一種光交換芯片性能的獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光交換芯片性能的獲取方法，通過用戶的光交換連接請(qǐng)求所確定的所有路由方式，確定出不同路由方式下組成光交換芯片中光開關(guān)的配置狀態(tài)，再根據(jù)行列交替路由的方式獲取到不同光開關(guān)配置狀態(tài)下的光交換芯片的性能。這樣的方法適合任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光交換芯片，且獲取方法簡(jiǎn)單，同時(shí)具有可擴(kuò)展、效率低以及簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種光交換芯片性能的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種光交換芯片性能的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信網(wǎng)絡(luò)已成為電信網(wǎng)、機(jī)算機(jī)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)乃至目前倍受關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)的重要支撐，其技術(shù)成果已滲透到諸多領(lǐng)域，不斷影響著人們的生活方式。光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展離不開光傳輸和光交換(處理)兩大核心技術(shù)。然而，目前普遍米用的“光一電一光”交換/處理方式難以與高速光纖傳輸相匹配，成為制約光纖信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。光子信息處理技術(shù)被認(rèn)為是解決這種“電子瓶頸”的有效手段，成為當(dāng)今世界范圍內(nèi)的前沿研究領(lǐng)域。
[0003]新一代的信息通信網(wǎng)絡(luò)逐漸向全光交換網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，光交換結(jié)構(gòu)作為全光交換網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，決定了網(wǎng)絡(luò)的光交換容量、功能和性能。采用光子集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光交換芯片已成為光信息處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，光開關(guān)結(jié)構(gòu)是組成光交換芯片的基本單元，目前報(bào)道的端口數(shù)最多的是基于硅隔離體一馬赫曾德干涉儀(SO1-MZI)的8X8光交換芯片。當(dāng)前，國(guó)際上正在采用CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)、制備基于SO1-MRR光開關(guān)單元的大規(guī)?？赏卣构饨粨Q芯片，可實(shí)現(xiàn)16X16端口的任意交換。其中，光交換芯片性能與光交換芯片拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、交換芯片工藝設(shè)計(jì)、以及交換芯片驅(qū)動(dòng)電路等密切相關(guān)，對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展應(yīng)用也起到了至關(guān)重要的作用。一個(gè)完整的光子交換集成芯片的設(shè)計(jì)、制備、模塊化封裝和測(cè)試需要很長(zhǎng)的時(shí)間，而且需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，采用計(jì)算或仿真光交換芯片性能的方法，可以大大縮短光子集成芯片的設(shè)計(jì)周期。
[0004]現(xiàn)有的光交換芯片性能的獲取方法是根據(jù)具體的光開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照信號(hào)傳輸?shù)穆窂?，采用傳輸矩陣的方法，一?jí)一級(jí)地進(jìn)行計(jì)算，因此該方法并不通用、可擴(kuò)展性差，且其計(jì)算規(guī)模將隨著開關(guān)規(guī)模的擴(kuò)大而極速地增大，當(dāng)開關(guān)規(guī)模變得非常大的時(shí)候，其計(jì)算過程將變得非常復(fù)雜，面對(duì)快速增長(zhǎng)的光通信技術(shù)，光開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和規(guī)模將時(shí)刻處于變動(dòng)之中，采用傳統(tǒng)的獲取方法并不能很好地對(duì)光交換芯片的性能進(jìn)行測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光交換芯片性能的獲取方法，通過行列交替路由的方式計(jì)算各個(gè)輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率，從而獲取到給定光開關(guān)配置狀態(tài)下的光交換芯片性能，具有可擴(kuò)展、效率低以及簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種光交換芯片性能的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007](I)、確定光開關(guān)的配置方式；
[0008]根據(jù)用戶的光交換連接請(qǐng)求所確定的所有路由方式，確定出不同路由方式下組成光交換芯片中光開關(guān)的配置狀態(tài)；[0009](2)、構(gòu)建光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈恚?br> [0010]根據(jù)第一種路由方式下的光開關(guān)配置狀態(tài)獲取光交換芯片各組成單元的光場(chǎng)傳輸矩陣信息，再結(jié)合光交換芯片內(nèi)各組成單元的連接信息構(gòu)建光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈?，其中光交換芯片組成單元包括光開關(guān)單元，交叉波導(dǎo)，以及實(shí)現(xiàn)光開關(guān)單元和交叉波導(dǎo)間連接的直連波導(dǎo)；
[0011](3)、計(jì)算各輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率；
[0012]根據(jù)光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈?，?jì)算出光交換芯片中各輸入端口對(duì)應(yīng)的輸出功率，即為各輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率；
[0013](4)、獲取光交換芯片的性能；
[0014]根據(jù)各個(gè)輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率信息，計(jì)算出各個(gè)輸入端口與對(duì)應(yīng)輸出端口間的插入損耗和串?dāng)_，從而獲取到該配置狀態(tài)下的光交換芯片性能；
[0015]在第一種路由方式下的光交換芯片性能獲取完成后，繼續(xù)獲取下一種路由方式的光交換芯片性能，并依次執(zhí)行第一種路由方式的相同處理，直到最后一種路由方式，從而獲取到各種路由方式下的光交換芯片性能。
[0016]其中所述的光交換芯片的性能包括:每個(gè)輸入輸出端口之間的插入損耗和輸出光信噪比(OSNR)，以及串?dāng)_等，其中，OSNR包括同頻輸入和異頻輸入。
[0017]進(jìn)一步地，所述的插入損耗和串?dāng)_的獲取方法為:將通常的傳輸矩陣計(jì)算方式轉(zhuǎn)化為行列交替路由的計(jì)算方式，從而計(jì)算出光交換芯片中輸入端口與對(duì)應(yīng)輸出端口間的插入損耗和串?dāng)_。
[0018]本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0019]本發(fā)明光交換芯片性能的獲取方法，通過用戶的光交換連接請(qǐng)求所確定的所有路由方式，確定出不同路由方式下組成光交換芯片中光開關(guān)的配置狀態(tài)，再根據(jù)行列交替路由的方式獲取到不同光開關(guān)配置狀態(tài)下的光交換芯片的性能。這樣的方法適合任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的光交換芯片，且獲取方法簡(jiǎn)單，同時(shí)具有可擴(kuò)展、效率低以及簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]同時(shí)，本發(fā)明光交換芯片性能的獲取方法還具有以下有益效果:
[0021](I)、本發(fā)明中將傳統(tǒng)的傳輸矩陣計(jì)算方式改為行列交替路由的方式，這樣不僅通用于各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌€具有可擴(kuò)展、效率低以及簡(jiǎn)單易行的性能；
[0022](2)、本發(fā)明用于光交換芯片的性能計(jì)算中，可為光交換芯片的光學(xué)或電學(xué)特性設(shè)計(jì)提供一種評(píng)估手段。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明光交換芯片性能的獲取方法的流程圖；
[0024]圖2是一種無阻塞式4X4光交換芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3是光交換芯片的拓?fù)湫畔D；
[0026]圖4是圖2所示光開關(guān)模塊的馬赫增德爾干涉儀形式的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0028]實(shí)施例
[0029]圖1是本發(fā)明光交換芯片性能的獲取方法的流程圖。
[0030]圖2是一種無阻塞式4X4光交換芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖3是光交換芯片的拓?fù)湫畔D。
[0032]本發(fā)明一種計(jì)算光交換芯片性能的方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0033](I)、確定光開關(guān)的配置方式；
[0034]根據(jù)用戶的光交換連接請(qǐng)求所確定的所有路由方式，確定出不同路由方式下組成光交換芯片中光開關(guān)的配置狀態(tài)；
[0035]本實(shí)施例中，如圖2所示，給出了一種無阻塞式4X4光交換芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括信號(hào)發(fā)送單元，光交換芯片單元和信號(hào)接收單元，其中，光交換芯片單元包括6個(gè)2 X 2光開關(guān)模塊、兩個(gè)交叉波導(dǎo)模塊，以及一些直連波導(dǎo)；
[0036]假如用戶發(fā)出的光交換連接請(qǐng)求是:實(shí)現(xiàn)發(fā)送端I到接收端1，發(fā)送端2到接收端2，發(fā)送端3到接收端3，發(fā)送端4到接收端4的交換。則根據(jù)路由算法,可能的路由方式有4種，即有4種不同的光開關(guān)配置狀態(tài)均滿足上述光交換連接請(qǐng)求，它們分別是:
[0037]路由1:6個(gè)2X2光開關(guān)模塊均處于阻斷狀態(tài)；
[0038]路由2:2X2光開關(guān)模塊I和5處于交叉狀態(tài)，其余光開關(guān)模塊均處于阻斷狀態(tài)；
[0039]路由3:2X2光開關(guān)模塊2和6處于交叉狀態(tài)，其余光開關(guān)模塊均處于阻斷狀態(tài)；
[0040]路由4:2X2光開關(guān)模塊3和4處于阻斷狀態(tài)，其余光開關(guān)模塊均處于交叉狀態(tài)；
[0041](2)、構(gòu)建光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈恚?br> [0042]根據(jù)第一種路由方式下的光開關(guān)配置狀態(tài)獲取光交換芯片各組成單元的光場(chǎng)傳輸矩陣信息，再結(jié)合光交換芯片內(nèi)各組成單元的連接信息構(gòu)建光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈?，其中光交換芯片組成單元包括光開關(guān)單元，交叉波導(dǎo)，以及實(shí)現(xiàn)光開關(guān)單元和交叉波導(dǎo)間連接的直連波導(dǎo)；
[0043]本實(shí)施例中，以路由4為例，確定出路由4方式下光開關(guān)的配置狀態(tài):2X2光開關(guān)模塊1，2，5和6處于交叉狀態(tài)，2X2光開關(guān)模塊3和4處于阻斷狀態(tài)；
[0044]光開關(guān)模塊的狀態(tài)確定之后其傳輸矩陣的信息也確定，直連波導(dǎo)和交叉波導(dǎo)的傳輸矩陣信息不隨路由方式的改變而改變，因此，綜合光交換芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和其中各組成單元的傳輸矩陣信息，構(gòu)建的路由4情況下的光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈砣鐖D3所示，
(I)行(I)列對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊I的傳輸矩陣，(2)行(2)列對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊2的傳輸矩陣，(3)行(3)列對(duì)應(yīng)的是交叉波導(dǎo)模塊I的傳輸矩陣，(4)行(4)列對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊3的傳輸矩陣，(5)行(5)列對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊4的傳輸矩陣，(6)行(6)列對(duì)應(yīng)的是交叉波導(dǎo)模塊2的傳輸矩陣，(7)行(7)列對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊5的傳輸矩陣，⑶行⑶列對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊6的傳輸矩陣；(3)行⑴列中的al3對(duì)應(yīng)的是2X2光開關(guān)模塊I的2輸出端口與交叉波導(dǎo)模塊I的I輸入端口間的直連波導(dǎo)，其它^ i ^ 8, I ^ j ^ 8)類似；同樣在路由方式1、2和3的情況下，也可按照相同的方法得到光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈恚?br> [0045](3)、計(jì)算各輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率；
[0046]根據(jù)光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈?，?jì)算出光交換芯片中各輸入端口對(duì)應(yīng)的輸出功率，即為各輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率；
[0047]本實(shí)施例中，以輸入端口 I為例，計(jì)算在路由方式4方式下對(duì)應(yīng)的組播光功率。表I中行列交替連接線段即為輸入端口 I的組播傳輸路徑。從圖3中可以看出，I端口的輸入光信號(hào)最終將從4個(gè)端口輸出，類似于單輸入到多輸出的組播傳輸形式，其中只有從輸出端口 I輸出的光信號(hào)是我們所希望的，其他均為串?dāng)_。4個(gè)輸出端口的輸出光功率可按照行列交替路由的方式計(jì)算。以圖3中的虛線段為例，按照行列交替路由的方法計(jì)算輸出端口的光信號(hào)，假如輸入端口 I的輸入光信號(hào)為Einl,則從⑴行⑴列單兀中輸出的光信號(hào)E11 = M11.Einl,從⑷行⑴列單元中輸出的光信號(hào)E41 = a14⑷行⑷列單元中輸出的光信號(hào)E44 = M41.Ε41，從(7)行(4)列單元中輸出的光信號(hào)E74 = a47.Ε44，從(7)行
(7)列單兀中輸出的光信號(hào)E77 = M71.E74, E77即為其中一個(gè)輸出端口的光信號(hào)；按照相同的方法，其他輸出端口的光信號(hào)也能得到。在得到輸入端口 I的組播光功率后，即可按照相同的方法計(jì)算輸入端口 2、3和4的組播光功率。同樣，在路由方式1、2和3的情況下，也可按照相同的方法計(jì)算各個(gè)輸入端口的組播光功率。
[0048](4)、獲取光交換芯片的性能；
[0049]根據(jù)各個(gè)輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率信息，計(jì)算出各個(gè)輸入端口與對(duì)應(yīng)輸出端口間的插入損耗和串?dāng)_，從而獲取到該配置狀態(tài)下的光交換芯片性能；
[0050]在第一種路由方式下的光交換芯片性能計(jì)算完成后，繼續(xù)計(jì)算下一種路由方式的光交換芯片性能，并依次執(zhí)行第一種路由方式的相同處理，直到最后一種路由方式，從而獲取到各種路由方式下的光交換芯片性能。
[0051]這樣，路由4配置狀態(tài)下光交換芯片的性能參數(shù)就獲取完成，采用同樣的方法，獲取到路由I?3方式下的光交換芯片性能。
[0052]圖4是圖2所示光開關(guān)模塊的馬赫增德爾干涉儀形式的結(jié)構(gòu)圖。
[0053]本實(shí)施例中，如圖4所示，AjP A1為輸入光信號(hào)為為44和、為馬赫增德爾干涉儀形式的光開關(guān)模塊交換過程中的光信號(hào)，A6和A7為輸出光信號(hào)。加電壓時(shí),2X2光開關(guān)處于阻斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)A0到A6, A1到A7的交換；不加電壓時(shí)，2 X 2光開關(guān)處于交叉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)A0到A7A1到A6的交換。因此通過改變馬赫增德爾干涉儀形式的光開關(guān)模塊上面一條臂的電壓，即可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸入光信號(hào)的選擇性輸出。
[0054]盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1.一種光交換芯片性能的獲取方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、確定光開關(guān)的配置方式； 根據(jù)用戶的光交換連接請(qǐng)求所確定的所有路由方式，確定出不同路由方式下組成光交換芯片中光開關(guān)的配置狀態(tài)； (2)、構(gòu)建光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈恚? 根據(jù)第一種路由方式下的光開關(guān)配置狀態(tài)獲取光交換芯片各組成單兀的光場(chǎng)傳輸矩陣信息，再結(jié)合光交換芯片內(nèi)各組成單元的連接信息構(gòu)建光交換芯片的拓?fù)湫畔⒈?，其中光交換芯片組成單元包括光開關(guān)單元，交叉波導(dǎo)，以及實(shí)現(xiàn)光開關(guān)單元和交叉波導(dǎo)間連接的直連波導(dǎo)； (3)、計(jì)算各輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率； 根據(jù)光交換芯片的拓?fù)浔恚?jì)算出光交換芯片中各輸入端口對(duì)應(yīng)的輸出功率，即為各輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率； (4)、獲取光交換芯片的性能； 根據(jù)各個(gè)輸入端口對(duì)應(yīng)的組播光功率信息，計(jì)算出各個(gè)輸入端口與對(duì)應(yīng)輸出端口間的插入損耗和串?dāng)_，從而獲取到該配置狀態(tài)下的光交換芯片性能； 在第一種路由方式下的光交換芯片性能獲取完成后，繼續(xù)獲取下一種路由方式的光交換芯片性能，并依次執(zhí)行第一種路由方式的相同處理，直到最后一種路由方式，從而獲取到各種路由方式下的光交換芯片性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光交換芯片性能的獲取方法，其特征在于，所述的光交換芯片的性能包括:每個(gè)輸入輸出端口之間的插入損耗和輸出光信噪比(OSNR)，以及串?dāng)_等，其中，OSNR包括同頻輸入和異頻輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光交換芯片性能的獲取方法，其特征在于，包括:所述輸入端口與對(duì)應(yīng)輸出端口間的插入損耗和串?dāng)_的獲取方法為:將通常的傳輸矩陣計(jì)算方式轉(zhuǎn)化為行列交替路由的計(jì)算方式，從而計(jì)算出光交換芯片中輸入端口與對(duì)應(yīng)輸出端口間的插入損耗和串?dāng)_。
【文檔編號(hào)】H04L12/931GK103986670SQ201410168179
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】武保劍, 張鴻潮, 邱昆, 廖明樂, 王利輝 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)