1元件的二進(jìn)制樹(shù)[2],可以獲得有最小損耗和串音的這些性質(zhì)。然而,由于需要2N(N-1)個(gè)大量元件,這種布局在N很大的情況下是不切實(shí)際的。因?yàn)樵?shù)目隨N的增加而按二次方增加,在N很大的情況下,N×N交叉互連開(kāi)關(guān)快速地變得太大。例如,N=64和N=128的元件數(shù)目分別是8086和32512。隨著光網(wǎng)絡(luò)容量的不斷增大,就需要更大的N×N交叉互連開(kāi)關(guān)。
我們需要的是這樣一種大的N×N交叉互連開(kāi)關(guān),在不顯著增大損耗和串音的條件下,把元件數(shù)目減至最小。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的設(shè)備,公開(kāi)一種適合于N很大的擴(kuò)展N×N光交叉互連開(kāi)關(guān),它利用低深度(低損耗)和低串音值實(shí)現(xiàn)高的效率(很少的元件數(shù)目)。與經(jīng)典的交叉開(kāi)關(guān)布局比較,在不顯著增大深度和串音的條件下,大大地減小寬度和元件數(shù)目。利用6層1×2元件和2×1開(kāi)關(guān)元件的二進(jìn)制樹(shù),可以實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單形式的這種布局。前兩層形成輸入級(jí),第三層和第四層形成中心級(jí),第五層和第六層形成輸出級(jí)。在每個(gè)輸入級(jí),中心級(jí)和輸出級(jí)中,奇數(shù)層是由1×2元件二進(jìn)制樹(shù)形成的,而偶數(shù)層是由2×1元件二進(jìn)制樹(shù)形成的。每級(jí)是由1×2元件二進(jìn)制樹(shù)與2×1元件二進(jìn)制樹(shù)直接地結(jié)合在一起形成的。類(lèi)似地,把各對(duì)樹(shù)直接地連接在一起,就使相鄰各級(jí)連接在一起。在一個(gè)實(shí)施例中,利用位于相鄰各級(jí)之間每個(gè)結(jié)點(diǎn)附近一個(gè)或多個(gè)2×2元件的對(duì)稱(chēng)布局,使深度大大地減小。利用這種布局,N×N交叉互連所需的元件數(shù)目在N=64和N=128的情況下分別約為4500和13500,與經(jīng)典的交叉布局比較,利用兩級(jí)二進(jìn)制樹(shù)需要的元件數(shù)目分別約為8000和33000。該布局的另一個(gè)特征是,利用Clos類(lèi)型結(jié)構(gòu)得到更小的深度。串音是2級(jí),它引起發(fā)射到每個(gè)輸出端口的最大分量為三個(gè)分量。
更具體地說(shuō),本發(fā)明的目的是一種N×N無(wú)阻塞光開(kāi)關(guān),用于提供N個(gè)入口中任何一個(gè)入口與N個(gè)出口中任何一個(gè)出口之間的連接,其中N是整數(shù),該N×N開(kāi)關(guān)包括(1)整數(shù)p層,每層是由不同N×N布局形成的;(2)整數(shù)N個(gè)1×p輸入空間開(kāi)關(guān),N個(gè)輸入空間開(kāi)關(guān)中每個(gè)開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸入端連接到N個(gè)入口中不同的一個(gè)入口,且每個(gè)輸入空間開(kāi)關(guān)連接到所有各層;(3)整數(shù)N個(gè)p×1輸出空間開(kāi)關(guān),N個(gè)輸出空間開(kāi)關(guān)中每個(gè)開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸出端連接到N個(gè)出口中不同的一個(gè)出口,且每個(gè)輸出空間開(kāi)關(guān)連接到所有各層;(4)每層是包括三級(jí),其中第1級(jí)和第3級(jí)是由m×m開(kāi)關(guān)組成,而第2級(jí)是由 無(wú)阻塞開(kāi)關(guān)組成;(5)其中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)能夠從它的m輸入端口中任何一個(gè)端口到它的m輸出端口中任何一個(gè)端口之間至少形成一條路徑,且第1級(jí)中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)經(jīng)第2級(jí)中一個(gè)特定開(kāi)關(guān)連接到第3級(jí)中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān);和(6)其中層數(shù)p滿(mǎn)足p≥2m-1。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面,一種N×N無(wú)阻塞光開(kāi)關(guān)提供N個(gè)入口中任何一個(gè)入口與N個(gè)出口中任何一個(gè)出口之間的連接,其中N是整數(shù),最簡(jiǎn)單形式的N×N開(kāi)關(guān)包括三級(jí),分別是m×p開(kāi)關(guān), 開(kāi)關(guān),和p×m開(kāi)關(guān),其中m是N的整數(shù)除數(shù),p是滿(mǎn)足p≥2m-1的整數(shù)。每級(jí)是由兩層樹(shù)組成,且完整的布局包括(1)由1×2開(kāi)關(guān)元件或2×1開(kāi)關(guān)元件形成的6層樹(shù),安排成輸入級(jí),中心級(jí)和輸出級(jí);(2)其中每個(gè)偶數(shù)層樹(shù)是由1×2元件形成的,所以,每個(gè)樹(shù)有一個(gè)輸入端口,它是由樹(shù)根處的1×2元件形成的,且它有許多對(duì)應(yīng)于樹(shù)葉的輸出端口,輸出端口是由輸出1×2元件形成的;(3)其中每個(gè)奇數(shù)層樹(shù)是由2×1元件形成的,所以,每個(gè)樹(shù)是倒置的,因此有一個(gè)對(duì)應(yīng)于根的輸出端口和多個(gè)對(duì)應(yīng)于葉的輸入端口。輸入級(jí)是由m×p開(kāi)關(guān)組成的,它包括第一層二進(jìn)制樹(shù)和第二層二進(jìn)制樹(shù),第一層中每個(gè)樹(shù)有它連接到N個(gè)入口中不同一個(gè)入口的輸入端口,并有連接到第二層樹(shù)中不同一個(gè)樹(shù)的每個(gè)輸出端口,第二層樹(shù)的每個(gè)輸出端口連接到中心級(jí)中不同的一個(gè)樹(shù)。中心級(jí)是由 開(kāi)關(guān)組成的,它包括第三層和第四層二進(jìn)制樹(shù),第三層中每個(gè)樹(shù)有連接到第四層樹(shù)中不同一個(gè)樹(shù)的每個(gè)輸出端口,第四層樹(shù)中每個(gè)輸出端口連接到輸出級(jí)中不同的一個(gè)樹(shù)。輸出級(jí)是由p×m開(kāi)關(guān)組成的,它包括第五層和第六層二進(jìn)制樹(shù),第五層中每個(gè)樹(shù)有連接到第六層樹(shù)中不同一個(gè)樹(shù)的每個(gè)輸出端口,第六層樹(shù)中每個(gè)輸出端口連接到N個(gè)出口中不同的一個(gè)出口。
以上布局的一個(gè)重要特征是,把結(jié)點(diǎn)兩側(cè)的樹(shù)根直接地連接在一起,就使相繼各級(jí)連接在一起。因此,利用較少數(shù)目的2×2元件代替結(jié)點(diǎn)附近的1×2元件和2×1元件,可以減小深度和元件數(shù)目。


在附圖中,圖1是利用Clos布局實(shí)現(xiàn)的N×N交叉互連開(kāi)關(guān)的方框圖。中心級(jí)的基本部件是n×n開(kāi)關(guān),其中n=N/m,其他兩級(jí)分別是m×(2m-1)開(kāi)關(guān)和(2m-1)×m開(kāi)關(guān)。
圖2a表示在兩級(jí)的連接處的第1級(jí)中每個(gè)2×1元件連接到另一級(jí)中的1×2元件。這兩個(gè)元件可以用圖2b所示的單個(gè)2×2元件代替,其代價(jià)是兩級(jí)之間的鏈路數(shù)目加倍。
圖3a表示鏈路連接的兩個(gè)交叉布局的三維視圖。圖3b表示二進(jìn)制樹(shù)之間的交叉互連是如何用簡(jiǎn)單的m×m元件代替,例如,其中m=2,3,和4。
圖4表示把第2級(jí)m=8和第3級(jí) 的兩個(gè)樹(shù)連接在一起得到的布局。該布局的第一部分是兩個(gè)樹(shù)對(duì)稱(chēng)的m×m布局,它可以用2×2元件的相當(dāng)基線(xiàn)布局代替。
圖5表示現(xiàn)有技術(shù)的2×2交叉布局。
圖6是典型的N×M交叉布局的一般表示,它包括4個(gè)中心部件與輸入1×2元件和輸出2×1元件的組合。
圖7表示在N=4情況下典型的N×N交叉布局。
圖8是圖7中4×4交叉布局的三維表示。
圖9表示優(yōu)化的2×3交叉布局,適合于在僅有一個(gè)波導(dǎo)交叉的晶片上實(shí)現(xiàn)集成形式。
圖10表示經(jīng)典的交叉布局的方框圖。
圖11表示無(wú)阻塞的 布局,它包括二進(jìn)制樹(shù)輸入級(jí)與輸出級(jí)之間連接的中心級(jí) 部件。
圖12表示阻塞的N×N布局,它包括m×m開(kāi)關(guān)輸入級(jí)與輸出級(jí)之間連接的中心級(jí) 部件。
圖13表示利用p層實(shí)現(xiàn)的無(wú)阻塞N×N布局,每層是利用圖12中的阻塞布局實(shí)現(xiàn)的。
圖14a表示利用較小基本部件的m×(2m-1)單元的交叉結(jié)構(gòu)。遞歸地采用這種結(jié)構(gòu),利用對(duì)稱(chēng)的m×m部件和非對(duì)稱(chēng)的m/2×(m-1)部件的組合,實(shí)現(xiàn)m×(2m-1)布局,例如,圖14b和14c分別表示m=4和8的情況。在每種情況下,利用圖9的布局使波導(dǎo)交叉數(shù)目減至最小。
在以下的描述中,不同附圖中相同單元的命名代表相同的元件。此外,在元件的命名中,第一個(gè)數(shù)字代表該元件首次出現(xiàn)在該圖中(例如,102首次出現(xiàn)在圖1中)。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明的設(shè)備,公開(kāi)一種適合于大N的擴(kuò)展N×N交叉互連,利用低深度(低損耗)和低串音值實(shí)現(xiàn)高效率(元件數(shù)目少)。與經(jīng)典的交叉開(kāi)關(guān)布局比較,在基本不增加深度和串音的條件下,大大減小寬度和元件數(shù)目。在最簡(jiǎn)單的情況下,該布局是利用三級(jí)實(shí)現(xiàn)的,每級(jí)包括兩層1×2開(kāi)關(guān)元件和2×1開(kāi)關(guān)元件的二進(jìn)制樹(shù)。該布局的重要特征是,把結(jié)點(diǎn)兩側(cè)的樹(shù)根直接地連接在一起,就使相繼各級(jí)連接在一起。因此,利用較少數(shù)目的2×2元件代替結(jié)點(diǎn)附近的1×2元件和2×1元件,可以大大減小總的深度。另一方面,這種技術(shù)增加了各級(jí)之間的鏈路數(shù)目,所以,它主要用于對(duì)深度(損耗)有嚴(yán)格要求的情況。在所有的情況下,新布局的特征是類(lèi)似于經(jīng)典交叉布局情況下的低串音和低深度值。具體地說(shuō),串音是2級(jí),它大致引起發(fā)射到每個(gè)輸出端口最多三個(gè)分量。
圖1是利用Clos布局實(shí)現(xiàn)的N×N交叉互連開(kāi)關(guān)的方框圖。中心級(jí)(第2級(jí))102中的基本部件是n×n開(kāi)關(guān),其中n=N/m,輸入級(jí)(第1級(jí))101和輸出級(jí)(第3級(jí))103中分別利用m×(2m-1)開(kāi)關(guān)和(2m-1)×m開(kāi)關(guān)。如圖2a中m=2所示,101至103的每一級(jí)中基本部件的構(gòu)成是利用二進(jìn)制樹(shù)的交叉布局。例如,第1級(jí)中部件201包括第一層202和第二層203;對(duì)于每個(gè)輸入端I1和I2,第一層202有單獨(dú)的輸入二進(jìn)制樹(shù);對(duì)于每個(gè)輸出端O1,O2,和O3,第二層203有單獨(dú)的輸出二進(jìn)制樹(shù)。輸入端I1二進(jìn)制樹(shù)包括1×2元件1和1×2元件2,而輸入端I2二進(jìn)制樹(shù)包括1×2元件3和1×2元件4。輸出端O1樹(shù)包括2×1元件5,輸出端O2樹(shù)包括2×1元件6,和輸出端O3樹(shù)包括2×1元件7。第2級(jí)有第一層204和第二層205,第3級(jí)也是如此(未畫(huà)出)。因此,圖1中的N×N交叉互連開(kāi)關(guān)是利用總數(shù)為6層二進(jìn)制樹(shù)實(shí)現(xiàn)的,其中第1級(jí),第2級(jí)和第3級(jí)中的每一級(jí)包括兩層二進(jìn)制樹(shù)。這兩層中的第一層是由1×2元件(例如,圖2a中的202,204)形成的,而第二層是由2×1元件(例如,圖2a中的203,205)形成的。在兩級(jí)的結(jié)點(diǎn)206處把對(duì)應(yīng)的元件連接在一起就把相繼各級(jí)連接在一起。這表示在圖2a中,其中在結(jié)點(diǎn)206處,第1級(jí)101中各列2×1元件是與第2級(jí)102中對(duì)應(yīng)的1×2元件成對(duì)的。在結(jié)點(diǎn)206處,每對(duì)2×1元件和1×2元件用單個(gè)2×2元件代替,例如,207,得到圖2b中所示的單列2×2元件。雖然在圖2b中沒(méi)有畫(huà)出,在圖1中N×N開(kāi)關(guān)的第2級(jí)(中心級(jí))102與第3級(jí)(輸出級(jí))103之間的結(jié)點(diǎn)處重復(fù)相同的過(guò)程。若各個(gè)結(jié)點(diǎn)按照這種方式連接,則形成的N×N開(kāi)關(guān)的總深度(損耗)在不顯著影響串音的條件下減小一半。人們往往希望在有最小波導(dǎo)交叉數(shù)目的平面晶片上以集成形式實(shí)現(xiàn)每個(gè)基本部件。于是,通過(guò)適當(dāng)?shù)匕才乓韵滤镜母鱾€(gè)樹(shù),得到輸入級(jí)101和輸出級(jí)103的最佳布局。最后,我們還確定使總的元件數(shù)目最少的輸入開(kāi)關(guān)和輸出開(kāi)關(guān)的最佳尺寸(圖1中的104和105)。最后的結(jié)果是具有以下性質(zhì)的N×N開(kāi)關(guān)布局。第一,元件數(shù)目和寬度明顯地低于經(jīng)典的交叉布局。的確,對(duì)于完全擴(kuò)展的無(wú)阻塞開(kāi)關(guān),它們不是顯著地大于最小值。第二,串音和深度相當(dāng)?shù)亟咏诮徊娌季值那闆r。第三,該結(jié)果在這樣的意義下是最佳的,在沒(méi)有顯著增加深度和元件數(shù)目的條件下,不能再進(jìn)一步減小串音和深度。
在以上的例子中,我們考慮m=2的最簡(jiǎn)單情況,但是,對(duì)于較大的m,可以得到相同的結(jié)果。我們利用交叉布局實(shí)現(xiàn)每個(gè)基本部件,并得到6層二進(jìn)制樹(shù)。參照?qǐng)D3a,其中畫(huà)出N=32,m=4的開(kāi)關(guān)布局中第1級(jí)的基本部件301和第2級(jí)的基本部件302。第一層和第二層形成第1級(jí),它們分別是用1×(2m-1)樹(shù)和m×1樹(shù)構(gòu)成的。類(lèi)似地,最后一級(jí)只是第1級(jí)的鏡像。注意到,第1級(jí)與第2級(jí)之間的每個(gè)連接是利用鏈路304實(shí)現(xiàn)的,該鏈路把位于結(jié)點(diǎn)305兩側(cè)的兩個(gè)樹(shù)根直接地連接在一起。因此,如圖3a所示,每個(gè)m×1樹(shù)通過(guò)不同的鏈路304連接到1×n樹(shù)。注意到,第1級(jí)中部件301的第七個(gè),最后一個(gè),m×1樹(shù)通過(guò)鏈路306連接到第2級(jí)中第七部件的第一個(gè)1×n樹(shù),未畫(huà)出。注意到,中心級(jí)中第一部件302的第八個(gè)1×n樹(shù)通過(guò)鏈路307連接到第1級(jí)中第八部件的第一個(gè)m×1樹(shù),未畫(huà)出。這是因?yàn)樵谖覀僋=32和m=4的典型開(kāi)關(guān)布局中,第1級(jí)包括N/m個(gè)(即,8個(gè))部件,每個(gè)部件有2m-1個(gè)或7個(gè)輸出端,第2級(jí)包括2m-1個(gè)(即,7個(gè))部件,每個(gè)部件有N/m個(gè)或8個(gè)輸入端。
注意在圖3a中,m×1樹(shù)與1×n樹(shù)中對(duì)應(yīng)的匹配部分一起形成對(duì)稱(chēng)的m×m布局。這種布局僅僅被一個(gè)信號(hào)遍歷,所以,通過(guò)用圖3b中所示2×2元件相當(dāng)?shù)膍×m布局代替它,可以大大減小它的深度,其中m和n分別是,m=2,3,4,8和 。參照?qǐng)D4,新的布局稱(chēng)之為基線(xiàn)布局,每個(gè)由logm列 個(gè)元件組成。所以,利用新的布局,深度從2logm減小到logm,元件數(shù)目從2(m-1)變化到 。其中深度定義為信號(hào)從開(kāi)關(guān)布局的輸入端遍歷輸出端的開(kāi)關(guān)元件數(shù)目。若對(duì)損耗(深度)有嚴(yán)格的要求,則新的布局顯然是有利的。另一方面,我們把兩級(jí)之間互連的數(shù)目增加到m倍,所以,若總的損耗不是重要的,則該技術(shù)未必是有利的。注意,對(duì)于m>2,我們采用以上的技術(shù)用相同尺寸的基線(xiàn)布局代替整個(gè)m×m布局。很清楚,利用較小的基線(xiàn)布局,為的是僅僅改變m×m布局的中心部分,實(shí)現(xiàn)較小的深度減小,要求較少地增加互連數(shù)目。例如,取代布局313,我們只是利用m=4的2×2布局311,因此在沒(méi)有增加太多互連數(shù)目的情況下,得到較小的深度或損耗減小。因此,取決于開(kāi)關(guān)的尺寸以及深度與互連數(shù)目之間的相對(duì)重要性,可以利用各種尺寸的基線(xiàn)布局。相同的以上考慮也適用于最后兩級(jí)之間的結(jié)點(diǎn),即,開(kāi)關(guān)布局中第2級(jí)與第3級(jí)之間的結(jié)點(diǎn)。
注意到,此處考慮的布局是充分地?cái)U(kuò)展的。即,1×2,2×1,2×2開(kāi)關(guān)元件中沒(méi)有出現(xiàn)多于一個(gè)信號(hào)。沒(méi)有這個(gè)條件,兩個(gè)信號(hào)遍歷2×2元件會(huì)給每個(gè)信號(hào)添加小的串音分量,其幅度X是由該元件的消光比確定。另一方面,此處每個(gè)元件最多被一個(gè)指定信號(hào)遍歷,因此,每個(gè)串音分量在X中是2級(jí)或高于2級(jí)。
1.交叉布局在最簡(jiǎn)單的情況下,現(xiàn)有技術(shù)N=2的對(duì)稱(chēng)交叉布局包括如圖5所示的4個(gè)元件。圖5中每個(gè)開(kāi)關(guān)元件,或在這個(gè)申請(qǐng)的其他圖中,可以設(shè)置成它的一種主要狀態(tài),直行狀態(tài)301或交叉狀態(tài)302。注意到,圖5中或其他圖中的每個(gè)1×2元件和2×1元件的狀態(tài)是受所加控制信號(hào)C單獨(dú)的控制。圖6所示是用于構(gòu)造較大的非對(duì)稱(chēng)N×M交叉布局的一般布局,其中M>N。選取N=M,圖6的布局可用于較大的對(duì)稱(chēng)N×N交叉布局。具體地說(shuō),圖7中是N=4的布局。這個(gè)布局僅包括兩組二進(jìn)制樹(shù),如圖8所示的三維表示。在非對(duì)稱(chēng)的N×M情況下可以得到類(lèi)似的布局。于是,元件總數(shù)為2NM-N-M,總的深度是logN+logM,其中每項(xiàng)四舍五入到下一個(gè)最大的整數(shù)。以上的布局是非常誘人的,如以下所討論的,因?yàn)樗鼈冇凶钚〉纳疃群妥畹偷拇簟A硪环矫?,一個(gè)不可取的特征是,在N=M很大的情況下,元件數(shù)目很大。于是,利用圖1所示的Clos結(jié)構(gòu),必須減小N很大情況下的元件數(shù)目。
例如,利用圖8所示二進(jìn)制樹(shù)的交叉結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)這種布局的每個(gè)基本部件。具體地說(shuō),利用輸入級(jí)中這種結(jié)構(gòu),我們發(fā)現(xiàn),每個(gè)m×(2m-1)輸入開(kāi)關(guān)要求總數(shù)為Q=2m(2m-1)-3m+1的元件,和總深度是2logm+1,相同的結(jié)果可適用于輸出級(jí)中每個(gè)(2m-1)×m開(kāi)關(guān)。通常,我們希望在一個(gè)晶片上以集成形式實(shí)現(xiàn)每種開(kāi)關(guān)。于是,重要的是實(shí)現(xiàn)具有最少波導(dǎo)交叉數(shù)目的m×(2m-1)開(kāi)關(guān)和(2m-1)×m開(kāi)關(guān),以便簡(jiǎn)化集成形式的制作方法。我發(fā)現(xiàn)這個(gè)條件是在圖9中m=2情況的2×3布局中實(shí)現(xiàn)的,該布局包括7個(gè)元件,其中僅有一個(gè)波導(dǎo)交叉601。此外,利用圖9中非對(duì)稱(chēng)開(kāi)關(guān)與圖7中對(duì)稱(chēng)開(kāi)關(guān)的組合,我們可以實(shí)現(xiàn)較大m的開(kāi)關(guān)。
2.廣義CLOS布局圖1中的Clos結(jié)構(gòu)要求中心級(jí)為 部件和其他兩級(jí)為(2m-1)×m部件。所以,若Q是每個(gè)(2m-1)×m部件中的元件數(shù)目,則我們得到如下的遞歸公式PN=(m-1)PN/m+2NmQ----(1)]]>由于布局是對(duì)稱(chēng)的,輸出級(jí)是輸入級(jí)的鏡像,我們只需要考慮輸入級(jí)。對(duì)于每個(gè)基本部件,利用二進(jìn)制樹(shù)的交叉布局,我們發(fā)現(xiàn),PN/m=2Nm(Nm-1)]]>和Q=2m(2m-1)-3m+1,得到PN=(2m-1)N(2Nm2+4m-1m)-2N,]]>DN=2(logN+logm+1)分別給出這個(gè)完整布局的元件數(shù)目和深度。
其次,我們把這三級(jí)結(jié)合在一起,得到由1×2開(kāi)關(guān)元件或2×1開(kāi)關(guān)元件形成的6層樹(shù)。參照?qǐng)D3a,第一層和第二層形成第1級(jí)301,它們分別是由1×m樹(shù)和(2m-1)×1樹(shù)組成的。第三層和第四層形成第2級(jí)305,它們是由1×n樹(shù)和n×1樹(shù)組成的,其中 。類(lèi)似地,最后一級(jí)只是第1級(jí)的鏡像。如上面所指出的,這種布局的重要性質(zhì)是,直接地把結(jié)點(diǎn)305兩側(cè)的樹(shù)根連接在一起,就使第1級(jí)和第2級(jí)結(jié)合在一起。因此,結(jié)點(diǎn)305處連接在一起的每對(duì)樹(shù)形成對(duì)稱(chēng)的m×m布局,它包括與第3級(jí)中1×n輸入樹(shù)309的最初1×m部分組合的第2級(jí)中m×1輸出樹(shù)308。這種布局僅僅被一個(gè)信號(hào)遍歷,所以,利用圖4所示相當(dāng)?shù)?×2元件布局,可以減小它的深度。這種新的布局稱(chēng)之為基線(xiàn)網(wǎng)。它相當(dāng)于原先的布局,因?yàn)橥ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)剡x取2×2元件的設(shè)置,輸入信號(hào)可以轉(zhuǎn)移到任何的輸出端口。它的主要優(yōu)點(diǎn)是得到最小的深度。的確,與原先的布局比較,深度從2logm減小到logm,元件數(shù)目從2(m-1)變化到 。若對(duì)損耗(深度)有嚴(yán)格的要求,則新的布局顯然是有利的。另一方面,我們把兩級(jí)之間的互連數(shù)目增加到m倍。例如,對(duì)于m=2,圖2a的101級(jí)中基本部件的每個(gè)連接210是用兩個(gè)連接211代替的,如圖2b所示。所以,若總的損耗并不重要,則該技術(shù)未必是有利的。相同的考慮也適用于最后兩級(jí)的結(jié)點(diǎn)。利用以上的技術(shù),最后的結(jié)果是,這個(gè)完整布局的元件數(shù)目和深度分別減小到PN=(2m-1)N(2Nm2+logm)-2N,]]>DN=2(logN+1)現(xiàn)在的深度已接近于擴(kuò)展布局的最小值2logN。
其次,通過(guò)合適地選取m,我們把元件數(shù)目減至最小,對(duì)于N=64,128,在m=4的情況下,PN=4352,DN=14在m=8的情況下,PN=13184,DN=16與利用圖7和8中2(N2-N)個(gè)元件的單個(gè)交叉布局所要求的數(shù)值8064和32512比較,現(xiàn)在的元件數(shù)目是大大地減小了。新的數(shù)值相當(dāng)?shù)亟咏谧钚≈担诔浞謹(jǐn)U展的布局中,這兩個(gè)最小值分別為3600和11000。深度和串音也接近于最小值。通過(guò)優(yōu)化控制算法,我們可以證明,每個(gè)部件對(duì)(每個(gè)信號(hào))的貢獻(xiàn)大致為一個(gè)2級(jí)串音分量。
現(xiàn)在,可以把這種布局按照如下推廣??梢园袾×N交叉布局按照N=M的圖6分解成包括中心單元601的布局,該中心單元包括與輸入二進(jìn)制樹(shù)602和輸出二進(jìn)制樹(shù)603組合的4個(gè)N/2×N/2中心部件。很清楚,對(duì)于中心單元601的每個(gè)部件,可以實(shí)行類(lèi)似的分解,我們可以證明,對(duì)N×N布局重復(fù)應(yīng)用這種分解,在s次之后,產(chǎn)生包括輸入二進(jìn)制樹(shù)和輸出二進(jìn)制樹(shù)的中心級(jí)布局,它們連接到 部件,其中r=2s。如圖11所示,這種過(guò)程可以應(yīng)用于 布局,于是我們得到r=m情況下 部件的布局。這種過(guò)程顯然可應(yīng)用于圖1中的每個(gè)中心部件106。注意到,中心部件106分解成分別包括1×m樹(shù)的輸入級(jí)1101和m×1樹(shù)的輸出級(jí)1102,以及包括總數(shù)為m2中心部件的中心級(jí)1103。其次,我們把中心部件106的每個(gè)1×m樹(shù)1101與輸入級(jí)101中第二樹(shù)層的匹配m×1樹(shù)1104進(jìn)行組合以形成對(duì)稱(chēng)的m×m布局。類(lèi)似地,我們應(yīng)用相同的過(guò)程到中心部件輸入樹(shù)中每個(gè)m×1樹(shù)1102和輸出級(jí)103中第二樹(shù)層的匹配1×m樹(shù)1105以形成對(duì)稱(chēng)的m×m布局。例如,若m=4,則1×m樹(shù)是1×4樹(shù),而m×1樹(shù)是4×1樹(shù),如圖3b中313所示,組合1×4樹(shù)與4×1樹(shù)產(chǎn)生4×4元件。最后的結(jié)果是圖12中的N×N布局。注意到,沒(méi)有畫(huà)出輸入端1201的所有連接,也沒(méi)有畫(huà)出第2級(jí)1203與第3級(jí)1204之間以及輸出端1205的所有連接。在一般的情況下,第1級(jí)是利用m×m開(kāi)關(guān)構(gòu)成的,第2級(jí)是利用 部件構(gòu)成的,而輸出級(jí)是利用m×m開(kāi)關(guān)構(gòu)成的。圖12中的布局顯然是阻塞的,因?yàn)槊總€(gè)m×m僅能支持一條路徑。另一方面,這種布局的性質(zhì)是,輸入級(jí)中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)可以經(jīng)特定的 部件連接到輸出級(jí)中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)。由于這個(gè)性質(zhì),組合p≥2m-1個(gè)圖13所示的這種N×N布局可以得到無(wú)阻塞N×N開(kāi)關(guān)。最后的布局包括與輸入級(jí)1302中1×p二進(jìn)制樹(shù)和輸出級(jí)1303中p×1二進(jìn)制樹(shù)組合的p個(gè)中心層1301。假設(shè)圖1中的每個(gè)基本部件是利用交叉布局實(shí)現(xiàn)的,我們已導(dǎo)出這種布局。然而,這個(gè)條件在圖12和13中不必得到滿(mǎn)足。具體地說(shuō),每個(gè) 不必是交叉布局。此外,每個(gè)m×m不需要利用兩個(gè)樹(shù)的組合實(shí)現(xiàn)的,在這兩個(gè)樹(shù)之間只有一條鏈路(如圖3b和4所示)。具體地說(shuō),通過(guò)增加鏈路的數(shù)目,利用2×2元件的基線(xiàn)布局得到最小的深度。更一般地說(shuō),代替以上的兩種設(shè)計(jì),對(duì)于每個(gè)m×m布局可以利用中間設(shè)計(jì)。與圖10中經(jīng)典的交叉布局比較,以上N×N布局的重要共同特征是,利用大大減小元件的數(shù)目,實(shí)現(xiàn)它們低損耗(深度)值和低串音值。
注意到,在圖12中的特定情況下,每個(gè)m×m部件包括2×1元件m×1的二進(jìn)制樹(shù),它們連接到1×2元件的1×m二進(jìn)制樹(shù),且每個(gè) 開(kāi)關(guān)是1×2元件二進(jìn)制樹(shù)和2×1元件二進(jìn)制樹(shù)的交叉布局,圖13中的完整布局完全相當(dāng)于圖1中利用每個(gè)基本部件一個(gè)二進(jìn)制樹(shù)交叉布局得到的布局。所以,在此情況下,該布局有效地包括總數(shù)為6層二進(jìn)制樹(shù),如以上所指出的。
到此為止,我們假設(shè)圖13中有2m-1層,因?yàn)榭梢宰C明圖13中布局在廣義的無(wú)阻塞情況下所需要的最小層數(shù)。然而,在有冗余度的一般情況下,可以要求更大的數(shù)目p以增加可靠性。如以上所指出的,為了使該布局是無(wú)阻塞的,圖13中每個(gè) 必須是無(wú)阻塞的。以上假設(shè)從圖6中導(dǎo)出的布局,其優(yōu)點(diǎn)是它相同p層的模塊結(jié)構(gòu)。
我們舉出例子作為這一節(jié)的結(jié)論。在以上N×N布局中,利用每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)中的2×2元件使深度最小。然而,如從圖2a和2b中可以看出,這種技術(shù)增加相繼各級(jí)之間的鏈路數(shù)目(m=2時(shí)加倍)。在以下的例子中,我們假設(shè)大的N,并希望把各級(jí)之間的光纖連接數(shù)目減至最小。所以,我們不采用以上的技術(shù)。我們還把中心部件的數(shù)目從p=2m-1增加到p=2m,對(duì)于兩個(gè)端口之間的每個(gè)連接,保證總是可以有兩條不同的路徑可利用以增大冗余度。于是,對(duì)于N=128和m=8的情況,該布局包括32個(gè)8×16開(kāi)關(guān),隨后是16個(gè)16×16中心開(kāi)關(guān)?,F(xiàn)在元件的總數(shù)為15104,在以前情況下需要13664個(gè)元件。在中心級(jí)兩側(cè)的16×16光纖連接器總數(shù)為16個(gè)??偟纳疃葹?2,它相當(dāng)于損耗小于5dB,其中假設(shè)每列的損耗小于0.2dB。附加的損耗是由各種連接引起的。每個(gè)開(kāi)關(guān)需要一個(gè)連接。把輸入和輸出光纖連接包括在內(nèi),我們得到總數(shù)為7個(gè)連接。假設(shè)每個(gè)連接的損耗小于0.5dB,則總的損耗為8.5dB。
利用以下描述的簡(jiǎn)單算法,串音分量的總數(shù)(對(duì)于特定的輸出端口,在最差的情況下為2級(jí))是3個(gè),而不是交叉布局中產(chǎn)生的1個(gè)。在以上的例子中,深度是2logN+logm+1,而不是2logN;寬度是 ,而不是N2。深度是從前到后的開(kāi)關(guān)元件列數(shù),即,從入口到出口,如圖1中的D所示。寬度是從上到下的中心級(jí)中開(kāi)關(guān)元件數(shù)目,如圖2a中的W所示。
如以上所指出的,可能需要構(gòu)造有最小波導(dǎo)交叉數(shù)目的m×(2m-1)開(kāi)關(guān)。為了達(dá)到這個(gè)目的,利用圖14a的結(jié)構(gòu)是很方便的。通過(guò)遞歸地構(gòu)造這種結(jié)構(gòu),利用對(duì)稱(chēng)的部件和非對(duì)稱(chēng)的2×3部件,可以實(shí)現(xiàn)m×(2m-1)布局。在每種情況下,利用圖5中的2×2基本部件,圖9中的2×3基本部件,與圖7中的4×4基本部件的組合,把波導(dǎo)交叉數(shù)目減至最小。
串音圖10所示是典型的現(xiàn)有技術(shù)8×8交叉布局圖,其中僅畫(huà)出輸入端I1和輸出端O3,其他的輸入端和輸出端有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。一般的N×N交叉布局有N行和N列,形成正方形陣列或矩陣1001。我們把圖10中交叉布局的串音減至最小。這種布局是完全擴(kuò)展的,所以,每條串音路徑至少包括兩個(gè)阻塞元件,其傳輸系數(shù)近似為0。因此,由于每個(gè)串音分量的“級(jí)次”是由阻塞元件的數(shù)目確定的,其級(jí)次至少是2。具體地說(shuō),對(duì)于N=2,圖10中的布局簡(jiǎn)化成圖5中的布局,其特征是每個(gè)輸出端口只有一個(gè)串音分量。利用以下描述的簡(jiǎn)單算法,得到圖7中N=4的相同結(jié)果。更一般地說(shuō),對(duì)于大的N,特定端口接收2級(jí)串音分量的概率漸近地為0。以上布局的另一個(gè)特征是具有最小的深度,由于以上的性質(zhì),它在許多應(yīng)用中是最佳的布局。
N×N交叉布局(圖10中的類(lèi)型)的特征是總數(shù)為N2條路徑,它確定中心平面上N2個(gè)點(diǎn)的正方形陣列。每行對(duì)應(yīng)于特定的輸入端口,而每列對(duì)應(yīng)于特定的輸出端口。若所有的輸入信號(hào)是激活的,則該布局的特征是正好有N條激活路徑和N2-N條空閑路徑。每條空閑路徑貢獻(xiàn)一個(gè)串音分量。它的路徑是從一條激活路徑的特定元件到另一條激活路徑的特定元件。由于傳輸是在空閑路徑的兩端被阻塞的,串音的級(jí)次至少為2。此處定義的級(jí)次是無(wú)阻塞元件的總數(shù),對(duì)于空閑路徑其特征大致為零傳輸。注意到,每個(gè)輸出端口剛好接收N-1個(gè)串音分量,每個(gè)串音分量是由特定輸入信號(hào)和特定空閑路徑產(chǎn)生的。然而,一些空閑路徑包括多于兩個(gè)元件,所以,我們預(yù)期其中一些高于2級(jí)。的確,如以下所示,利用簡(jiǎn)單的算法,以上N-1個(gè)串音分量中至多一個(gè)分量是2級(jí)。
注意到,僅有2個(gè)元件的所有空閑路徑一定是2級(jí)。我們用α表示它。此處我們僅關(guān)心其余的空閑路徑,我們用γ表示它。我們的目的是,利用至少一個(gè)中間元件阻塞這些路徑,使其中許多空閑路徑高于2級(jí)。注意到,相鄰于中心平面的元件安排成各組中4個(gè)2×2部件。還包括相鄰于2×2部件的元件,我們得到圖7中所示的4×4部件。該算法僅涉及這些部件。
首先,考慮包括2×2開(kāi)關(guān)的中心級(jí)。每個(gè)開(kāi)關(guān)是由4個(gè)元件和4條路徑構(gòu)成的,如圖5和10所示。兩個(gè)元件是在中心平面的一側(cè),其余兩個(gè)元件是在中心平面的另一側(cè)。因此,4條路徑在該平面上形成4個(gè)點(diǎn)的陣列。此處,若兩條輸入路徑是空閑的,則我們用4個(gè)元件中的一個(gè)元件阻塞每條路徑。這可以利用兩種方法完成,相當(dāng)于我們此處的目的。在另一種情況下,若至少一條輸入路徑I1,I2是激活的,則設(shè)置開(kāi)關(guān)在它的一種主要狀態(tài),直行狀態(tài)或交叉狀態(tài)。于是,兩條路徑被阻塞,其余兩條路徑?jīng)]有阻塞。在此情況下,若輸入路徑都是激活的,則結(jié)果是兩條2級(jí)空閑路徑,我們用α表示。另一方面,若僅僅一條輸入路徑是激活的,則得到三條空閑路徑。其中兩條是阻塞的,它們的級(jí)次高于2級(jí),而另一條路徑是空閑的,但未被阻塞,我們用γ表示?,F(xiàn)在,α和γ的路徑總數(shù)剛好等于激活路徑的數(shù)目N。所以,我們得出結(jié)論,2級(jí)路徑的總數(shù)不大于N。我們還可以證明,以上的α和γ路徑有重要的性質(zhì),中心平面上的每行僅包括其中之的一,中心平面上的每列也是如此。所以,N條路徑是分離的。每個(gè)輸入信號(hào)對(duì)其中之一有貢獻(xiàn),而每個(gè)輸出端口接收其中之一。
其次,考慮路徑γ,其級(jí)次尚待確定。這條路徑通過(guò)特定的4×4部件,它包括那個(gè)4×4部件中的輸入元件和輸出元件。為了使該路徑的級(jí)次大于2,它至少必須包括5個(gè)元件。若這個(gè)條件得到滿(mǎn)足,則以上一個(gè)元件是中間空閑元件,利用這個(gè)元件阻塞該路徑,其級(jí)次至少變成3級(jí)。由于各條γ路徑都是分離的,這個(gè)過(guò)程可以應(yīng)用于所有這些路徑而不會(huì)發(fā)生沖突,最后的結(jié)果是,具有多于4個(gè)元件的所有γ路徑的級(jí)次都變成高于2級(jí)。注意到,對(duì)于N=4,所有空閑路徑至多包括4個(gè)元件。在此情況下,沒(méi)有一條γ路徑可以被阻塞,2級(jí)路徑的數(shù)目剛好等于4。另一方面,對(duì)于大的N,我們發(fā)現(xiàn),特定輸出端口接收2級(jí)串音分量的概率為1N-1+(2N-2)2]]>其中第一項(xiàng)是附加信號(hào)通過(guò)特定2×2部件的概率 ,其中輸出信號(hào)利用這個(gè)部件。
重要的結(jié)論是,對(duì)于經(jīng)典的交叉布局,串音基本上與N無(wú)關(guān)。它完全是由中心部件產(chǎn)生的1級(jí)近似,所以,僅要求這些部件有大的消光比。
附錄參考文獻(xiàn)[1] Alferness,R.C.,“Guided-wave Devices for Optical Communications,” IEEE J.
Quantum Electron.,Vol.QE-17,pp.946-957,1981.[2] Padmanabhan,K.,and Netravali,A.,“Dilated Networks for Photonic Switching,”IEEE Transactions on Communications,Vol.COM-35,No.12,pp.1357-1365,December 1987.[3] Ramaswami,R.and Sivarajan,K.N.,“Optical NetworksA PracticalPerspective,” San Francisco,CA;Morgan Kaufmann,1998.[4] Benes,V.E.and Kurshan,R.P.,“Wide-Sense Nonblocking Network Made ofSquare Switches”,Electronic Letters,Vol.17,No 19,p.697,September 1981,[5] Spanke,R.A.,“Architectures for Guided-wave Optical Ioptical Space SwitchingSystems,”IEEE Communications Magazine,25(5),pp. 42-48,May 1987.[6] Nishi,T.,Yamamoto,T.,and Kuroyanagi,S.,“A Polarization-Controlled Free-Space Photonic Switch Based on a PI-Loss Switch,” IEEE Photon.Technol. Lett.,Vol.6,No.9,pp.1104-1106,September 1993.[7] Kondo,M.,Takado,N,Komatsu,K.,and Ohta,Y.,“32 Switch ElementsIntegrated Low Crosstalk LiNbO3 4×4 Optical Matrix Switch,” IOOC-ECOC 85,Venice,pp.361-364,1985.[8] Goh,T.,Himeno,A.,Okuno,M.,Takahashi,H.,and Hattori,K.,“High-ExtinctionRatio and Low Loss Silica-Based 8×8 Thermooptic Matrix Switch,” IEEEPhoton.Technol.Lett.,Vol.10,No.3,pp.358-360,March 1998.[9] Hamamoto,H.,Anan,T.,Komatsu,K.,Sugimoto,M.,and Mito,I.,“First 8×8Semiconductor Optical Matrix Switches Using GaAs/AlGaAs Electro-opticGuided-wave Directional Couplers,” Electron. Lett.,vol.28,pp.441-443,1992.[10] Granestrand,P.,Lagerstrom,B.,Svensson,P.,Olofsson,H.,F(xiàn)alk,J.E.,and Stoltz,B.,“Pigtailed Tree-structured 8×8 LiNbO3Switch Matrix with 112 DigitalOptical Switches,” IEEE Photon. Technol. Lett.,Vol.6,pp.71-73,1994.[11] Murphy,E.J.,Murphy,T.O.,Ambrose,A.F.,Irvin,R.W.,Lee,B.H.,Peng,P.,Richards,G.W.,and Yorinks,A.,“16×16 Strictly Nonblocking Guided-waveOptical Switching System,” J/Lightwave Technol.,Vol.10,pp.810-812,1998.
權(quán)利要求
1.一種N×N無(wú)阻塞光開(kāi)關(guān),用于提供N個(gè)入口中任何一個(gè)入口與N個(gè)出口中任何一個(gè)出口之間的連接,其中N是整數(shù),該N×N開(kāi)關(guān)包括整數(shù)p個(gè)層,每層是由不同的N×N布局形成的;整數(shù)N個(gè)1×p輸入空間開(kāi)關(guān),N個(gè)輸入空間開(kāi)關(guān)中每個(gè)開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸入端連接到N個(gè)入口中不同的一個(gè)入口,且每個(gè)輸入空間開(kāi)關(guān)連接到所有各層;整數(shù)N個(gè)p×1輸出空間開(kāi)關(guān),N個(gè)輸出空間開(kāi)關(guān)中每個(gè)開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸出端連接到N個(gè)出口中不同的一個(gè)出口,且每個(gè)輸出空間開(kāi)關(guān)連接到所有各層;每層是由三級(jí)組成的,其中第1級(jí)和第3級(jí)是由m×m開(kāi)關(guān)組成的,而第2級(jí)是由 無(wú)阻塞開(kāi)關(guān)組成的;每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)能夠從它的m輸入端口中任何一個(gè)端口到它的m輸出端口中任何一個(gè)端口之間至少形成一條路徑,且第1級(jí)中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)經(jīng)第2級(jí)中一個(gè)特定開(kāi)關(guān)連接到第3級(jí)中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān);和層數(shù)p滿(mǎn)足p≥2m-1。
2.按照權(quán)利要求1的N×N開(kāi)關(guān),其中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)包括2×1元件的m×1二進(jìn)制樹(shù),它們連接到1×2元件的1×m二進(jìn)制樹(shù)。
3.按照權(quán)利要求1的N×N開(kāi)關(guān),其中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)包括 個(gè)2×2元件,每個(gè)安排成logm列 元件。
4.按照權(quán)利要求1的N×N開(kāi)關(guān),其中每個(gè) 開(kāi)關(guān)是1×2元件和2×1元件的二進(jìn)制樹(shù)的交叉布局。
5.按照權(quán)利要求1的N×N開(kāi)關(guān),其中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)包括2×1元件的m×1二進(jìn)制樹(shù),它們連接到1×2元件的1×m二進(jìn)制樹(shù),且其中每個(gè) 開(kāi)關(guān)是1×2元件和2×1元件的二進(jìn)制樹(shù)的交叉布局。
6.按照權(quán)利要求1的N×N開(kāi)關(guān),其中每個(gè)m×m開(kāi)關(guān)和每個(gè) 開(kāi)關(guān)是2×1元件和1×2元件的兩層二進(jìn)制樹(shù)的交叉布局,且完整的布局包括總數(shù)為6層二進(jìn)制樹(shù),其中第一層和第二層形成第1級(jí)m×p開(kāi)關(guān),第三層和第四層形成第2級(jí) 開(kāi)關(guān),和第五層和第六層形成第3級(jí)p×m開(kāi)關(guān)。
7.一種N×N無(wú)阻塞光開(kāi)關(guān),用于提供N個(gè)入口中任何一個(gè)入口與N個(gè)出口中任何一個(gè)出口之間的連接,其中N是整數(shù),該N×N開(kāi)關(guān)包括第三級(jí)分別包括m×p開(kāi)關(guān), 開(kāi)關(guān),和p×m開(kāi)關(guān),其中m是N的整數(shù)除數(shù),而p是滿(mǎn)足p≥2m-1的整數(shù);每級(jí)包括兩層1×2元件或2×1元件形成的樹(shù);N×N開(kāi)關(guān)包括總數(shù)為6層樹(shù);每個(gè)偶數(shù)層樹(shù)是由1×2元件形成的,因此,每個(gè)樹(shù)有一個(gè)輸入端口,它是由樹(shù)根處的1×2元件形成的,且有對(duì)應(yīng)于樹(shù)葉的1×2元件形成的許多輸出端口;每個(gè)奇數(shù)層樹(shù)是由2×1元件形成的,因此,每個(gè)樹(shù)有對(duì)應(yīng)于樹(shù)根的一個(gè)輸出端口和有對(duì)應(yīng)于樹(shù)葉的許多輸入端口;輸入級(jí)包括m×p開(kāi)關(guān),它包括第一層和第二層二進(jìn)制樹(shù),第一層中每個(gè)樹(shù)有連接到N個(gè)入口中不同一個(gè)入口的輸入端口和有連接到第二層樹(shù)中不同樹(shù)的每個(gè)輸出端口,第二層樹(shù)中每個(gè)輸出端口連接到中心級(jí)中不同的一個(gè)樹(shù);中心級(jí)包括 開(kāi)關(guān),它包括第三層和第四層二進(jìn)制樹(shù),第三層中每個(gè)樹(shù)有連接到第四層樹(shù)中不同一個(gè)樹(shù)的每個(gè)輸出端口,第四層樹(shù)中每個(gè)輸出端口連接到輸出級(jí)中不同的一個(gè)樹(shù);和輸出級(jí)包括p×m開(kāi)關(guān),它包括第五層和第六層二進(jìn)制樹(shù),第五層中每個(gè)樹(shù)有連接到第六層樹(shù)中不同一個(gè)樹(shù)的每個(gè)輸出端口,第六層樹(shù)中每個(gè)輸出端口連接到N個(gè)出口中不同的一個(gè)出口。
8.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中輸入級(jí)包括多個(gè)2×3開(kāi)關(guān)部件,每個(gè)開(kāi)關(guān)部件的特征是一個(gè)波導(dǎo)交叉。
9.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中輸出級(jí)包括多個(gè)3×2開(kāi)關(guān)部件,每個(gè)開(kāi)關(guān)部件的特征是一個(gè)波導(dǎo)交叉。
10.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中在輸入級(jí)與中心級(jí)之間以及中心級(jí)與輸出級(jí)之間的連接結(jié)點(diǎn)處,直接地連接到該連接結(jié)點(diǎn)處1×2開(kāi)關(guān)的每個(gè)2×1開(kāi)關(guān)組合是利用2×2開(kāi)關(guān)代替的。
11.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中m≥4和在輸入級(jí)與中心級(jí)之間以及中心級(jí)與輸出級(jí)之間的連接結(jié)點(diǎn)處,直接地連接到1×4開(kāi)關(guān)的每個(gè)4×1開(kāi)關(guān)組合是利用包括兩列2×2開(kāi)關(guān)的4×4開(kāi)關(guān)代替的。
12.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中m≥3和在輸入級(jí)與中心級(jí)之間以及中心級(jí)與輸出級(jí)之間的連接結(jié)點(diǎn)處,直接地連接到1×3開(kāi)關(guān)的每個(gè)3×1開(kāi)關(guān)組合是利用包括兩列開(kāi)關(guān)元件的3×3開(kāi)關(guān)代替的。
13.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中輸入級(jí)包括多個(gè),N/m個(gè),m×p輸入開(kāi)關(guān),每個(gè)m×p輸入開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸入端連接到N個(gè)入口中不同的一個(gè)入口,其中m是N的整數(shù)除數(shù),而p是滿(mǎn)足p≥2m-1的整數(shù);輸出級(jí)包括多個(gè),N/m個(gè),p×m輸出開(kāi)關(guān),每個(gè)p×m輸出開(kāi)關(guān)的每個(gè)輸出端連接到N個(gè)出口中不同的一個(gè)出口;和中心級(jí)包括多個(gè),p個(gè),N/m×N/m中心開(kāi)關(guān),其中每個(gè)N/m×N/m中心開(kāi)關(guān)的N/m個(gè)輸入端連接到不同的m×p輸入開(kāi)關(guān),且每個(gè)N/m×N/m中心開(kāi)關(guān)的N/m個(gè)輸出端連接到不同的p×m輸出開(kāi)關(guān)。
14.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中開(kāi)關(guān)深度是2logN+logm+1。
15.按照權(quán)利要求7的N×N開(kāi)關(guān),其中開(kāi)關(guān)寬度是 。
全文摘要
一種適合于大N的擴(kuò)展N×N光交叉互連開(kāi)關(guān),在不顯著增加深度(低損耗)和串音的條件下展示高的效率(元件數(shù)目少)。本發(fā)明包括6層1×2元件和2×1元件的二進(jìn)制樹(shù)。第一層和第二層形成輸入級(jí),第三層和第四層形成中心級(jí),第五層和第六層形成輸出級(jí)。在每個(gè)輸入級(jí),中心級(jí),和輸出級(jí)中,奇數(shù)層是由1×2元件的二進(jìn)制樹(shù)形成的,而偶數(shù)層是由2×1元件的二進(jìn)制樹(shù)形成的。每級(jí)是由1×2元件二進(jìn)制樹(shù)與2×1元件二進(jìn)制樹(shù)直接地結(jié)合在一起形成的。在一個(gè)實(shí)施例中,利用位于相鄰各級(jí)之間每個(gè)結(jié)點(diǎn)附近一個(gè)或多個(gè)2×2元件的對(duì)稱(chēng)布局,可以大大地減小深度。該布局的另一個(gè)特征是,利用Clos類(lèi)型結(jié)構(gòu)可以得到更小的深度。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1348270SQ01135418
公開(kāi)日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
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