[发明专利]可容错的无阻塞片上光路由器

说明书

本发明公开了一种可容错的无阻塞片上光路由器，主要解决现有光片上网络中由于某些微环谐振器故障导致通信无法进行的问题。其包括5个输入端口、5个输出端口、11根光波导和34个微环谐振器；每根光波导分别与输入、输出端口连接，形成多个波导交叉点，这些微环谐振器分别设置在波导交叉点处、平行波导的中间处及输入、输出端口。通过光波导和微环谐振器的搭建，实现三种通信方式，分别是：直接通过光波导通信；使用微环谐振器在直接路径耦合通信；使用微环谐振器在备用路径耦合通信。本发明通过备用路径可在直接路径上的微环谐振器损坏时，启用备用路径恢复通信，进而增进了片上网络光路由器容错能力，可用于光片上网络的节点互连。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种无阻塞片上光路由器，可用于光片上网络的节点互连。

背景技术

在现有的光片上网络中，当微环谐振器发生故障时，路径会被重新计算，并不考虑含有故障微环谐振器的光路由器。但事实上故障往往仅发生在少数微环谐振器上。在网络层面，由于某些微环谐振器的功能故障而放弃整个光路由器，会导致路由跳数的不必要的增长和资源浪费。因此，可靠的光路由器越来越成为光片上通信领域的重中之重，对于光路由器的容错性能要求越来越高。

中国科学院半导体研究所申请的专利“基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器”(申请日：2012年5月9日，申请号：CN201210142673.1，公开号：CN102645706A)中公开了一种基于微环谐振器的五端口光学路由器。该光路由器的实施方式是：利用15个具有相同结构尺寸的微环谐振器作为光开关通过两种状态的动态切换，实现光学路由器五个端口的无阻塞通信。该光路由器存在的不足之处是：除了5个通信方向可以直接通过波导通信，其余15个通信方向间互联仅通过微环谐振器才能进行，一旦某个微环谐振器坏了，路由器中就会有两个方向无法继续通信，整个路由器会在计算恢复路径时被放弃，降低了路由器的利用率，网络可靠性低。

浙江大学申请的专利“基于微环谐振器的低损耗四端口非阻塞光学路由器”(申请日：2013年1月29日，申请号：CN201310039839.1，公开号：CN103091784A)中公开了一种基于微环谐振器的低损耗四端口非阻塞光学路由器。该光路由器的实施方式是：利用微环谐振器和波导构建一个4×4的无阻塞光路由器，通过交叉波导微环谐振器和平行波导微环谐振器的结合使用，减少路由器中交叉波导数目，降低损耗和串扰。该专利技术所公开的系统存在的不足之处是：当某一个普通微环损坏时，系统中便会有两个方向无法通信，当利用率高的第七微环谐振器损坏时，二端口到一端口，四端口到三端口均无法通信，路由器的性能会严重降低，同时也降低了网络可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种可容错的无阻塞片上光路由器，以保证通信可靠性，提高路由器利用率，提升网络性能。

本发明的具体思路是：利用波导和有源微环谐振器搭建可容错的无阻塞片上光路由器，通过控制单元根据切换要求打开和关闭微环谐振器，进行微环谐振器开状态、关状态的相互转换，实现选择性地调节光信号路径。由于微环谐振器损坏概率大，波导损坏的概率极小，因此在尽可能多的方向上直接通过波导连接，降低微环谐振器的数目，提高这些方向上的通信可靠性，其余方向上通过建立备用路径的方式，达到即使某一微环谐振器损坏，路由器也可以通过备用路径恢复通信的效果。

根据上述思路，本发明的可容错的无阻塞片上光路由器包括5个输入端口、5个输出端口、11根光波导和34个微环谐振器；每根光波导分别与输入、输出端口连接，形成多个波导交叉点；这些微环谐振器分别设置在波导交叉点处、平行波导的中间处及输入、输出端口。

作为优先，各个波导与各个输入输出端口的连接关系如下：

第一波导(W1)连接第一输入左端口(X10)和第三输出上端口(Y30)；

第二波导(W2)连接第一输入右端口(X11)和第五输出下端口(Y51)；