[发明专利]光时隙交换设备和操作方法

说明书

本发明涉及光学系统，且更具体地说是涉及一种光时隙交换器(OTSI)和用于操作该OTSI以为数据帧的所有可能的时隙交换提供非阻塞路径。

以前已知的光时隙交换器可以被分成两个很不同的种类。在一个极端的是光纤密集1×n分束器/n×1合成器OTSI，称为无环结构，它可以从R.A.Thompson于1988年8月在IEEE JournalON SELECTED AREAS OF COMMUNICATIONS上发表的“Architecture with Improved Signal-to-Noise Ratio in PhotonicSystems with Fiber-Loop Delay Lines”的论文中得知。它被称为无环，是因为在获得延迟的过程中没有采用环或再循环。这种OTSI具有n个单独的光纤长度，最短的是一个时隙延迟且最长的是n个时隙。n条光纤的每一条的长度都比前一个较短的延迟长一个时隙，例如1，2，3...n-1，n。无环结构提供了用于N个时隙的帧的OTSI。对n＝16，对于帧整体保持OTSI，可能的最大帧将具有8个时隙，且总的光纤延迟将为136时隙。这种OTSI被显示为图1中的系统10。

在另一个极端的，是单级Thompson再进入存储环设计，它能够通过实现各个时隙的n个单独的延迟，而为N个时隙实现N个可能延迟内的任意个。大于一个时隙的延迟，是借助使时隙的信号在其相应的延迟光纤内循环的切换电路，来提供的。在使数据的第一个时隙延迟N-1个时隙并将其插入到帧的末端的最差的情况下，需要N个延迟。这种OTSI在图2中被显示为系统20，并在上述论文中得到了描述。

然而，这种Thompson再进入型OTSI 20具有显著的衰减和SNR限制，因为某些时隙的信号通过同一条延迟光纤和这些光纤的有关交换器元件而环行了多达N次。在各个循环中，特定时隙的光信号被延迟光纤所衰减，并经受了交换器元件的插入损耗。这些衰减和SNR限制，使这种OTSI结构被很多人认为是不实用的，即使它在所有的OTSI结构中采用了最少量的光纤。

因此，在技术上，需要具有少的光纤延迟但没有严重的衰减和交换器损耗的N时隙OTSI。N时隙OTSI支持0时隙与N-1时隙之间的所有延迟，并支持帧内的时隙的所有置换，包括所有N个时隙都被延迟N-1个时隙位置的最差情况。这意味着总的光纤长度必须能够同时存储N-1个时隙的信息，并能够提供N-1个时隙的最大延迟。另外，总的光纤延迟必须提供这样的合成，即该合成在没有任何两个时隙的信号同时要求同一延迟光纤的情况下传送在0和N-1个时隙之间的每一种可能的延迟。

本发明的一个目的是提供一种N时隙OTSI，它具有上述的所需特性并由总长度最小的光纤构成。

本发明的另一个目的，是提供一种N时隙OTSI，它由最小长度的光纤构成，且没有任何时隙的信号通过同一延迟光纤和相关的交换器元件再循环两次。

本发明的再一个目的，是提供一种N时隙OTSI，它能够支持帧内所有的时隙置换，最差的情况是所有N个时隙都被延迟了N-1个时隙位置，这意味着总光纤长度必须能够同时存储N-1个时隙的信息并能够提供N-1个时隙的最大延迟。

本发明的又一个目的，是提供一种OTSI，其中光纤的总长度以一种方式得到分割，以实现这样的合成，即这种合成能够传送在0与N-1个时隙之间的每一种可能的延迟且没有任何时隙的信号通过同一条延迟光纤和相关的交换器元件再循环两次。

简单地说，根据本发明的一个方面，上述目的是通过提供一种OTSI而实现的，这种OTSI实现了N-1个时隙的延迟光纤长度并采用了少数的延迟光纤以提供在0与N-1个时隙之间任何所希望的延迟置换。另外，这种OTSI具有良好的衰减和SNR特性，因为它不使任何时隙的信号通过延迟光纤及其相应的延迟光纤输入/输出交换器元件而进行再循环。如果时隙通过任何延迟光纤的再循环受到禁止，则这种OTSI是非阻塞的。

在一个具体实施例中，上述目的是通过提供一种平行反馈光时隙交换器(OTSI)而实现的，该光时隙交换器包括一个具有n个输入端和n个输出端的n×n光交换器，其中n是大于2的整数。一个输入光纤与这n个输入端之一相连。一个输出光纤与这n个输出端之一相连。其余的n-1个输出端每一个都与多个n-1延迟光纤中的相应延迟光纤的一端相连。n-1个延迟光纤的每一条的第二端与其余n-1个输入端中的相应输入端相连。用于控制光交换器的一个控制器以这样的方式切换帧的通过延迟光纤的各个时隙的信号，即在预定的时间提供了至输出端的非阻塞路径。