[发明专利]一种大规模光交换芯片驱动控制装置

说明书

本发明公开了一种大规模光交换芯片驱动控制装置，包括控制单元和驱动单元两部分；其中，控制单元将接收到的光交换需求指令通过并行方式转发给驱动单元中的各个驱动板，驱动板通过插槽与光交换集成芯片连接，驱动板上的FPGA收到指令后，运行路由算法，然后控制数模(D/A)转换芯片和放大器产生所需的电压信号，再通过控制模拟开关将放大后的电压信号选择性地施加到光开关单元上。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种大规模光交换芯片驱动控制装置。

背景技术

光纤通信网络具有低损耗、大带宽、高速率等传输特点，现已成为电信网、计算机网、有线电视网的重要支撑。随着电信业务和网络应用的快速发展，通信的数据流量与日剧增，传统的光-电-光的光信息交换形式存在着电子瓶颈，限制了数据速度和调制格式；另一个问题是功耗比较大，这种交换形式严重制约着大规模数据中心中光交换节点的可扩展性。为此，人们开始越来越趋于采用全光交换方式，并采用光交换集成芯片技术降低节点功耗和传输时延。为了更好地满足数据中心和光网络的应用需求，要求光交换集成芯片具有足够的端口数，交换容量需求也不断增加。

光交换集成芯片的基本单位是光开关单元，光开关单元按照特定的拓扑结构(如Benes、Switch-and-Select和PILOSS等)级联成光交换集成芯片的核心部分，通过控制这些光开关的状态，实现光交换集成芯片的路由选择。光开关一般分为热控开关和电控开关，两者的实现原理都是通过对波导施加电压来改变开关状态，因此每个开关都至少需要一路电压信号来改变状态。随着交换规模的增大或者端口数的增多，光开关单元的数量也越来越多，需要的电压信号也越来越多，驱动电路也更加复杂。

事实上，现有的光交换芯片驱动方案越来越难以适应大规模光交换芯片情形，主要存在如下问题：(1)驱动板之间通过串行方式连接在一起，这样就造成控制指令在板间传输延迟高，组成光交换芯片的光开关单元很难动作一致，降低了整个光交换芯片的切换速度；(2)每个光开关单元都由独立的电压信号控制，不仅造成光交换集成芯片整体功耗变高，还会导致驱动电路更加复杂，很难适应未来更大规模的光交换集成芯片的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大规模光交换芯片驱动控制装置，通过引入模拟开关来减少冗余的驱动电路，从而降低整体功耗，实现更大规模的光交换集成芯片的集成控制。

为实现上述发明目的，本发明一种大规模光交换芯片驱动控制装置，其特征在于，包括：控制单元和驱动单元；

所述控制单元包括串口模块和FPGA总控芯片；

所述串口模块通过接口与上位机连接，并通过上位机下发二进制形式的交换需求指令；

所述FPGA总控芯片接收串口模块传输过来的二进制形式的交换需求指令，然后将指令通过并行方式发送给驱动单元的驱动板；

所述的驱动单元包括光交换芯片载板及多组驱动板；

所述光交换芯片载板又包括光交换集成芯片和多组驱动板插槽；光交换集成芯片对外提供不同的光开关单元的电极引线或焊盘，从而接入多路的光开关单元，并且同时又与驱动板插槽连接；

所述驱动板通过驱动板插槽连接光交换芯片载板，并通过驱动板插槽为驱动板提供电源，而每块驱动板又将控制的所有光开关单元分成若干组，每组的光开关单元的电极引线或焊盘与一个1×N的模拟开关的输出端连接，N为模拟开关的输出端口数量，这样便将驱动板产生的电压信号加载到光交换芯片的驱动电极上，进而控制光开关单元的状态；