[发明专利]实现光片上网络的低阻塞通信路由器及通信方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及片上光互连网络(Optical-Network-On-Chip)通信系统中的低阻塞路由器及通信方法，用于确定IP核之间的通信方式及光通信网络的构建。

背景技术

光互连技术由于具有高带宽，低损耗，低串扰，低时延的特点，能够有效解决片上网络传统电互连技术领域的一系列瓶颈问题。因此，光互连技术已经成为片上网络倍受关注的一种技术。

但在目前的条件下，由于缺乏低成本，高效率的光缓存器件，同时光逻辑处理技术尚不成熟，光片上网络通常使用光电路交换完成IP核之间的通信。其不利之处在于，当源节点和目的节点建立通信路径之后，光链路将被这一对通信节点完全占用。此时，其他通信节点无法共享链路资源。因此，光电路交换的链路利用率较低，网络阻塞较为严重。

Mesh网络构架具有拓扑规则、结构简单、易于实现的特点，是目前片上网络广泛使用的一种架构。当光电路交换应用于Mesh网络架构时，若建链分组在预约路径的过程中发现输出端口占用，只能在中间节点等待端口的释放。同时，由于该建链分组预约的前一段路径尚未使用。因此，前一段光链路即使处于空闲状态，仍然不能释放给其他通信节点使用，这极大的降低了链路的利用率并造成单一节点的阻塞扩散至网络其他节点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种实现片上网络低阻塞通信的路由器及通信方法，以减小片上网络Mesh结构采用光电路交换时链路利用率较低，单一节点阻塞影响其他节点通信的问题，有效提高网络的通信效率。

为实现上述目的，本发明的路由器，包括N根光波导和M个微环谐振器，N和M均为整数，且N≠M，所述光波导用于实现片上光信号的传输，所述微环谐振器用于实现片上光信号的转向，其特征在于：

光波导包括两条水平光波导、两条垂直光波导和四条环形光波导；

水平方向上的两根光波导101和102与竖直方向上的两根光波导103和104十字交叉布局，形成第一组4个交叉点105，106，107和108，该第一组的每个交叉点一侧设有一个微环谐振器；

第一条环形光波导109设置在第一组交叉点的外侧，并与水平方向和竖直方向的4根光波导101，102，103和104交叉，形成第二组7个交叉点110，111，112，113，114，115和116，该第二组交叉点中的4个交叉点110，112，114和116的一侧各设有一个微环谐振器；

第二条环形光波导117设置在第一条环形光波导109的外侧，并与水平方向和竖直方向的4根光波导101，102，103和104交叉，形成第三组7个交叉点118，119，120，121，122，123和124，该第三组交叉点中的4个交叉点118，120，122和124的一侧各设有一个微环谐振器；

第三条环形光波导125设置在第二条环形光波导117的外侧，并与水平方向和竖直方向的4根光波导101，102，103和104交叉，形成第四组7个交叉点126，127，128，129，130，131和132，该第四组交叉点中的4个交叉点126，128，130和132的一侧各设有一个微环谐振器；

第四条环形光波导133设置在第三条环形光波导125的外侧，并与水平方向和竖直方向的4根光波导101，102，103和104交叉，形成第五组7个交叉点134，135，136，137，138，139和140，该第五组交叉点中的4个交叉点134，136，138和140的一侧各设有一个微环谐振器。

所述两条水平光波导101和102的左端点构成西向输入输出端口，右端点构成东向输入输出端口，该东向输入输出端口和西向输入输出端口分别与相邻路由器相连。

所述两条垂直光波导103和104的上端点构成北向输入输出端口，下端点构成南向输入输出端口，该南向输入输出端口和北向输入输出端口分别与相邻路由器相连。

所述第一条环形波导109的一个端点141构成本地输入端口，第二条环形波导117的一个端点142构成本地输出端口，该本地输入输出端口通过网络接口与IP核相连。

所述第三条环形波导125的一个端点143构成分组回收输入端口，第四条环形波导133的一个端点144构成分组回收输出端口，该分组回收输入输出端口通过光电转换器与回收缓存队列相连。

为实现上述目的，本发明实现片上网络低阻塞通信的方法，包括如下步骤：