一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法，首先根據(jù)光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照輸入光信號可依次經(jīng)過的光開關(guān)單元來構(gòu)建不同端口對應(yīng)的光開關(guān)；然后將能夠遍及所有光開關(guān)單元的數(shù)量最少的光開關(guān)樹組成典型光開關(guān)樹組，計算出可滿足相應(yīng)端口交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上計算其余光開關(guān)樹，從而確定能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)；最后根據(jù)計算過程中得到的組播輸出光功率，確定其中能夠更好滿足用戶交換需求的最佳光開關(guān)配置方式。本發(fā)明是一種基于開關(guān)狀態(tài)性能的光開關(guān)矩陣配置方法，適合任意光開關(guān)矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也可用于光路的保護(hù)恢復(fù)以及光開關(guān)矩陣的組播功能設(shè)計。
【專利說明】一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信已成為各種信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，其技術(shù)成果使諸多領(lǐng)域受益，不斷提高著人們的生活水平。光纖通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展離不開光傳輸和光交換。目前，比較成熟的光交換技術(shù)是“光-電-光”的處理方式，不能與高速發(fā)展的光纖傳輸技術(shù)想匹配，越來越成為限制光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要因素。
[0003]新一代的通信網(wǎng)絡(luò)逐步向全光網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)，全光交換也受到人們越來越多的關(guān)注。光交換矩陣作為全光交換網(wǎng)絡(luò)的核心，決定了光網(wǎng)絡(luò)的容量、功能和性能。為了實現(xiàn)光交換功能，需對光開關(guān)矩陣中的光開關(guān)單元進(jìn)行狀態(tài)配置，即決定每個光開關(guān)單元的“開”和“關(guān)”狀態(tài)。傳統(tǒng)的光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法是從網(wǎng)絡(luò)路由算法演化而來，將光開關(guān)矩陣中的光開關(guān)單元視為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，然后采用相應(yīng)的路由算法計算路由。對于一組給定的光交換交換請求，路由算法往往只給出多組能夠滿足需求的路由方式，而沒有根據(jù)光開關(guān)性能來確定最佳光開關(guān)配置狀態(tài)(即沒有確定輸出損耗最低或信噪比最大的最佳路由)。此外，現(xiàn)有的光開關(guān)狀態(tài)配置方法是針對完全理想的“開”和“關(guān)”前提下實現(xiàn)的，而實際中光開關(guān)并非理想器件，存在一定的分光比，會對整個光開關(guān)矩陣的性能產(chǎn)生不可忽略的影響(導(dǎo)致光開關(guān)矩陣出現(xiàn)一定插入損耗或信噪比)。
[0004]計算光開關(guān)矩陣性能的傳統(tǒng)方法是:先采用路由算法計算光開關(guān)矩陣中理想光開關(guān)的配置狀態(tài)，再計算不同路由方式下非理想光開關(guān)矩陣的性能，計算效率較低。事實上，光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法與光交換網(wǎng)絡(luò)的路由算法屬于兩個不同的問題。因此，需要有針對性地提出一種基于光開關(guān)性能的光開關(guān)矩陣優(yōu)狀態(tài)配置方法，使其既具有通用性，又能夠解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法，通過計算不同端口對應(yīng)的光開關(guān)樹的組播光功率，得到能夠滿足交換需求的光開關(guān)配置狀態(tài)，同時獲取該配置狀態(tài)下光開關(guān)矩陣的性能，進(jìn)而選擇最佳的光開關(guān)配置狀態(tài)，該方法計算簡單、針對性強(qiáng)。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出的一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:構(gòu)建光開關(guān)矩陣不同輸入端口的光開關(guān)樹:
[0008]根據(jù)光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照輸入光信號可依次經(jīng)過的光開關(guān)單元來構(gòu)建不同輸入端口的光開關(guān)單元樹形圖(簡稱光開關(guān)樹)，其中的分叉點(diǎn)對應(yīng)于光開關(guān)單元；
[0009]步驟2:計算滿足典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài):[0010]將能夠遍及所有光開關(guān)單元的數(shù)量最少的光開關(guān)樹組合成典型光開關(guān)樹組，然后計算典型光開關(guān)樹組中每個光開關(guān)樹在不同光開關(guān)狀態(tài)下的組播輸出光功率，從而獲得可滿足典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)；進(jìn)而從獲得的典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)中可篩選出能夠同時滿足與典型光開關(guān)樹組中光開關(guān)樹的數(shù)量相等的多個單入單出的交換需求的光開關(guān)配置狀態(tài)，即滿足典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)；
[0011]步驟3:計算能夠滿足所有交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài):
[0012]選擇除步驟2中典型光開關(guān)樹組之外的其余光開關(guān)樹之一，計算所述其余光開關(guān)樹在滿足步驟2所得典型光開關(guān)樹的任一種光開關(guān)配置狀態(tài)基礎(chǔ)上的組播輸出光功率，可獲得能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和步驟2中所述典型光開關(guān)樹交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)；最后在能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和步驟2中所述典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)中篩選出能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)；
[0013]步驟4:確定滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)；
[0014]根據(jù)光開關(guān)矩陣中每個光開關(guān)單元的分光比，計算出步驟3所得能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)的最終插入損耗或光信噪比，確定出滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的:
[0016]本發(fā)明光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法，首先根據(jù)光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照輸入光信號可依次經(jīng)過的光開關(guān)單元來構(gòu)建不同端口對應(yīng)的由光開關(guān)單元交換而成的樹形圖(簡稱光開關(guān)樹)，其中的分叉點(diǎn)對應(yīng)于光開關(guān)單元；然后將能夠遍及所有光開關(guān)單元的數(shù)量最少的光開關(guān)樹組成典型光開關(guān)樹組，計算典型光開關(guān)樹組中每個光開關(guān)樹在不同光開關(guān)狀態(tài)下的組播輸出光功率，從而獲得可滿足典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)；在已得到的這些多組光開關(guān)配置狀態(tài)下，計算其余光開關(guān)樹的組播輸出光功率，獲得能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和所述典型光開關(guān)樹交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)；最后在能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和所述典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)中篩選出能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)；最后，根據(jù)光開關(guān)矩陣中每個光開關(guān)單元的分光比，計算出步驟3所得能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)的最終插入損耗或光信噪比，確定出滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0017]同時，本發(fā)明光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法具有以下有益效果:
[0018](I)、本發(fā)明在獲得光開關(guān)矩陣的配置狀態(tài)的同時，相應(yīng)光開關(guān)矩陣的性能也被得至IJ，提高了計算的有效性。
[0019](2)、本發(fā)明不但適用于光開關(guān)矩陣結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時光開關(guān)狀態(tài)的配置，還適用于光開關(guān)性能劣化時優(yōu)選配置方案的更新；在光路的保護(hù)恢復(fù)和光開關(guān)矩陣的組播功能配置方面也有應(yīng)用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明流程示意圖。[0021]圖2是本發(fā)明實施例所述4X4光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0022]圖3是本發(fā)明實施例4X4光開關(guān)矩陣的光開關(guān)樹形圖。
[0023]圖4是本發(fā)明實施例中光開關(guān)樹組播光功率計算示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細(xì)描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0025]實施例
[0026]本發(fā)明一種光開關(guān)矩陣的優(yōu)選配置算法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0027]步驟1:構(gòu)建光開關(guān)矩陣不同輸入端口的光開樹。
[0028]根據(jù)光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照輸入光信號可依次經(jīng)過的光開關(guān)單元來構(gòu)建不同端口對應(yīng)的光開關(guān)單元連接的樹形圖(簡稱光開關(guān)樹)，其中的分叉點(diǎn)對應(yīng)于光開關(guān)單元;
[0029]本實施例中，如圖2所示，給出了一種無阻塞式4X4光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該光開關(guān)矩陣由6個相同的2 X 2光開關(guān)單元(S1?S6)組成，每個2 X 2光開關(guān)單元均有兩種狀態(tài)，Cross (交叉)狀態(tài)和Bar (阻斷)狀態(tài)。設(shè)每個2 X 2光開關(guān)單元處于Cross狀態(tài)時的分光比為0.02:0.98，對應(yīng)處于Bar狀態(tài)時的分光比為0.84:0.0068。根據(jù)圖2中光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所構(gòu)建的光開關(guān)單元連接的樹形圖如圖3所示。因為該光開關(guān)矩陣有4個輸入端口(I1-16)和4個輸出端口(O1?O6)，因此與輸入端口對應(yīng)的光開關(guān)樹總共有4棵，分別是輸入端口 I1對應(yīng)的光開關(guān)樹1，輸入端口 I2對應(yīng)的光開關(guān)樹2，輸入端口 I3對應(yīng)的光開關(guān)樹3,輸入端口 I4對應(yīng)的光開關(guān)樹4。
[0030]步驟2:計算滿足典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0031]將能夠遍及所有光開關(guān)單元的數(shù)量最少的光開關(guān)樹組合成典型光開關(guān)樹組，然后計算典型光開關(guān)樹組中每個光開關(guān)樹在不同光開關(guān)狀態(tài)下的組播輸出光功率，從而獲得可滿足典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)；進(jìn)而從獲得的典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)中可篩選出能夠同時滿足與典型光開關(guān)樹組中光開關(guān)樹的數(shù)量相等的多個單入單出的交換需求的光開關(guān)配置狀態(tài)，即滿足典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0032]本實施例中，典型光開關(guān)樹有多種組合，如:光開關(guān)樹I和光開關(guān)樹3 ;光開關(guān)樹I和光開關(guān)樹4 ;光開關(guān)樹2和光開關(guān)樹3 ;光開關(guān)樹2和光開關(guān)樹4。此處，以光開關(guān)樹I和3組成典型光開關(guān)樹組。假設(shè)用戶的光交換交換請求是:實現(xiàn)輸入端口 I1到輸出端口 O1，輸入端口 I2到輸出端口 O2，輸入端口 I3到輸出端口 03，輸入端口 I4到輸出端口 O4的交換。分別計算光開關(guān)樹I和光開關(guān)樹3的組播光功率，因為要實現(xiàn)輸入端口 I1到輸出端口 O1，輸入端口 I3到輸出端口 O3的交換，因此在光開關(guān)樹I的計算中要使輸出端口 O1的功率最大，在光開關(guān)樹3的計算中要使輸出端口 O3的功率最大。以光開關(guān)樹I的計算為例(設(shè)輸入功率為單位I)，假設(shè)光開關(guān)單元S1?S6的狀態(tài)均為Bar，如圖4所示，則各輸出端口的組播光功率為=O1 = 0.59 2 7 , 02 = 0.00 96 , 03 = 0.00 48 , 04 = 0.0001，可見輸出端口 O1 的功率最大，表明這種光開關(guān)配置狀態(tài)可以實現(xiàn)輸入端口 I1到輸出端口 O1的交換。為簡便起見，以字符“O”表示Bar狀態(tài)，以字符“ I ”表示Cross狀態(tài)，以字符“X”表示狀態(tài)未定，例如“0X0000”表示光開關(guān)單元S2的狀態(tài)未定，其余光開關(guān)單元均處于Bar狀態(tài)，其中字符串中的第η個字符對應(yīng)于光開關(guān)單元Sn (η = I~6)。對光開關(guān)樹I中的所有光開關(guān)單元的狀態(tài)進(jìn)行遍歷，可以實現(xiàn)輸入端口 I1到輸出端口 O1的交換請求的配置狀態(tài)有:“0X0000”,“0X0001”，“OXO100”，“0X0101”，“ 1X0010”，“ 1X0011”，“ 1X1010”，“ 1X1011 ”。同理，對光開關(guān)樹3 的狀態(tài)進(jìn)行遍歷，可以實現(xiàn)輸入端口 I3到輸出端口 O3的交換請求的配置狀態(tài)有:“Χ00000”，“Χ00010”，“Χ00100”，“Χ00110”，“Χ10001'’，“Χ10011‘’，“Χ11001'’，“Χ11011”。因此可同時實現(xiàn)輸入端口 I1到輸出端口 O1以及輸入端口 I3到輸出端口 O3的交換請求的配置狀態(tài)有:“000000”，“010001”，“000100”，“100010”，“110011”，“111011”。
[0033]步驟3:計算能夠滿足所有交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0034]選擇除步驟2中典型光開關(guān)樹組之外的其余光開關(guān)樹之一，計算所述其余光開關(guān)樹在滿足步驟2所得典 型光開關(guān)樹的任一種光開關(guān)配置狀態(tài)基礎(chǔ)上的組播輸出光功率，可獲得能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和步驟2中所述典型光開關(guān)樹交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)；最后在能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和步驟2中所述典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)中篩選出能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0035]將步驟二中得到的六種光開關(guān)配置狀態(tài)依次帶入光開關(guān)樹2中，可以實現(xiàn)輸入端口 I2到輸出端口 O2的交換請求的配置狀態(tài)有:“000000”，“010001”，“100010”，“110011”。將上述四種光開關(guān)配置狀態(tài)依次帶入光開關(guān)樹4中，可以實現(xiàn)輸入端口 I4到輸出端口 O4的交換請求的配置狀態(tài)有:“000000”，“010001”，“100010”，“110011”。所以光開關(guān)配置狀態(tài)“000000”，“010001 ”，“ 100010”，“ 110011 ”即為所有可實現(xiàn)輸入端口 In到輸出端口 On(η=I~4)的光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0036]步驟4:確定滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0037]根據(jù)光開關(guān)矩陣中每個光開關(guān)單元的分光比，計算出步驟3所得能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)的最終插入損耗或光信噪比，確定出滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)。
[0038]可以實現(xiàn)用戶的光交換交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)有四種，分別為:“000000”，“010001”，“ 100010”和“ 110011”。以光開關(guān)配置狀態(tài)“000000”為例，在步驟二和步驟三光開關(guān)樹的計算中可得表1所示結(jié)果，從表1中可以看出，當(dāng)光開關(guān)配置狀態(tài)“000000”時，滿足交換交換請求的所有光路的插入損耗均為2.27dB，光信噪比均為16.lldB。同理可得光開關(guān)配置狀態(tài)為“010001”、“ 100010”或“110011”時各個輸出端口的損耗和光信噪比。經(jīng)計算可得，當(dāng)光開關(guān)配置狀態(tài)為“ 110011”時，各個輸出端口的插入損耗最小，光信噪比最大，因此光開關(guān)配置狀態(tài)“110011”為滿足用戶光交換交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)，SP光開關(guān)單元3和4處于Bar狀態(tài)，其他光開關(guān)單元均處于Cross狀態(tài)。
[0039]表1
【權(quán)利要求】
1.一種光開關(guān)矩陣的狀態(tài)配置方法，包括以下步驟: 步驟1:構(gòu)建光開關(guān)矩陣不同輸入端口的光開關(guān)樹: 根據(jù)光開關(guān)矩陣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，按照輸入光信號可依次經(jīng)過的光開關(guān)單元來構(gòu)建不同輸入端口的光開關(guān)單元樹形圖，簡稱光開關(guān)樹，其中的分叉點(diǎn)對應(yīng)于光開關(guān)單元； 步驟2:計算滿足典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài): 將能夠遍及所有光開關(guān)單元的數(shù)量最少的光開關(guān)樹組合成典型光開關(guān)樹組，然后計算典型光開關(guān)樹組中每個光開關(guān)樹在不同光開關(guān)狀態(tài)下的組播輸出光功率，從而獲得可滿足典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)；進(jìn)而從獲得的典型光開關(guān)樹組中單個光開關(guān)樹單入單出交換需求的多種光開關(guān)配置狀態(tài)中可篩選出能夠同時滿足與典型光開關(guān)樹組中光開關(guān)樹的數(shù)量相等的多個單入單出的交換需求的光開關(guān)配置狀態(tài)，即滿足典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)； 步驟3:計算能夠滿足所有交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài): 選擇除步驟2中典型光開關(guān)樹組之外的其余光開關(guān)樹之一，計算所述其余光開關(guān)樹在滿足步驟2所得典型光開關(guān)樹的任一種光開關(guān)配置狀態(tài)基礎(chǔ)上的組播輸出光功率，可獲得能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和步驟2中所述典型光開關(guān)樹交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)；最后在能夠同時滿足所述其余光開關(guān)樹單入單出交換需求和步驟2中所述典型光開關(guān)樹組交換請求的光開關(guān)配置狀態(tài)中篩選出能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)； 步驟4:確定滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)； 根據(jù)光開關(guān)矩陣中每個光開關(guān)單元的分光比，計算出步驟3所得能夠滿足所有交換請求的一種或多種光開關(guān)配置狀態(tài)的最終插入損耗或光信噪比，確定出滿足所有交換請求的最佳光開關(guān)配置狀態(tài)。
【文檔編號】H04B10/27GK103973369SQ201410208905
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】張鴻潮, 武保劍, 王利輝, 廖明樂, 文峰, 張中一, 邱昆 申請人:電子科技大學(xué)