专利名称：基于地址控制的光选路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光选路装置，并且特别涉及基于互联网络协议IP路由系统。
背景技术：
在Internet中，各国家和地区的网络是通过路由器连接起来的，路由器是整个Internet的核心设备。近年来，随着话音、图象业务在Internet中的出现和应用，Internet的业务量正在以指数级的速率增长，这对已有的网络带宽提出了新的要求。
当前的核心路由器工作原理是首先将光报文信号转换为电报文信号，通过查找本地路由表，对电报文信号进行选路，完成选路后由路由器内的交换结构将电报文信号分发到不同的输出端口，最后由电光转换模块将电报文信号转换为光报文信号，传递给下一级路由器，或者直接由自己接收。这种过程需要经过两次光电、电光转换，复杂的内存操作以及交换阵列的交换，报文转发的速度将受到多方面限制。因此需要一种光路由装置，尽量减少光电、电光转换的开销，降低甚至消除转发过程对内存与交换阵列的依赖，使报文转发更加容易。
现有的不同光数据交换结构可以提供快速数据分组交换的有三种光解决方案。第一种方案是利用广播和选择交换技术的方案；第二种方案是基于多协议波长交换(MPLms)技术的方案；第三种方案是利用光技术替代电子交换系统的。但第一种和第二种方案都是基于波长地址进行路由，当前广播和选择交换不能直接将每个端口迁移为WDM输出/输入，而且波长资源是有限的，无法满足IP地址的数量要求。第三种方案中光学器件的限制已经极大地限制了光交换在设施管理上的应用。因此需要一种光选路装置，转发与载波波长不直接相关，不受其限制。
发明内容
本发明提供一种新型光选路装置的结构，提出了一种基于报文内容的选路方案，为实现光选路提供了新的方法。
本发明的特征在于基于地址控制的光选路装置，其特征在于，全局分光装置1，光电转接及时钟提取装置2，选路逻辑控制模块3，光电同步装置4，光通路5以及除噪器6，其中分光装置1是一个半透半返镜，光报文经过该分光装置1后，分为两路，一路进入各光电同少电路4，另一路进入光电转换及时钟提取装置2，所述光报文由一个定界符作为起始标志，随后是它的地址码和净符；光电转换及时钟提取装置2，含有依次串接的光电转换器7、前置放大器8、主放大器9、均衡器10、判决器11、解码、解扰、编码电路15，依次串接的峰值检波器13和AGC放大器13，以及时钟恢复电路14，所述均衡器10的输出端在与所述判决器11的输入端相连的同时，还与时钟恢电路14的输入端、峰值检测器13的输入端相连，所述时钟恢复电路14的输出端同时与所述解码、解扰、编码电路15的输入端相连，所述AGC放大器12的输出端与主放大器9的输入端相连，；所述时钟恢复电路14含有依次串接的判决电路18和码形成电路组成19的判决器11，依次串接的钳位整形110、非线性处理20、调谐放大21、限幅22、整形23及移相电路24组成的时钟恢复电路14，其中非线性处理电路20可采用RC微分电路串接一个非门来实现，移相电路24向判决电路18和码形成电路19输出移相信号；以及输出端分别与判决器和整形电路的输入端相连的均衡器；所述光电转换及时钟提取装置2把光报文转换为电报文及相应的时钟信号，并输出到选路逻辑控制模块3；选路逻辑控制模块3，由地址提取电路和组合逻辑控制信号生成电路串接拼成，其中地址提取电路含有四位地址产生电路、报文定界时钟产生电路以及报文定界控制信号产生电路，其中四位地址产生电路，由4个依次串接的D触发器及分别连接在所述各D触发器的Q输出端**产生4位地址的4个D触发器组成，由单比特数据流data及其时钟信号组成的报文流输入到4个依次串接的D触发器中的第1个D触发器输入端，以逐个时钟周期地产生4位地址，以01111110为定界符的报文分界时钟产生电路由8个依次串接的D触发器以及一个输入端连接在第2——第7个D触发器Q输出端的6输入与门电路拼成，所述单比特数据流data及另一个控制报文分界的复位用时钟信号输入到8个依次串接的D触发器的输入端，每检测到定界符01111110时，6输入与门就产生一个报文分界的时钟信号；所述光报文定界控制信号产生电路，含有4个依次串接的D触发器，且最后一个D触发器输出接反相器组成的复位电路，一个D端始终置“1”的D复位触发器及连接于其输出的两输入与门电路组成的定界控制信号产生电路，所述6输入与门的输出信号及所述时钟信号送入作为复位电路的输入，而该复位电路的输出送往所述一个D端始终置“1”的D复位触发器时钟端，而该D复位触发器的输入连接到所述的一个两输入与门，其另一个输入为所述时钟信号，该两输入与门的输出则作为所述控制报文分界的复位用时钟信号送往所述四位地址产生电路中相互串接的4个D触发器中的时钟端；组合逻辑控制信号形成电路按不同的逻辑设计，本装置中假设选路装置有4个端口，光报文有4位地址，除去0000和1111的其它14个地址的分布如下地址0001，0100，0101，1010映射端口0，地址0010、0111、1000映射到端口1，地址0011、1001、1011、1100映射到端口2，地址0110、1101、1110映射到端口3，组合逻辑控制信号形电路包含4个输入端分别与4位地址add0——add3相连的非门，4组共12个输入端与4位地址信号或其对应的非门的输出端相连4输入与非门；以及4个与门，每个与门的输入端与所述某一组与非门的输出端相连，输出端即为对应光通路5的控制信号；当光报文地址属于对应光通路5指向端口时，传向该光通路5控制信号为0，否则为1；所述选路逻辑控制模块3提取的电信号报文流中的4位目标地址信号通过所述选路装置的映射将控制信号control0——control3传递给各条光通路5；光电同步装置4是光纤，其长度l＝c0t/n，其中c0为真空中的光速，t为所述控制信号延时，n为载波在光纤介质中的折射率；光通路5由干扰发生器25及光通道26组成，若光报文地址不属于本光通路5指向端口，则所述控制信号控制干扰发生器25发现高光强的干扰信号，与对应的光信号同时到达光通道26的入口，在光通道26的出口处形成高光强噪声信号，否则输出光报文；除噪器6由自聚集光通道27及位于该光通道27中心的吸光黑体28组成，该光通道27由能产生自聚焦的材料制成，对于光强超过阈值M的噪声信号，进入该光通道27时产生自聚焦现象，光信号自聚焦到光通道27中心，被吸光黑体28吸收；对于光强低于阈值M的正常光报文信号不会产生自聚焦现象，只有位于该光通道27中心的部分光被吸收，损失很小。
本发明的优点在于与光报文的载波波长无关，克服了资源不足的问题；对光学器件的要求不高；由地址信息产生控制信号直接控制各选路通道，避免了数据处理过程中的丢失和出错，提高了选路速度。
图1为本发明中光报文信息的编码方式。包括分界符，地址码，净荷。
图2为本发明基于地址控制的光选路装置结构示意图。
如图2所示，光选路装置主要由分光装置1，光电转换及时钟提取装置2，选路逻辑控制模块3，光电同步装置4，光通路5和除噪器6组成。
图3为本发明光电转换与时钟提取模块结构示意图。
如图3所示，光电转换与时钟提取模块由光电检测器7，前置放大器8，主放大器9，均衡器10，判决器11，AGC放大器12，峰值检波器13，时钟恢复电路14以及解码解扰编码电路15组成。
图4为本发明时钟提取模块结构示意图。
如图4所示，时钟提取模块由判决电路17，码形成电路18，钳位整形电路19，非线性处理电路20，调谐放大电路21，限幅电路22，整形电路23和移相电路24形成。
图5为本发明选路逻辑控制模块提取地址部分电路的一种实现，该电路适用于4位地址，根据光报文中地址位数的不同，该电路可以有不同的实现。
图6为本发明控制信号生成电路的一种实现，该电路适用于假设选路装置有4个端口，光报文有4位地址，除去0000和1111的其它14个地址的分布如下地址0001，0100，0101，1010映射端口0，地址0010、0111、1000映射到端口1，地址0011、1001、1011、1100映射到端口2，地址0110、1101、1110映射到端口3。图中add0——add3是从低到高4位地址，control0——control3是产生的4个端口的控制信号，当光报文目标地址属于本光通路指向的端口时时，该通路控制信号为0，否则为1。
图7为本发明光通路5结构示意图。
如图7所示，光通路5由干扰发生器25与光通道26组成。
图8为本发明除噪通道结构示意思图。
如图8所示，除噪通道由光通道27与吸光黑体28组成。
图9为光电转换及时钟提取装置2中的光电检测器6和前置放大器的一种硬件实现。
图10为本发明分光装置的一种实现，使用的是半透半反镜。
图11为光通路5的工作原理示意图， 是光报文， 是干扰信号。
图12为本发明分光后的光报文的选路过程示意图， 是光报文， 是干扰信号。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明技术方案的具体实现方式作详细描述。
本发明基于如图1所示编码方式。每个光报文由一个定界符作为起始标志，其目标地址在报文的最前端。
如图2所示，光选路装置主要由分光装置1，光电转换及时钟提取装置2，选路逻辑控制模块3，光电同步装置4，光通路5和除噪器6组成。光信号经过分光装置1进入选路装置，分为两路，一路进入各光电同步装置4，另一路进入光电转换及时钟提取模块2。光电转换及时钟提取模块2将光信号转换为电信号及相应的时钟信号，并将信号转给选路逻辑控制模块3。选路逻辑控制模块3提取出电信号流中报文的目标地址，根据选路装置的地址映射生成控制信号，传递给各光通路5。此时，另一路光信号经过光电同步装置4与控制信号一起到达各光通路5。在光通路5中各通路根据控制信号对目标地址非本通路的光信号用强激光进行干扰，并将干扰的信号传递到各自的除噪模块6。除噪模块6对未被干扰的光信号允许其正常通过，对于高光强的干扰吸收，从而滤除本非本通路中的光信号。
本发明光选路装置的各个部件可以采用现有技术。
图2中分光装置1采用半透半反镜。如图10所示。
图2中光电转换模块2采用如图3所示经典电路。该电路由光电检测器7，前置放大器8，主放大器9，均衡器10，判决器11，AGC放大器12，峰值检波器13，时钟恢复电路14以及解码解扰编码电路15组成。光电检测器7与前置放大器采用如图9所示经典PIN-PET电路。主放大器8采用集成放大电路。时钟恢复电路采用如图4所示结构电路。
图2中选路逻辑控制模块3包括时序逻辑的提取地址模块和组合逻辑生成控制信号模块。提取地址电路如图5输入为单比特数据流data及其时钟信号clock，光报文以01111110为定界符，地址位为4位，数据采用按位填充方式，即01111110只出现在报文的分界处，发送端在发报文时发现数据中出现连续5个1则自动添一个0，接收端在接收到5个连续的1时，如下一位是0，则忽略这个0，如下一位是1，则表明是另一个报文的开始。如图5电路在检测到01111110后，再经过4个时钟周期，输出口add0，add1，add2，add3就会输出正确地址，直到下一个01111110出现4周期后。
图2中光电同步装置4可采用控制模块中光纤长度及其环境的方式实现。若控制信号产生延迟为t，载波在光纤介质中的折射率为n，真空中光速为c0，则所需光纤长度为l＝c0t/n.。
图2中光通路模块结构如图7所示。干扰发生器25接受控制信号，如对应光报文目标地址不是本通路，则控制信号控制干扰发生器25发出高光强的干扰信号，与对应光信号同时到达光通道26入口处。因此，在光通道26出口处，非本光通道26光信号被干扰，形成高光强的噪声信号，而属于本光通道26的光信号则保持原样。实例如图11所示。
图2中除噪通路6结构如图8所示。它由光通道27与吸光黑体28组成。光通道27采用自聚焦材料，它具有如下特性对于光强超过其阈值M的噪声信号，进入光通道27时会产生自聚焦现象，光信号会聚到通道中部，被吸光黑体28吸收；正常信号光强低于阈值M，不会产生自聚焦现象，只有光通道27中心的部分光被吸光黑体28吸收，损失的能量可以忽略。
上述光通路与除噪模块实例如图12所示，图中黑色小方块为被干扰光报文信号，白色小方块是正常信号。原始三个光报文信号进入分光装置2时，被分散到各光通路，每个光通路接受各自控制信号，对光报文信号进行干扰，使得非本路光报文被干扰成为高光强噪声信号(黑色小块)，经过除噪模块6，各通道上只剩下属于本通道的正常信号(白色小块)。
本发明通过上述模块的协调工作，达到将光报文分发到目标通道上的，而不会出现到非目标通路的目的。同时，整个过程只涉及到一次光电转换的过程，不涉电信号交换时需要的内存读写与的交换回路，大大降低了报文转发受到的限制。使转发速率的提高更加可行。
权利要求
1.基于地址控制的光选路装置，其特征在于，全局分光装置(1)，光电转接及时钟提取装置(2)，选路逻辑控制模块(3)，光电同步装置(4)，光通路(5)以及除噪器(6)，其中分光装置(1)是一个半透半返镜，光报文经过该分光装置(1)后，分为两路，一路进入各光电同少电路(4)，另一路进入光电转换及时钟提取装置(2)，所述光报文由一个定界符作为起始标志，随后是它的地址码和净符；光电转换及时钟提取装置(2)，含有依次串接的光电转换器(7)、前置放大器(8)、主放大器(9)、均衡器(10)、判决器(11)、解码、解扰、编码电路(15)，依次串接的峰值检波器(13)和AGC放大器(13)，以及时钟恢复电路(14)，所述均衡器(10)的输出端在与所述判决器(11)的输入端相连的同时，还与时钟恢电路(14)的输入端、峰值检测器(13)的输入端相连，所述时钟恢复电路(14)的输出端同时与所述解码、解扰、编码电路(15)的输入端相连，所述AGC放大器(12)的输出端与主放大器(9)的输入端相连，；所述时钟恢复电路(14)含有依次串接的判决电路(18)和码形成电路组成(19)的判决器(11)，依次串接的钳位整形(110)、非线性处理(20)、调谐放大(21)、限幅(22)、整形(23)及移相电路(24)组成的时钟恢复电路(14)，其中非线性处理电路(20)可采用RC微分电路串接一个非门来实现，移相电路(24)向判决电路(18)和码形成电路(19)输出移相信号；以及输出端分别与判决器和整形电路的输入端相连的均衡器；所述光电转换及时钟提取装置(2)把光报文转换为电报文及相应的时钟信号，并输出到选路逻辑控制模块(3)；选路逻辑控制模块(3)，由地址提取电路和组合逻辑控制信号生成电路串接拼成，其中地址提取电路含有四位地址产生电路、报文定界时钟产生电路以及报文定界控制信号产生电路，其中四位地址产生电路，由4个依次串接的D触发器及分别连接在所述各D触发器的Q输出端**产生4位地址的4个D触发器组成，由单比特数据流data及其时钟信号组成的报文流输入到4个依次串接的D触发器中的第1个D触发器输入端，以逐个时钟周期地产生4位地址，以01111110为定界符的报文分界时钟产生电路由8个依次串接的D触发器以及一个输入端连接在第2——第7个D触发器Q输出端的6输入与门电路拼成，所述单比特数据流data及另一个控制报文分界的复位用时钟信号输入到8个依次串接的D触发器的输入端，每检测到定界符01111110时，6输入与门就产生一个报文分界的时钟信号；所述光报文定界控制信号产生电路，含有4个依次串接的D触发器，且最后一个D触发器输出接反相器组成的复位电路，一个D端始终置“1”的D复位触发器及连接于其输出的两输入与门电路组成的定界控制信号产生电路，所述6输入与门的输出信号及所述时钟信号送入作为复位电路的输入，而该复位电路的输出送往所述一个D端始终置“1”的D复位触发器时钟端，而该D复位触发器的输入连接到所述的一个两输入与门，其另一个输入为所述时钟信号，该两输入与门的输出则作为所述控制报文分界的复位用时钟信号送往所述四位地址产生电路中相互串接的4个D触发器中的时钟端；组合逻辑控制信号形成电路按不同的逻辑设计，本装置中假设选路装置有4个端口，光报文有4位地址，除去0000和1111的其它14个地址的分布如下地址0001，0100，0101，1010映射端口0，地址0010、0111、1000映射到端口1，地址0011、1001、1011、1100映射到端口2，地址0110、1101、1110映射到端口3，组合逻辑控制信号形电路包含4个输入端分别与4位地址add0——add3相连的非门，4组共12个输入端与4位地址信号或其对应的非门的输出端相连4输入与非门；以及4个与门，每个与门的输入端与所述某一组与非门的输出端相连，输出端即为对应光通路(5)的控制信号；当光报文地址属于对应光通路(5)指向端口时，传向该光通路(5)控制信号为0，否则为1；所述选路逻辑控制模块(3)提取的电信号报文流中的4位目标地址信号通过所述选路装置的映射将控制信号control0——control3传递给各条光通路(5)；光电同步装置(4)是光纤，其长度l＝c0t/n，其中c0为真空中的光速，t为所述控制信号延时，n为载波在光纤介质中的折射率；光通路(5)由干扰发生器(25)及光通道(26)组成，若光报文地址不属于本光通路(5)指向端口，则所述控制信号控制干扰发生器(25)发现高光强的干扰信号，与对应的光信号同时到达光通道(26)的入口，在光通道(26)的出口处形成高光强噪声信号，否则输出光报文；除噪器(6)由自聚集光通道(27)及位于该光通道(27)中心的吸光黑体(28)组成，该光通道(27)由能产生自聚焦的材料制成，对于光强超过阈值M的噪声信号，进入该光通道(27)时产生自聚焦现象，光信号自聚焦到光通道(27)中心，被吸光黑体(28)吸收；对于光强低于阈值M的正常光报文信号不会产生自聚焦现象，只有位于该光通道(27)中心的部分光被吸收，损失很小。
全文摘要
基于地址控制的光选路装置，属于光选路装置技术领域。其特征在于，含有分光装置，把光报文分为两路；光电转换装置，把分光装置输出的一路光报文转换为电报文及相应的时钟信号；选路逻辑控制模块，从接收到的电报文中提取地址，并根据本装置的地址映射关系产生各光通路的控制信号；光电同步装置，接收分光装置的另一路光报文，通过控制光纤长度使光报文与进入光通道的控制信号同步；光开关，受所述选路逻辑控制模块产生的控制信号控制，当该地址不属于当前通道指向端口时，发出高光强干扰信号，干扰进入光通道的光报文，形成噪声信号；除噪器，用于去除从光通道输出的噪声。本发明具有节约载波波长资源、避免数据出错、选路速度快的优点。
文档编号H04Q11/00GK101056420SQ200710099598
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者张小平, 吴建平, 张闰华, 何中敏 申请人:清华大学