[发明专利]支持多播通信的光片上网络系统

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及光片上网络（Optical Network-on-Chip）通信技术领域中支持多播通信的光片上网络系统。本发明的支持多播通信的光片上网络系统可用于芯片上IP核间的光互连，提高核间多播通信的效率，简化光交换网络结构。

背景技术

目前在设计光片上网络时一般只考虑单播通信，很少考虑多播通信。随着应用的发展，在光片上网络中提供单个节点到多个目的节点的多播通信，成为一种新的通信需求。在光片上网络的一些应用，如分布式共享缓存系统、单程序多数据编程、并行数据程序模型等，都需要多播业务的支持，因此设计出支持多播业务的光片上网络很有必要。

西安电子科技大学拥有的专利技术“可重配置的光片上网络及配置方法”（申请日：2011年7月12日，申请号：CN201110193972.3，公开号：CN102202005A，授权号：ZL201110193972.3）中公开了一种可重配置光片上网络及其配置方法，主要解决现有技术不能灵活配置网络的问题。该系统的实施方式是：在每个IP核和相邻光路由器的连接中引入一组微环谐振器光开关，针对不同的应用控制微环谐振器光开关的状态，灵活选择与IP核相连的光路由器，实现网络拓扑的重构。该专利技术所公开的系统存在的不足之处是：首先，为实现每个光路由器与周围每个IP核互连，每个光路由器需要8个端口，构建8个端口的光路由器需要大量的波导和微环谐振器，同时带来很大的光损耗，光信号在传输的过程中消耗的能量比较大。其次，该系统的设计只考虑了点对点的单播通信，当多播业务产生时，需要向不同的目的节点依次发送光信号，通信时延较大。

西安电子科技大学提出的专利申请“基于波长分配的光片上网络系统及其通信方法”（申请日：2012年4月23日，申请号：CN201210120024.1，公开号：CN102638311A）中公开了一种基于波长分配的光片上网络系统及其通信方法。该方法的实施方式：首先，为不同的光路由器分配不同的转向波长，其次，通信请求产生时，先预约链路资源，再进行数据通信。该专利申请所公开的系统存在的不足之处是：由于采用光电路交换的通信机制，光信号的传输时延较大。而且，该系统的设计只考虑了点对点的单播通信，每个源节点不支持向多个目的节点同时发送光信号的并行通信。

中国科学院半导体研究所提出的专利申请“基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器”（申请日：2012年5月9日，申请号：CN201210142673.1，公开号：CN102645706A）中公开了一种基于微环谐振器的五端口无阻塞光学路由器。该光路由器的实施方式是：利用微环谐振器和波导构建一个5×5的无阻塞光路由器。该光路由器存在的不足之处是：只支持单波长的通信，与支持多波长的光路由器相比，其通信效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种支持多播通信的光片上网络系统，以解决光片上网络中多播通信效率低和网络结构复杂的问题，实现光片上网络的高效多播通信，降低通信时延，简化光交换网络的结构。

本发明的具体思路是：利用波导和多波长微环谐振器搭建无阻塞的两级光交换网络，利用光电转换单元产生多播光信号，再利用两级光交换网络对光信号进行无阻塞的波长路由，从而实现多播通信功能。

为实现上述目的，本发明包括两级光交换网络、n个IP核、n个电光转换单元、n个光电转换单元。其中：

两级光交换网络用于光信号的波长路由；两级光交换网络包括第一级光交换网络和第二级光交换网络，第一级光交换网络和第二级光交换网络均有n个输入端口和n个输出端口，第一级光交换网络的n个输出端口通过n根水平波导与第二级光交换网络的n个输入端口相连接。

n个IP核被等分为两组，分别位于两级光交换网络的上方和下方，且n个IP核在竖直方向上排成一列，IP核用于产生和处理数据。

n个电光转换单元依次位于第一级光交换网络的n个输入端口和n个IP核之间，用于将电信号转换为光信号。

n个光电转换单元依次位于第二级光交换网络的n个输出端口和n个IP核之间，用于将光信号转换为电信号。

本发明与现有系统相比具有以下优点：

第一，由于本发明采用了具有波长路由功能的两级光交换网络和具有多播选择功能的电光转换单元，确保了每个通信节点可以向其他所有通信节点同时发送光信号，克服了现有技术中光片上网络不能很好地支持多播通信的问题，使得本发明具有多播通信效率高的优点。