基于阵列波导光栅的无阻塞Clos交换网络设计方法

摘要

本发明针对构建大规模阵列波导光栅（AWG）的光交换网络的可扩展性和网络的高利用率问题，公开了一种基于阵列波导光栅的无阻塞Clos交换网络设计方法，利用AWG的递归构造原理和可调谐波长变换器（TWC）的波长隔离特性，构造可递归的交换网络结构，从而触发整个交换网络在空间和波长维度的递归分解，在所有器件100％利用的情况下有效地实现了AWG的模块化、TWC转换范围的降低和小波长集在交换网络中的重复使用，使大规模波分复用（WDM）交换网络的构建成为可能。

主权项

一种基于阵列波导光栅的无阻塞Clos交换网络设计方法，包括以下参数：N：大型规模交换机的交换规模，即最多允许同时参与交换的波长个数；n：为小型AWG的尺寸；d=log_nN，其特征在于：n×n的AWG：n个输入、n个输出的AWG；n×n的TWC模块：由1×n波长解复用器、n个TWC和n×1的波长复用器构成；n^d×n^d的WDM交换网络：该网络包含n^d‑1个输入端口、n^d‑1个输出端口，每个端口上包含d个波长；二级AWG网络N_In^d‑1,n：由n^d‑2个n×n的AWG和n个n^d‑2×1的波长复用器互联构成；二级AWG网络N₀n,n^d‑1：由n个n^d‑2×1的AWG和n^d‑2个n×n的波长解复用器互联构成；三级网络δ_An,n^d‑1,n：由n^d‑1个n×n的TWC模块构成输入级，n个n^d‑1×n^d‑1的TWC模块构成中间级，n^d‑1个n×n的TWC模块构成输出级，输入级和中间级之间由一个n^d‑1×n的AWG相连，中间级和输出级之间由n×n^d‑1的AWG连接；三级网络δ_Bn,n^d‑1,n：由n^d‑1个n×n的TWC模块构成输入级，n个n^d‑1×n^d‑1的TWC模块构成中间级，n^d‑1个n×n的TWC模块构成输出级，输入级和中间级之间由一个N_In^d‑1,n网络相连，中间级和输出级之间由N₀n,n^d‑1网络连接；三级网络δ_Cn,n^d‑1,n：由n^d‑1个n×n的TWC模块构成输入级，n个n^d‑1×n^d‑1的WDM交换子网构成中间级，n^d‑1个n×n的TWC模块构成输出级，相邻两级之间由n^d‑2个n×n的AWG连接；该方法具体包括如下步骤：步骤1、将三级网络δ_An,n^d‑1,n变换成为三级网络δ_Bn,n^d‑1,n：将网络δ_An,n^d‑1,n中n^d‑1×n的AWG分解为一个二级AWG网络N_I n^d‑1,n，将n×n^d‑1的AWG分解为一个二级AWG网络N₀n,n^d‑1；步骤2、把三级网络δ_Bn,n^d‑1,n变换成三级网络δ_Cn,n^d‑1,n：将网络δ_Bn,n^d‑1,n中每个由一个n^d‑2×1的波长复用器、一个n^d‑1×n^d‑1的TWC模块和一个1×n^d‑2的波长解复用器构成的部分替换成一个n^d‑1×n^d‑1的WDM交换网络，使所有n×n的AWG工作在同一波长集合Λ₀=λ₀,…,λ_n‑1上；步骤3、将用一个δ_Cn,n^d‑2,n替换δ_Cn,n^d‑1,n中的每个n^d‑1×n^d‑1的WDM交换网络，然后再用一个δCn,n^d‑3,n替换δ_Cn,n^d‑2,n中的每个n^d‑2×n^d‑2的WDM交换网络，如此递归重复，直到+_Cn,n²,n中的每个WDM网络被替换成δ_Cn,n,n为止。