[发明专利]自适应波导光交换系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及电信系统，并且尤其涉及光交换机和关联方法。

背景技术

通信技术和使用在最近几十年发生了巨大改变。在相当近的过去，铜线技术曾是用于在长距离上传送语音通信的主要机制。随着计算机的引入，在远程站点之间为多种目的而交换数据的希望变为合意的。有线电视的引入提供了增加通信以及从商业到公众的数据输送的附加选项。随着技术持续前进，引入了允许在现有的铜电话线基础结构上进行更快数据传送的数字订户线路(DSL)传送设备。此外，电缆基础结构上的两种信息交换变得可用于商业和公众。这些进步已经促进了可用于使用的服务选项的增加，这又增加了继续改进输送这些服务的可用带宽的需要，尤其是随着视频质量以及可用于输送的内容的总量的增加。

对于电信目的，已经引入的一种有前途的技术是使用光纤。1980年代已经存在例如光传输网络(OTN)上的同步光网络(SONET)以及同步数字体系(SDH)等光纤网络标准，并且允许使用光纤的高容量以及低衰减进行聚合网络业务的长距离传输。目前，已经使用OC-768／STM-256(分别是SONET和SDH的版本)改进了这些标准，在标准光纤上使用密集波分复用(DWDM)可获得40G比特／秒的线路速率。

在系统可缩放性方面，允许系统从最小到非常大配置的自由缩放是合意的，从而对于系统预期的容量需要尽可能最少的硬件和软件。基本上，系统应当能够随着运营商的增长进行缩放，也称为“按增长付费”，这可以通过会线性缩放的系统获得。

理想的，应当可以构建小系统，并且通过简单地增加新部件和装置到系统而对该系统进行缩放以便提供更大容量。为了允许系统缩放，应当可以最小化具有硬件能力超额配置系统的需要。例如，对于能缩放到100刀片的系统，如果仅需要10个刀片来满足运营商的当前需要，则应当可以不需要支持100刀片的交换机构造。而是在需要时应当向交换机构造添加新的硬件部件以便根据需要缩放系统。

随着光技术变得更加成熟，与其使用相关的成本正在降低。而且随着系统对容量和持久性有更多需求，基于光的解决方案对系统架构设计变得更具吸引力。然而，连网系统从大型光网络中的一些具有不同需求。可能必须基于系统、而不是基于更加一般的网络，开发特定方案。尽管昂贵的方案对网络可能是能负担的，但是在节点层次其可能是不可接受的。

随着基于光的网络的发展，在这样的网络内及其之间对交换和路由信息提供有效率的方案的需求增加。目前，可用于大型光网络的专用光交换机通常极其昂贵，这是由于这些光交换机是为特定类型的核心网络开发的。这也意味着这样的光交换机必须提供灵活的方案以及增值特征，例如计费、速率限制等。

为了使用基于光技术的内部系统网络构建连网系统，对于光交换机和交叉开关(crossbar)，需要简单、可缩放、可靠以及能负担的方案。光交叉开关具有在装置的输入端口和输出端口之间重定向光波长或者λ的能力。可以使用例如MEMS、微环路谐振器、Mach-Zehnder干涉仪等技术构建光交叉开关。可以在系统中使用光交叉开关以便动态地配置系统部件(例如刀片)之间的光链路，从而最小化等待时间，并且不需要来自光信号的任何特定报头信息。

在光交叉开关将用作系统的内部网络的部件的上下文中，应当需要非常简单和最小的设计、非常小的占用空间、高能量效率比以及低成本。然而，当需要动态支持允许多个波长(WDM)从输入端口重定向到相同的输出端口的配置时，这类装置变得非常复杂，这在预期缩放的系统中是需要的。

用于在光学上交叉连接不同光链路的当前方案，例如ROADM装置，通常基于例如MEMS、可调谐光滤波器以及波束操纵交换机等技术。由于它们主要设计用于互连都市网的光学系统，因此为了满足例如功率平衡、统计等需要，其设计通常相对复杂。对于构建内部系统网络而言，这种装置太昂贵、提供了太多特性以及太大。

在商业上可用的“基本”交叉开关能够在电学上交叉连接系统的部件。然而，在目前市场上的那些装置中，看起来没有有效地在光学上交叉连接系统部件的方案。

因此，提供克服上述缺点的光交换机或者交叉开关会是合意的。

发明内容