專利名稱：特別用于光信號的廣播信號交叉連接單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種特別適合于分組交換光通信網(wǎng)絡的空間廣播信號交叉連接單元。
背景技術：
光通信網(wǎng)絡包括節(jié)點。每個節(jié)點在其輸入端口接收來自其它節(jié)點的信號，并從其輸出端口向其它節(jié)點發(fā)送信號。因此，在輸入端口接收的每個信號從輸出端口被發(fā)送至另一個準備接收所述信號的節(jié)點。因而，在所接收的輸入信號與所發(fā)送的輸出信號之間一定存在著對應關系。也就是說，在某個端口接收的輸入信號一定會被適當?shù)匕l(fā)到正確的輸出端口。這就是信號交叉連接單元的功能。這全部是現(xiàn)有技術中已知的。每個節(jié)點的每個交叉連接單元將每個輸入信號傳遞到相關的輸出端口。
下面這種情況通常被證明是有益的，即將同一輸入信號廣播至多個輸出端口，也就是提供能夠提供與任何輸入信號相等同的多個輸出信號的交叉連接單元。所述類型的交叉連接單元被稱作廣播交叉連接單元。
下列論文中描述了廣播交叉連接單元“Design and implementation of a fully reconfigurable all-opticalcross-connect for high-capacity multi-wavelength transport network”，A.Jourdan et al.，IEEE Journal of Lightwave Technology，Vol.14，No.6，p.1198，June 1996，及“A 2.56 Tb/s throughput packet/cell-based optical switch fabricdemonstrator”，S.Araki et al.，ECOC’98，20-24 September，Madrid，Spain。
廣播交叉連接單元能夠在所述節(jié)點的每個輸出端口提供與每個輸入信號相等同的輸出信號，其中所述輸入信號被插入到所述節(jié)點的輸入中。
然而，廣播交叉連接單元向所有的輸出端口廣播信號，由于每個信號被分為與輸出端口的數(shù)目相等的多個信號，因此這引起了信號信息的嚴重損失。
此外，當不只一個端口關聯(lián)于相同的目的地節(jié)點時，所述節(jié)點因此不必多次接收相同的信號，此時，沒有必要將每個信號發(fā)送至所有的輸出端口。
文獻EP 0.852.437描述了光的空間和時間交換網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡將各自具有規(guī)定波長的輸入信號傳輸至一個或多個輸出節(jié)點而不必使用緩沖存儲器，即使兩個輸入信號要被送往相同的輸出節(jié)點。上述專利申請中所公開的結(jié)構(gòu)包括下列級包括分配器和波分復用器的分配器-復用器級、包括空間交換矩陣的空間交換級和包括波長選擇器的波長選擇級。所述類型的結(jié)構(gòu)有選擇地將輸入信號傳輸至多個輸出節(jié)點，而不是發(fā)送所述輸入信號至所有的輸出節(jié)點。
然而，上述結(jié)構(gòu)利用多路復用技術來實現(xiàn)交換，并且以在各個復用器輸入端口上插入不同波長的信號為先決條件。在輸入端口上插入波分復用信號意味著要有對所述信號進行解復用的在前步驟。
此外，在輸出上恢復具有規(guī)定波長的信號必須使用利用光學門的波長選擇器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種具有N個輸入端口和P個輸出端口的空間交叉連接單元，所述空間交叉連接單元包括廣播級和交換級，用來將輸入信號的廣播限制在某些相關輸出端口的范圍內(nèi)，從而防止輸入信號信息的損耗，并且使得能夠不依賴于任何頻譜的考慮因素，即不使用多路復用技術或波長選擇來進行輸入信號的空間廣播。
為此目的，本發(fā)明提出一種具有N個輸入端口和P個輸出端口的空間交叉連接單元，其包括-廣播級，其包括至多N個信號分配器，每個分配器具有一個輸入和C個輸出，其中C是P的整數(shù)因子并小于P，每個輸入與所述N個輸入端口的一個端口相連接，這樣所述N個分配器的每一個將在所述N個輸入端口的一個端口上所接收的信號分成在所述C個輸出端口上的C個信號，以及-空間交換級，其包括至多C個空間交換模塊，所述交叉連接單元的特征在于-所述C個空間交換模塊是無阻塞及非廣播的，并且-所述C個模塊的每一個都具有N個輸入和P/C個輸出，所述N個輸入與所述廣播級的N個輸出相連接，所述N個輸出的每一個都來自于一個不同的分配器，并且所述C個模塊的所述P/C個輸出的每一個都與所述P個輸出端口的一個相應的輸出端口相連接。
通過本發(fā)明，可以將信號的分配限制在相關信號的數(shù)目C之內(nèi)，數(shù)目C被稱為連通度。這就避免了由于信號的完全分配，即分成P個信號而導致的損失。
此外，本發(fā)明可用于任何形式的輸入信號，每個輸入信號被空間交換到輸出端口而與任何波長處理無關。于是，多路復用信號還可以被發(fā)送至不同的輸出端口而不必例如通過解復用所述信號來處理所述信號的波長。
而且，所述交叉連接單元在廣播級與交換級之間不使用任何多路復用的步驟。
交叉連接單元的一個實施例恰好包括N個廣播器和C個空間交換模塊。
所述C個模塊的每一個都有益地包括這樣的裝置，所述裝置用于將其N個輸入的每一個連接到其P/C個輸出的一個相應的輸出上。
在第一實施例中，所述C個交換模塊的每一個都是具有N個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣。
在第二實施例中，所述C個交換模塊的每一個都包括
-K個具有N/K個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣，其中K是N的整數(shù)因子；以及-P/C個具有K個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣，所述K個輸入的每一個與所述K個交換矩陣中的一個的一個相應的輸出相連接。
與在前的實施例相比，這相當大地減少了矩陣的規(guī)模，從而在很大程度上降低了成本。
在一個實施例中，所述C個交換模塊的至少一個包括-K個具有N/K個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣，其中K是N的整數(shù)因子；以及-P/C個具有K個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣，所述K個輸入的每一個都與所述K個交換矩陣中的一個的一個相應的輸出相連接。
因此，所述交叉連接單元可以是不完全裝備的，即某些交換模塊包含少于K個的交換矩陣或少于P/C個的交換矩陣。這樣就減少了制造和安裝的成本，省略的交換矩陣可以在需要時隨后被加上。
在一個變形中，輸入端口的數(shù)目N可以等于輸出端口的數(shù)目P。
在另一個變形中，K等于C。
所述交換級有益地利用基于LiNbO3的技術。所述技術產(chǎn)生非廣播交換矩陣，即一個輸入最多與一個輸出相連。目前，根據(jù)本發(fā)明，在分配器的級別上實現(xiàn)廣播的情況下，使用廣播交換矩陣是沒有益處的。因而，LiNbO3技術非常適合于本發(fā)明。
所述P/C個具有K個輸入和一個輸出的交換矩陣有益地是半導體光放大器(SOA)交換矩陣。
所述C個模塊的P/C個輸出端口的每個有益地后接一個放大器。盡管在輸入限制了輸入信號的分配，但是如果輸入信號在分配和交換的過程中遭受到損失，則放大器恢復輸入信號的質(zhì)量。出于同樣的原因，在所述N個分配器的N個輸入的每一個之前可以有一個放大器。
在優(yōu)選的實施例中，每個所述空間交換模塊包括-第一級，其包括保偏空間交換矩陣；并且
-第二級，其包括保偏半導體光放大器。
本發(fā)明還提出一種包括根據(jù)本發(fā)明的交叉連接單元的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括-至少一個多路復用器，用于對M個信號進行多路復用，所述M個信號具有M個不同波長(λi)1≤i≤M，其中M是小于或等于N的整數(shù)；-至少一個摻鉺光纖放大器(EDFA)，用于放大所述多路復用的信號；以及-至少一個解多路復用器，用于對所述多路復用的信號進行解多路復用以產(chǎn)生M個解多路復用的信號，所述M個解多路復用的信號被輸入到所述交叉連接單元的M個輸入端口。
因此，通過在多個輸入端口間共享所述放大器，本發(fā)明的交叉連接單元可以十分理想地使用EDFA，其中所述多個輸入端口適當?shù)貙⒕哂胁煌ㄩL的輸入信號進行分組。
通過下文中對本發(fā)明的實施例的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得更加明顯，其中該實施例是以說明性的且非限制性的例子的方式給出的。


-圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的空間交叉連接單元的第一實施例的結(jié)構(gòu)，-圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的空間交叉連接單元的第二實施例的結(jié)構(gòu)，-圖3描述了使用圖2的結(jié)構(gòu)的空間交叉連接單元，并且其具有相同數(shù)目的輸入和輸出端口，并且-圖4描述了使用圖1的結(jié)構(gòu)的空間交叉連接單元的一部分的一個實施例。
在所有的圖中，各項具有同樣的參考號碼。
具體實施例方式
圖1描述了空間交叉連接單元Z的結(jié)構(gòu)，所述空間交叉連接單元Z具有N個輸入端口(Ei)1≤i≤N、N個耦合器(Ai)1≤i≤N、N個輸入放大器DE、C個交換矩陣(Bi)1≤i≤C、P個輸出放大器Ds和P個輸出端口(Si)1≤i≤P。
所述N個輸入端口(Ei)1≤i≤N接收N個攜帶將被發(fā)送到輸出的信息的輸入信號。
所述N個耦合器(Ai)1≤i≤N的每一個都具有一個輸入，并且適合于通過廣播C個與輸入信號攜帶相同信息的信號來響應每個所接收的輸入信號。
所述C個交換矩陣(Bi)1≤i≤C是具有N個輸入和P/C個輸出的無阻塞空間交換矩陣，其中C是P的因子。于是，所述C個交換矩陣的每一個將其N個輸入的每一個電連接到其P/C個輸出中相應的一個上。
首先，輸入信號由放大器DE的一個進行放大。所述被放大的輸入信號被注入到N個耦合器(Ai)1≤i≤N的一個的輸入，并隨后被廣播到該耦合器的C個分別的輸出O1、...、OC，于是產(chǎn)生了C個信號。所述C個信號的每一個被注入到所述C個交換矩陣(Bi)1≤i≤C的一個的一個輸入，每個所述矩陣將所述C個信號的一個交換至其P/C個輸出的一個上。
隨后，所述放大器DS的一個對所述C個交換信號的每一個進行放大，并將其傳送至輸出端口(Si)1≤i≤P的一個端口。
于是，在所述C個輸出端口上得到了來自于同一個輸入信號的C個廣播信號。因此，為了將輸入信號的廣播范圍限制在C個相關輸出端口內(nèi)，而不是對所有的P個輸出端口進行廣播，所述交叉連接單元Z將一個信號廣播到C個輸出端口，其中C小于P。
所述交換矩陣可以使用基于LiNbO3的技術。
所述放大器DE和DS例如是半導體光放大器(SOA)。
在所述M個信號被注入到交叉連接單元之前，同樣可以使用未示出的摻鉺光纖放大器(EDFA)來用于具有M個不同波長(λi)1≤i≤M的M個信號的分組放大，其中M是小于或等于N的整數(shù)。因此，首先由未示出的多路復用器對所述M個信號進行分組。由EDFA放大所述多路復用的信號，并且由解多路復用器(未示出)對所述多路復用和放大的信號進行解復用以產(chǎn)生M個信號，接著，M個信號中的每一個進入所述交叉連接單元的M個輸入端口的一個。
圖2描述了空間交叉連接單元Z的結(jié)構(gòu)，其中，除了用C個交換模塊(B′i)1≤i≤C來代替所述C個交換矩陣(Bi)1≤i≤C之外，所述結(jié)構(gòu)與圖1中所示的類似。所述C個交換模塊(B′i)1≤i≤C的每一個都包括K個具有N/K個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣(Fi)1≤i≤K，其中K是N的整數(shù)因子，并且包括P/C個具有K個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣(Gi)1≤i≤P/C。
所述P/C個無阻塞交換矩陣(Gi)1≤i≤P/C的所述K個輸入的每一個與所述K個無阻塞交換矩陣(Fi)1≤i≤K的每一個的一個相應的輸出相連接。
所述交叉連接單元的操作與就圖1所描述的操作是相同的。
例如，所述無阻塞交換矩陣(Gi)1≤i≤P/C是半導體光放大器(SOA)交換矩陣，并且所述K個無阻塞交換矩陣(Fi)1≤i≤K是利用基于LiNbO3的技術的交換矩陣。
圖3描述了空間交叉連接單元Z，所述空間交叉連接單元Z使用具有16個輸入端口和16個輸出端口的圖2的結(jié)構(gòu)，其中整數(shù)K和C等于4。所述交叉連接單元Z具有16個輸入端口(Ei)1≤i≤N、16個耦合器(Ai)1≤i≤N、16個具有四個輸入和四個輸出的無阻塞交換矩陣(Fi)1≤i≤K、16個具有四個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣(Gi)1≤i≤P/C、以及16個輸出端口(Si)1≤i≤P。為了圖的清晰起見，沒有示出所述放大器。
交叉連接單元可以是不完整的，也就是說是可以是不完全裝備的。因此，由于制造和安裝成本的原因，可以考慮在其中安裝數(shù)量少于最大數(shù)量N的分配器或者數(shù)量少于最大數(shù)量C的交換模塊。同樣地，交換模塊也可以是不完全裝備的；因此，交換模塊可以包括少于K個的具有N/K個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣或者少于P/C個的具有K個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣?？梢栽谛枰獣r由用戶另外加上被省略的部分。
圖4示出了使用圖1的結(jié)構(gòu)的空間交叉連接單元的空間交換模塊B1、...、BC的一個具體實施例。例如，模塊B1包括-第一級，其包括K個具有P/C個輸入和P/C個輸出的空間交換矩陣M1、...、MK(其中K是N的整數(shù)因子)，所述輸入構(gòu)成了模塊B1的N個輸入端口；-第二級，其包括P/C組放大器，例如MQWSOA1，...，MQWSOAK組；所述放大器被用作由未示出的裝置所控制的光學門，并且每個組具有P/C個輸入，每個所述輸入與K個矩陣M1、...、MK中的一個的一個相應的輸出相耦合；并且-第三級，其包括P/C個頻譜多路復用器C1、...、CP/C，每個所述頻譜多路復用器具有K個輸入，所述K個輸入與例如MQWSOA1、...、MQWSOAK組的同一組放大器的K個輸出相連接，所述多路復用器的輸出構(gòu)成了模塊B1的輸出。
在一個有益的實施例中，所述矩陣M1、...、MK是利用鈮酸鋰(LiNbO3)的光電屬性的矩陣，例如出自于Lynx(Israel)公司的Packet.8×8矩陣，并且所述放大器MQWSOA1、...、MQWSOAK是多量子阱半導體光放大器，該放大器隨處可以購買到。
鈮酸鋰矩陣提供了非常好的性能，但是卻對偏振非常敏感。由于如果光信號的偏振平面不符合特定的平面，則所述鈮酸鋰矩陣就會引起光信號的衰減，因此，所述鈮酸鋰矩陣被描述為“保偏”的。因此，為了防止這種衰減，必須在輸入E1、...、EN到矩陣M1、...、MK之間使用保偏的光器件和光連接器。
所述多量子阱半導體光放大器MQWSOA1、...、MQWSOAK比不具有多量子阱的半導體光放大器提供更好的性能，但是其對光信號的偏振非常的敏感性。由于必需在所述放大器上游側(cè)使用保偏的光器件和光連接器，因此，所述多量子阱半導體光放大器的使用通常會導致超支。然而，在本發(fā)明的交叉連接單元的所述實施例中，由于鈮酸鋰矩陣M1、...、MK無論如何都必須在輸入E1、...、EN到矩陣M1、...、MK之間使用保偏光器件和光連接器，因此，可以使用多量子阱半導體光放大器而不會有太多的超支。
當然，本發(fā)明不限于所描述的實施例。特別地，可以使用其它技術用于交換矩陣和放大器。
并且，本發(fā)明的交叉連接單元同樣適用于分組交換和電路交換。
最后，任何裝置都可以由等同的裝置來替代而不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有N個輸入端口(Ei)和P個輸出端口(Si)的空間交叉連接單元(Z)，包括-廣播級，其包括至多N個信號分配器(Ai)，每個分配器具有一個輸入和C個輸出，其中C是P的整數(shù)因子并小于P，每個輸入與所述N個輸入端口(Ei)的一個端口相連接，這樣所述N個分配器(Ai)的每一個將在所述N個輸入端口的一個端口上所接收的信號分成在所述C個輸出端口上的C個信號，以及-空間交換級，其包括至多C個空間交換模塊(Bi，B′i)，所述交叉連接單元的特征在于-所述C個空間交換模塊(Bi，B′i)是無阻塞及非廣播的，并且-所述C個模塊(Bi，B′i)的每一個都具有N個輸入和P/C個輸出，所述N個輸入與所述廣播級的N個輸出相連接，所述N個輸出的每一個都來自于一個不同的分配器(Ai)，并且所述C個模塊(Bi，B′i)的所述P/C個輸出的每一個都與所述P個輸出端口(Si)的一個相應的輸出端口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，包括正好N個分配器(Ai)和C個模塊(Bi，B′i)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述C個模塊(Bi，B′i)的每一個都包括用于將其N個輸入的每一個連接到其P/C個輸出的一個的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述C個交換模塊(Bi，B′i)的每一個都是具有N個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣(Bi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述C個交換模塊(B′i)的每一個都包括-K個具有N/K個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣(Fi)，其中K是N的整數(shù)因子；并且-P/C個具有K個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣(Gi)，所述K個輸入的每一個與所述K個交換矩陣(Fi)中的一個的一個相應的輸出相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述C個交換模塊(B′i)中至少一個交換模塊包括-K個具有N/K個輸入和P/C個輸出的無阻塞交換矩陣(Fi)，其中K是N的整數(shù)因子；并且-P/C個具有K個輸入和一個輸出的無阻塞交換矩陣(Gi)，所述K個輸入的每一個與所述K個交換矩陣(Fi)中的一個的一個相應的輸出相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述P/C個交換矩陣(Gi)是半導體光放大器(SOA)交換矩陣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，輸入端口的所述數(shù)目N等于輸出端口的所述數(shù)目P。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的交叉連接單元(Z)，其特征在于，K等于C。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述交換級使用基于LiNbO3的技術。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，所述C個模塊(Bi，B′i)的所述P/C個輸出的每一個都后接一個放大器(Ds)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，在所述N個分配器的所述N個輸入的每一個之前有一個放大器(DE)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的交叉連接單元(Z)，其特征在于，每個所述空間交換模塊(Bi，B′i)包括-第一級，其包括保偏空間交換矩陣(M1、...、MK)；并且-第二級，其包括保偏半導體光放大器(MQWSOA1、...、MQWSOAK)。
14.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1到13中任何一個的交叉連接單元(Z)的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括-至少一個多路復用器，用于對M個信號進行多路復用，所述M個信號具有M個不同波長(λi)1≤i≤M，其中M是小于或等于N的整數(shù)；-至少一個摻鉺光纖放大器(EDFA)，用于放大所述多路復用的信號；以及-至少一個解多路復用器，用于對所述多路復用的信號進行解多路復用以產(chǎn)生M個解多路復用的信號，所述M個解多路復用的信號被輸入到所述交叉連接單元的M個輸入端口。
全文摘要
一種具有N個輸入和P個輸出的特別適合于分組交換光通信網(wǎng)絡的空間交叉連接單元。該交叉連接單元包括包含至多N個信號分配器的廣播級和包含至多C個空間交換模塊的空間交換級，其中，每個所述分配器具有一個輸入和C個輸出，其中C是P的整數(shù)因子并小于P，每個所述輸入與所述N個輸入端口的一個相連接，這樣所述N個分配器的每一個把在所述N個輸入端口的一個上所接收的信號分成在所述C個輸出的C個信號；所述C個模塊的每一個都具有N個輸入和P/C個輸出，所述N個輸入與所述廣播級的N個輸出相連接，所述N個輸出的每一個都來自于不同的分配器，并且所述C個模塊的所述P/C個輸出的每一個都與所述P個輸出端口的一個相應的端口相連接。
文檔編號H04Q11/00GK1643971SQ03806538
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月25日
發(fā)明者L·努瓦雷, D·佩南, A·茹爾當 申請人:阿爾卡特公司