光子学报
2023, 52(10): 1052418
1 浙江大学信息与电子工程学院，浙江 杭州 310027
2 之江实验室智能网络研究院，浙江 杭州 310027
数据中心面临带宽与能耗的双重挑战，光交换具有高带宽、低功耗和透明传输等优势，是一种极具前景的解决方案。针对Clos架构中使用电缓存所引起的高能耗与高延迟问题，提出了一种基于Ring-Clos的全光交换架构，通过级内连接与可调波长转换器为光分组提供相邻中间级路由，解决了部分输入级或中间级输出端口冲突的问题。利用并行匹配调度算法为光分组分配路径，算法复杂度低，硬件实现简单。仿真结果表明，所提架构的丢包率仅为Clos架构的48.81%，有效提高了网络性能。
光通信 数据中心网络 光交换 Clos架构 竞争解决 丢包率 光学学报
2022, 42(16): 1606004
1 电子科技大学 信息与通信工程学院，成都 611731
2 电子科技大学 光纤传感与通信教育部重点实验室，成都 611731
光交换芯片作为下一代全光通信网络的核心器件，其串扰性能严重影响着光交换节点的容量。为了评估光交换芯片对通信系统的劣化程度影响，基于硅基马赫-曾德尔干涉仪电光开关，构建了32×32 Benes结构的光交换集成芯片的仿真模型，分析了光交换芯片串扰与光开关单元串扰之间的关系，研究了光交换芯片对光纤通信系统的影响。仿真结果表明：对于单偏振200 Gb/s 64QAM信号，光接收机灵敏度劣化程度对开关单元串扰的依赖性可用线性分母的有理函数表达，当每个光开关单元的串扰小于-46 dB时，光接收机灵敏度劣化程度不超过0.5 dB。
光交换集成芯片 Benes结构 串扰 64阶脉冲幅度调制 灵敏度劣化 optical switching integrated chip Benes structure crosstalk 64QAM sensitivity degradation
红外与激光工程
2021, 50(7): 20211050
电子科技大学信息与通信工程学院, 四川 成都 611731
针对扩张型Benes光交换芯片在未满配置情形下的问题,提出一种约束链路路由算法。该算法首先按照光开关的横向约束和子网连接关系对需要配置的光开关进行分组,然后通过优化光开关组合状态形成满足交换需求的链路路由,无需对其他空闲光开关进行任何处理,提高了光交换芯片的配置效率。以16×16扩张型Benes光交换网络为例,描述了约束链路路由算法的执行过程,并与其他配置路由算法进行比较。分析了芯片网络中当光开关失去切换功能或丧失通光功能时,该算法在提高芯片容错能力方面发挥的作用。
集成光学 光交换芯片 扩张型Benes结构 路由算法 插入损耗 开关故障 激光与光电子学进展
2019, 56(21): 211301
国网四川省电力公司电力科学研究院，成都610000
光交换核心节点是光交换网络的核心设备，其性能的优劣直接影响网络的吞吐量、时延等重要指标。文章提出一种SWCMSD(基于波长变换器的多播空分交换)模块的严格无阻塞光交换核心节点，在此基础上提出了三种调度算法，通过数学分析和实验仿真验证了算法的正确性。考察了这种核心节点在有无波长变换以及业务优先级不同的场景下阻塞率的变化情况，结果表明所提出的严格无阻塞光交换核心节点具有较低的阻塞率。
光交换结构 调度算法 阻塞率 波长变换器 optical switching structure scheduling algorithm blocking rate wavelength converter
空军工程大学信息与导航学院, 陕西 西安 710077
为了适应可实现性强、稳健性高的卫星光交换网络，选择模拟偏置时间光突发交换（E-OBS）作为转发卫星的激光通信架构，并结合现有的地面光交换资源预留方法，提出了一种偏置时间固定的资源预留机制。通过流量估计把突发数据按照目的地址和服务质量(QoS)区分为单个突发和突发流，按照分类对卫星光网络资源进行了成功预留，并建立了平均端-端时延、吞吐量、链路利用率、丢包率数学分析模型。理论分析与仿真证明，该资源预留方法通过突发流机制降低了光交换矩阵的重置时间和交换时延，通过E-OBS 架构降低了核心节点控制复杂度和对边缘节点的缓存需求，提高了网络吞吐量，适用于星载光交换网络。
光计算 星载光交换 模拟光突发交换 突发流 资源预留机制 激光与光电子学进展
2015, 52(2): 022001
空军工程大学 信息与导航学院, 西安 710077
根据卫星光交换网络应用需求, 结合现有的地面光突发交换资源预留方法, 提出了一种基于突发流的资源预留协议。首先通过流量估计把突发数据按照目的地址和QoS区分为单个突发和突发流, 然后按照这两种分类对卫星光网络资源进行了成功预留。为了对该预留方法进行考察, 建立了平均端-端时延、吞吐量、链路利用率数学分析模型。理论分析与仿真证明了该资源预留方法通过降低光交换矩阵的重置时间和交换时延, 有效降低了端-端时延, 提高了网络吞吐量, 适用于星载光交换网络。
星载光交换 突发流 资源预留 端-端时延 吞吐量 on-board optical switching burst stream resource reservation end-end delay throughput
1 西南大学电子信息工程学院, 四川 重庆 4000715
2 中国电子科技集团公司第26研究所, 四川 重庆 400060
3 重庆师范大学教育科学学院, 四川 重庆 401331
基于硅基波导、十字状波导交叉和基于波导微环的光交换器件的损耗特性,对 Torus结构的芯片上光互连网络建立了损耗模型,利用该模型来对芯片上光互连网络进行光器件级、 光路由器级和网络级的损耗特性分析,同时建立芯片上光互连网络损耗自动分析系统。依据该系统可 以得到不同网络规模下的最大损耗,并分别分析了基于crossbar、cygnus和crux路由器的torus结构网 络的损耗特性。可以得到,传输损耗随着网络规模的扩展而增加,最小的传输损耗出现在M=N时。 同时,可以得到采用Crux路由器构成的芯片上光互连网络的传输损耗最小,小于Cygnus构成的芯片上光互连网络约5 dB。
光通信 光交换器 芯片上光互连网络 损耗 路由器 Torus结构网络 optical communication optical switching optical network on chip (ONoC) insertion loss optical router Torus-based network
