专利名称：可缩放的模块化的严格无阻塞的电光交叉连接核心的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信领域并且涉及一种可缩放的、模块化的、严格无阻塞的电光交叉连接核心(core)。
众所周知，下一代光传输网络将必须为传统(legacy)服务及新的IP(因特网提供商)服务提供全球性的传输，并且将必须允许自动的光路供给、路由选择及恢复(关于该主题，请参见P.BONENFANT & A.RODRIGUEZ-MORAL2000年3月的IEEE通信杂志上发表的“Optical Data Networking”)。为了以有效的方式来实现这些，光传输网络需要是灵活的\可重新配置的\可缩放的(scalable)以及节省成本的。
为了提供灵活性和可重构性，已经开发并在光传输网中引入了光交叉连接(OXC)，大容量数据流借此选择路由通过光路径层。这些装置必须独立于客户信号(即，信号比特率及特性)以及协议。
此外，OXC装置必须是可缩放的和可扩充的，即，从具有特定端口数目的基本OXC规模开始，通过减少或增加板的数目而容易地减少或是扩充所述规模应当是可能的。
成本优化还要求模块化的OXC实现，即，构成OXC核心的所有板必须是相同的。
在附
图1中示出了其中能够应用本发明的一种可能的OXC体系结构。在每个输入光纤2上传送不同波长、大容量信道的梳(comb)1。在输入到OXC核心之前，在3中把所有这些光信号解复用。OXC核心4是该体系结构的基本元素之一，这是因为OXC装置的主要特性部分是由它来提供的。OXC还必须在为波长信号选路时提供无阻塞特性。
大多数的OXC实现使用电子开关元件作为OXC内部积木式组部件。这是图1中所表示的情形，其中OXC核心4为电光技术OXC核心。
为了实现严格(strictly)无阻塞特性，常规的OXC系统在全连接三级网络中在其核心内使用公知的Clos体系结构(见Wiley出版社出版的由A.PATTAVINA4所著的“Switching Theory”)。它通过互连大量的较小型的开关元件(或基本开关矩阵)来建立。
该系统保证了严格无阻塞特征，这是因为它能够有效使用矩阵元件数目在N×N OXC中为N个OXC核心输入之中每一个选路；但它不是有效地可缩放的。
实际上，由于Clos配置的刚性结构，如果N个端口的规模必须被缩放，那么所有的核心互连也都必须修改。仅仅能够通过增加或减少两个Clos外部级内的开关元件数来提供该常规体系结构中的可缩放性。在任何情形下，中心级的规模都必须根据OXC系统所希望的最大规模来建立并且必须一直存在，甚至在当要求低的端口数时也是如此。
如能够被注意到的，可缩放性仅涉及外部级并且它是较少吸引人的，这是因为客户被迫购买具有可用的最大规模且具有很少外部级元件的中心级，即使其只需要很少的端口。
为了避免用于最大规模中心级的初期投资，Clos配置中的某些OXC核心的实现使用只具有所需规模的中心级；但是在此情形中，当OXC系统被缩放时，必须完成在开关元件之间的人工互连重新安排。对于网络操作者来说，这一解决方案并不是非常有吸引力，因为无论什么时候OXC必须被缩放时，技工都必须在OXC核心内手工操作，消耗了成本和时间。
在另一称作SKOL(见1999年6月第6期第11卷IEEE Phot.Tech.Letters上，R.I.McDONALD所著的“Large Modular Expandable Optical SwitchingMatrices”)的配置中，不再有类似Clos配置中的集中式中心级，因为在该情形中是把中心级重新安排在不同的输入/输出模块之中。
SKOL体系结构的优点在于，其避免了一直为中心级采用最大规模。但是它存在总是过大(与Clos体系结构相比较)的缺点，并且这随着端口数而快速增大。
根据本发明的新型式的OXC核心使用电子和/或光开关元件作为积木式部件以及使用同样满足Clos定理以实现严格无阻塞特征的三级互连体系结构。
本发明在于一种新的OXC硬件结构，其中通过简单地把Clos构造细分成可缩放的模块来实现可缩放性而不必过大化。换言之，对于N个端口数，只实现三级Clos中所需的资源。
更为准确地，根据本发明的电信内的、采用电子和/或光开关元件作为积木式组件以及根据Clos定理(Clos配置)的三级互连体系结构的这种实现严格无阻塞状态的OXC核心的特征在于，其硬件结构是用两种可缩放的模块化板元件和互连所述板元件的底板来完成，其中一种板元件为有源的，另一种为无源的，所述板元件的数目决定了OXC核心的规模。
优选地，在该OXC核心中，属于Clos配置每一级的基本开关矩阵全都包含在所述元件中的有源元件内。
此外，所述无源元件可以是专门电的或是专门光的；在第二种情形中，它们由光纤或光波导组成。
至于底板，它本身总是为最大规模的OXC核心而准备。
适宜地，在最小规模的OXC核心中，至少一个有源元件和三个无源元件是与底板有关，无源元件能够在任何时候被另外的有源元件替代。
下面将通过举例的方法，参照附图更为详细地描述本发明，其中图1图示了(已经考虑过的)OXC装置的体系结构，对其应用本发明的OXC核心；图2示出了根据本发明的具有32×32个端口的OXC核心；图3，4，5示出了根据本发明的分别具有64×64、128×128以及256×256个端口的OXC核心；图6是综合地表示出根据本发明的OXC如何根据各种不同配置被配备以获得各种不同规模的方案；以及图7详细说明了图2的OXC核心的一个无源元件。
如图所示，(图2-5)根据本发明的OXC核心的硬件结构是用两种可缩放的、模块化板元件以及互连所述板元件的底板(未在图中明确说明)来完成，其中一种板元件为有源(板PA)，另一种为无源(板PB)。Clos配置的每一级的基本开关矩阵都包含在所述元件或板的有源元件上。
正如还可以从附图(图2-5)中看到的，Clos配置的每行的全部三个基本开关矩阵都属于单个板PA，这给予系统确保良好成本特征所必需的模块性和紧凑性。通过简单地增加或取走OXC核心内的有源及无源板，或者通过让它们互相替换来实现可缩放性。通过这种方式，在系统中仅仅提供了一个希望规模的中心级。
在代表根据本发明设备的最小规模结构的图2的32×32个端口的OXC核心内，提供有基本开关矩阵的一个单独的有源板PA以及三个无源板PB，该OXC核心的其余板为空的。
在图3和4中的分别具有64×64以及128×128个端口的OXC核心内，分别提供有两个及四个有源板Pa，分别与它们互相交替的是两对三个无源板以及四个无源板PB。
最后，在代表根据本发明设备的最大规模结构的图5的256×256个端口的OXC核心内，仅提供有八个有源板PA，并且没有提供无源板PB。
通过采用无源板PB来获得有源板PA之间的适当互连。这些无源板可以是专门电的或是专门光的，在第二种情形中无源板由光纤或光波导组成。在两种情形中，在当OXC核心被缩放时无源板PB均允许对该系统进行简单和快速的重新调整。为了最大规模而利用最大数目的现存有源板提供与底板的互连。如果OXC核心必须被缩放，那么只需要满足两个简单条件只需给出所需的开关板数目并去除多余的板；以及适当地重新调整板之间的起始互连，以得到被缩放的Clos的新配置。为了获得与被缩放的OXC核心之间的适当互连，使用无源板PB。
利用已经描述并举例说明的根据本发明的新OXC核心体系结构，有可能简单地通过低成本、完全电的或是光实现附加的模块化无源板来获得系统的可缩放性以及开关元件的有效利用。图7示意地说明了仅具有导线和连接器的全电的无源板PB的可能实施方案。
本发明所允许的高度机械集成导致了非常紧凑的OXC核心，而且对于图5中所说明的其最大规模的256×256个端口的实施例，该核心同样能够容纳在一个单独的子机架内。这由图6表示出来，该图还综合地说明了根据本发明的OXC核心如何能够利用相同的规模、不同的规模、根据对应于图2-4的不同配置进行配备来实施。
本发明包含这样的优点，即通过同时保证OXC核心本身的全模块化和可缩放性提供了这样一种OXC核心，它具有无阻塞特性、具有对硬件的简化和有效的利用。
当然，落入本发明范围的改进的OXC核心的实际实施例会不同于本文所公开和说明的那些内容。
权利要求
1.一种电信中的OXC核心，所述OXC核心的类型为采用电子和/或光开关元件作为积木部件以及采用根据Clos定理(Clos配置)的三级互连体系结构来实现严格的无阻塞状态，其特征在于，所述OXC核心的硬件结构是利用两种类型的可缩放的、模块化板元件以及利用互连所述板元件的底板来实现的，其中一种板元件为有源的，另一种板元件为无源的，所述板元件的数目决定了所述OXC核心的规模。
2.根据权利要求1的OXC核心，其中，属于Clos配置的每一级的基本开关矩阵全部包含在所述元件的有源元件内。
3.根据权利要求1和2的OXC核心，其中，所述无源元件全部是电的。
4.根据权利要求1和2的OXC核心，其中，所述无源元件全部是光的。
5.根据权利要求4的OXC核心，其中，所述光无源元件由光纤组成。
6.根据权利要求4的OXC核心，其中，所述光无源元件由光波导组成。
7.根据权利要求1-6的OXC核心，其中，该底板被提供用于该OXC核心本身的最大规模。
8.根据权利要求1-7的OXC核心，其中，至少一个有源元件以及三个无源元件与该底板相关，无源元件能够在任何时候利用另外的有源元件来替代。
全文摘要
本发明涉及电信中的OXC核心，其类型为采用电子和/或光开关元件作为积木部件以及采用根据Clos定理(Clos配置)的三级互连体系结构来实现严格的无阻塞状态。根据本发明，该OXC核心的硬件结构利用两种类型的可缩放的、模块化板元件以及利用互连所述板元件的底板来完成，一种板元件为有源的，另一种为无源的，所述板元件的数目决定了OXC核心的规模大小。在该OXC核心中，属于Clos配置的每一级的基本开关矩阵都包含在所述元件的有源元件内。无源元件全部是电的或者全部是光的，并且在第二种情形中，它们是由光纤或光波导组成。此外，该底板被提供用于最大规模的OXC核心，并且在最小规模的OXC核心中，至少一个有源元件及三个无源元件与该底板相关，无源元件能够在任何时候利用另外的有源元件来替代。
文档编号H04L12/56GK1545820SQ01823588
公开日2004年11月10日 申请日期2001年8月31日 优先权日2001年8月31日
发明者F·特斯塔, F·托梅, F 特斯塔 申请人:艾利森电话股份有限公司