大规模光交叉连接器的模块化构造方法研究

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光交叉连接(Optical Cross-Connect,OXC)是波长路由光网络节点的核心部件之一,它的主要功能是执行光路交换。随着高清电视、云计算和在线游戏等高带宽业务的出现,网络带宽需求爆炸式增长,对OXC的规模提出了越来越高的要求。然而,传统OXC扩展性不足,具体表现为内部连线复杂,所需的光开关规模随OXC端口数增加而增加。为此,本文对大规模OXC的构造方法进行了研究,并提出了两种模块化的OXC结构。首先,本文研究用空分光开关(Optical Space Switch,OS)构造大规模OXC的方法。基于OS的OXC由个波长复用器、个波长解复用器和工作在不同波长上的一系列OS构成。构造方法主要分为两步。第一步,将工作在不同波长上的OS分解为一个由小规模OS互连而成的三级Clos网络;第二步,将不同Clos网络中相应的光纤链路合并成多芯光纤链路,使得合并后的多芯光纤链路和小规模OS形成了多个小规模的OXC模块。在模块化之后,大规模的OXC将由一系列小规模的OXC模块互连而成。本文通过实验验证了其功率代价等方面的指标能符合应用的需求。其次,本文研究了用波长选择开关(Wavelength Selective Switch,WSS)构造大规模OXC的方法。基于WSS的×OXC由个1×WSS和个×1 WSS互连构成。构造方法分为三步。第一步,将OXC中WSS之间的连线网络模块化;第二步,将WSS进行功能分解,具体来讲,根据第一步的连线模块化过程,将每个WSS用多个小规模WSS等价替换;第三步,将分解后的WSS和连线网络模块结合,构成一系列的小规模OXC。经过以上三个步骤,大规模的OXC变成了由一系列小规模OXC和小规模WSS互连而成的交换网络。我们进一步通过仿真软件评估了这种模块化OXC的误码率等性能。本文所提出的两种模块化OXC结构具有如下优点:(1)由小规模OXC模块互连而成,连线复杂度低,扩展性好;(2)具有无阻塞性,波长路由过程简单。
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