коммутатор оптических сигналов

Формула изобретения

1. Коммутатор оптических сигналов, содержащий 2N+1 логических блоков, N=1, 2, 3, ..., логический блок содержит первый, второй и третий входы-выходы, первый вход-выход логического блока с номером J=1, 2, ..., 2N+1 является входом-выходом J-го канала коммутатора, отличающийся тем, что второй вход-выход логического блока с нечетным номером J=1, 3, 5, ..., 2N-1 соединен со вторым входом-выходом логического блока с ближайшим большим четным номером J=2, 4, 6, ..., 2N, второй вход-выход логического блока с номером J=2N+1 соединен с третьим входом-выходом логического блока с номером J=1, третий вход-выход логического блока с нечетным номером J=3, 5, ..., 2N+1 соединен с третьим входом-выходом логического блока с ближайшим меньшим четным номером J=2, 4, 6, ..., 2N, логические блоки с номерами J=1 и J=2 содержат волновые фильтры первого типа, логические блоки с номерами J=3, 4, 5, ..., 2N+1 содержат волновые фильтры второго типа, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого и второго типов является первым входом-выходом соответствующего логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы волнового фильтра первого и второго типа являются соответственно вторым и третьим входами-выходами логического блока.

2. Коммутатор оптических сигналов по п.1, отличающийся тем, что волновые фильтры первого и второго типов оперируют оптическими сигналами с длинами волн, пронумерованными в виде ряда 1, 2, 3, ..., длина волны равномерно возрастает по мере увеличения ее номера, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 2, 3, ..., первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 3, 5, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ..., второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 4, 6, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 3, 5, ..., мультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ..., первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 6, 10, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 4, 8, 12, ..., второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 4, 8, 12, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 6, 10, ....

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для кодирования, декодирования и передачи данных, представленных оптическими сигналами, в частности, к коммутаторам оптических сигналов, применяемым в компьютерных сетях.

Известен волновой фильтр - коммутатор оптических сигналов [1], содержащий первое и второе оптические волокна, образующие в некоторой ограниченной области сплавленную и растянутую витую пару. Первый вход-выход первого оптического волокна является первым мультиплексированным входом-выходом коммутатора. Второй вход-выход первого оптического волокна является первым демультиплексированным входом-выходом коммутатора. Первый вход-выход второго оптического волокна является вторым мультиплексированным входом-выходом коммутатора. Второй вход-выход второго оптического волокна является вторым демультиплексированным входом-выходом коммутатора. Волновой фильтр-коммутатор оптических сигналов [1] позволяет мультиплексировать и демультиплексировать двунаправленные оптические сигналы с разными длинами волн.

Недостатком устройства [1] являются ограниченные функциональные возможности. В частности, невозможна коммутация оптических сигналов между первым и вторым мультиплексированными или демультиплексированными входами-выходами. Это не позволяет использовать его в качестве центрального коммутирующего звена при построении компьютерной сети с топологией типа "звезда".

Известен коммутатор оптических сигналов [2], содержащий 2N+1 логических блоков, N=1, 2, 3, ..., логический блок содержит первый, второй и третий входы-выходы, первый вход-выход логического блока с номером J=1, 2, ..., 2N+1 является входом-выходом J-го канала коммутатора. Логический блок настраивается на передачу оптических сигналов в определенных направлениях. В частности, его можно настроить на передачу сигналов в компьютерной сети с кольцевой логической структурой и топологией типа "звезда".

Недостатками коммутатора [2] являются сложность и ограниченные функциональные возможности.

Первый недостаток связан с использованием матрицы из зеркал с управляемой прозрачностью. Для компенсации затухания сигнала в цепи из зеркал необходимы усилители. Управление прозрачностью зеркал может осуществляться вручную при конфигурировании системы либо дистанционно. Последний вариант подразумевает наличие программно-доступных средств управления (например, на основе микропроцессора с соответствующим программным обеспечением); в любом случае коммутатор должен иметь средства для подачи на него напряжения питания, что приводит к его дополнительному усложнению и ухудшает эксплуатационные качества.

Второй недостаток состоит в том, что для передачи данных в каждом направлении используется только один канал.

Цель изобретения - упрощение коммутатора и расширение его функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в коммутаторе оптических сигналов, содержащем 2N+1 логических блоков, N=1, 2, 3, ..., логический блок содержит первый, второй и третий входы-выходы, первый вход-выход логического блока с номером J=1, 2, ..., 2N+1 является входом-выходом J-го канала коммутатора, второй вход-выход логического блока с нечетным номером J=1, 3, 5, ..., 2N-1 соединен со вторым входом-выходом логического блока с ближайшим большим четным номером J=2, 4, 6, ..., 2N, второй вход-выход логического блока с номером J=2N+1 соединен с третьим входом-выходом логического блока с номером J=1, третий вход-выход логического блока с нечетным номером J=3, 5, ..., 2N+1 соединен с третьим входом-выходом логического блока с ближайшим меньшим четным номером J=2, 4, 6, ..., 2N, логические блоки с номерами J=1 и J=2 содержат волновые фильтры первого типа, логические блоки с номерами J=3, 4, 5, ..., 2N+1 содержат волновые фильтры второго типа, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого и второго типа является первым входом-выходом соответствующего логического блока, первый и второй демультиплексированные входы-выходы волнового фильтра первого и второго типа являются соответственно вторым и третьим входами-выходами логического блока.

В предлагаемом коммутаторе оптических сигналов волновые фильтры первого и второго типов оперируют оптическими сигналами с длинами волн, пронумерованными в виде ряда 1, 2, 3, ..., длина волны равномерно возрастает по мере увеличения ее номера, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 2, 3, ..., первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 3, 5, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ..., второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 3, 5, ..., мультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ..., первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 6, 10, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 4, 8, 12, ..., второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 4, 8, 12, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 6, 10, ...

На фиг.1, а представлен упрощенный эскиз конструкции известного [1] волнового фильтра; на фиг.1, б и в - варианты диаграмм прозрачности волнового фильтра первого (F1) и второго (F2) типов; на фиг.2 и фиг.3, а - примеры трасс прохождения оптических сигналов через волновой фильтр первого типа; на фиг.3, б - пример включения фильтра первого типа в систему передачи данных. На фиг.4 представлены наиболее распространенные варианты топологии компьютерных сетей; на фиг.5, а, б - функциональная схема и диаграмма внутренних соединений предлагаемого трехканального коммутатора оптических сигналов; на фиг.6, а, б - функциональная схема и диаграмма внутренних соединений предлагаемого пятиканального коммутатора оптических сигналов; на фиг.7 - функциональная схема предлагаемого (2N+1)-канального коммутатора оптических сигналов (N=1, 2, 3, ...).

Волновой фильтр 1 (фиг.1, а) предназначен для разделения (сортировки) группы сигналов по длинам волн. Он построен на основе особым образом свитых и сплавленных с одновременным растяжением расплава оптических волокон 2 и 3 [1]. Здесь и далее в зависимости от настройки при его изготовлении (фильтр первого или второго типа) фильтр имеет обозначения F1 или F2. В любом случае фильтр симметричен в том смысле, что пары его выводов X-W, W-X, Y-Z и Z-Y функционально равноценны.

В зависимости от параметров скрутки, плавления и растяжения оптических волокон при изготовлении фильтра он приобретает избирательную прозрачность по отношению к передаче световых сигналов определенных длин волн. Иными словами, фильтр может некоторым образом сортировать входной поток "разноцветных" световых сигналов инфракрасного диапазона, поступающих извне в произвольных сочетаниях на вывод X (на любой из четырех выводов). Сигналы, как здесь предполагается, имеют длины волн 1, 2, ..., 16, равномерно распределенные на горизонтальной числовой оси графиков, показанных на фиг.1, б, в. Соседние длины волн разделены промежутками 100 нм.

Графики 4 и 5 (фиг.1, б) представляют собой один из возможных вариантов диаграмм прозрачности каналов X-Y и X-Z фильтра F1. Так как фильтр симметричен, эти же графики отображают диаграммы прозрачности каналов W-Z и W-Y, a также двух оставшихся каналов, полученных взаимно-обратной заменой символов X, W символами Y, Z. Уровни 0 и 100% соответствуют непрозрачному и полностью прозрачному состояниям канала. Графики для их упрощения представлены двумя противофазными синусоидами, хотя в действительности их форма более сложная и зависит от технологии изготовления фильтра.

Из графика 4 следует, что канал X-Y (а также канал W-Z) фильтра F1 прозрачен для света с длинами волн 1, 3, 5, ..., 15 и непрозрачен для света с длинами волн 2, 4, 6, ..., 16. Если канал прозрачен, то свет соответствующих длин волн может передаваться через него в любом или одновременно в обоих направлениях. Непрозрачный канал не пропускает свет соответствующих длин волн ни в одном направлении.

График 5 показывает, что канал X-Z (а также канал W-Y) фильтра F1 прозрачен для света с длинами волн 2, 4, 6, ..., 16 и непрозрачен для света с длинами волн 1, 3, 5, ..., 15.

Графики 6 и 7 (фиг.1, в) соответствуют одному из возможных вариантов диаграмм прозрачности каналов X-Y и X-Z (W-Z и W-Y) фильтра F2. Они представлены синусоидами с удвоенными периодами по сравнению с графиками 4 и 5. Из графика 6 следует, что канал X-Y фильтра F2 прозрачен для света с длинами волн 2, 6, 10, 14 и непрозрачен для света с длинами волн 4, 8, 12, 16. График 7 противофазен графику 6 и отображает диаграмму прозрачности канала X-Z фильтра F2. Прозрачность каналов X-Y и X-Z (W-Z и W-Y) фильтра F2 по отношению к световым сигналам с длинами волн 1, 3, 5, ..., 15 неопределенна, но такие сигналы не поступают на этот фильтр в процессе его работы.

Примеры 8-13 трасс прохождения оптических сигналов через волновой фильтр F1 (фиг.2, а-е) показывают распространение группы световых сигналов через фильтр слева направо, справа налево и одновременно в обоих направлениях. В этих примерах один из выводов фильтра не используется.

В соответствии с примером 12 (фиг.2, д), вход-выход X фильтра F1 (F2) далее именуется мультиплексированным входом-выходом, вход-выход Y - первым демультиплексированным входом-выходом, вход-выход Z - вторым демультиплексированным входом-выходом фильтра.

В примерах 14-16, приведенных на фиг.2, ж, з и фиг.3, а, использованы все выводы фильтра F1.

Примеры 14 и 15 показывают возможность применения фильтра F1 для сопряжения однонаправленных линий передачи оптических сигналов с двунаправленными.

В примере 14 оптический сигнал, поступающий на вход X с левой стороны, содержит 16 составляющих с длинами волн 1- 16. Сигнал, снимаемый с выхода W фильтра, также содержит 16 составляющих с теми же длинами волн *1- *16. Знаки "*" показывают, что сигналы поступили на входы фильтра F1 с правой стороны. На входе-выходе Y сигналы с длинами волн 1, 3, 5, ..., 15 распространяются вправо, а сигналы с длинами волн *2, *4, *6, ..., *16 - влево. На входе-выходе Z сигналы с длинами волн 2, 4, 6, ..., 16 распространяются вправо, а сигналы с длинами волн *1, *3, *5, ..., *15 - влево.

Пример 15 отличается от примера 14 направлениями передачи сигналов через выводы X и W фильтра F1.

В примере 16 все подключенные к фильтру F1 линии двунаправленные. По каждой линии передаются 16 пар противоположно направленных оптических сигналов, каждая пара имеет одинаковую длину волны. По существу, эта схема представляет собой неполносвязный коммутатор, способный транслировать данные в направлениях: X Y, X Z, W Y, W Z, Y X, Y W, Z X, Z W. Для выбора направления передачи (маршрутизации информационного пакета) источник данных использует длины волн с четными или нечетными номерами. Например, внешний источник сигнала, подаваемого на вход-выход Z фильтра F1, желая передать сообщение в линию связи, подключенную к входам-выходам X или W, может использовать для этого световые импульсы с соответствующими длинами волн *6 или *15.

Непосредственная передача данных в смежных направлениях X W, W X, Y Z, Z Y невозможна. При наличии устройства-посредника 17 (фиг.3, б) такие передачи осуществимы. Например, внешний источник сигнала, подаваемого на вход-выход Z фильтра F, желая передать сообщение в линию связи 18, подключенную к входам-выходам Y, может использовать для этого световые импульсы с длиной волны *8. Эти импульсы проходят на вход-выход X и принимаются устройством Q (17). По предварительной "договоренности" с этим устройством оно незамедлительно выдает полученные импульсы обратно на вход-выход X, но использует для этого свет с длиной волны 13. Фильтр F1 передает эти импульсы на вход-выход Y, что и требуется.

Приведенные примеры (их можно распространить и на фильтр F2 второго типа с учетом его диаграммы прозрачности) показывают отмеченные ранее ограниченные возможности фильтра [1] при его использовании в качестве функционально-законченного коммутатора оптических сигналов в компьютерной сети.

На фиг.4 представлены наиболее распространенные варианты топологии компьютерных сетей. Топология типа "общая шина" (фиг.4, a) применяется в основном в локальных сетях ранних поколений. В качестве среды передачи сигналов обычно применяют коаксиальные кабели. Использование оптоволоконных линий связи в рамках данной топологии затруднено, так как необходима установка оптических разветвителей для подключения каждого узла 19 к общей магистрали 20. Это нетехнологично, кроме того, каждый разветвитель делит энергию поступающего на него сигнала на две части, так что уровни принимаемых сигналов зависят от взаимного расположения передатчика и приемника.

Топология типа "звезда" с общим концентратором 21 (фиг.4, б) предполагает наличие радиальных связей между концентратором и узлами 22 сети. Концентратор суммирует все поступающие в него оптические сигналы, по возможности равномерно распределяет суммарный сигнал между всеми каналами и параллельно передает его в обратных направлениях. Некоторые концентраторы работают по принципу распределения входного сигнала между всеми каналами, кроме "своего", что облегчает обнаружение коллизий при одновременном обращении двух или более узлов 22 к общей среде передачи сигналов.

Основной недостаток такой структуры состоит в том, что мощность входного сигнала делится на число каналов, достигающее ста или более. Для восстановления уровней выходных сигналов применяют активные концентраторы, способные усиливать мощность выдаваемых ими световых потоков по всем направлениям. Это усложняет структуру концентратора и требует наличия источника питания.

В сети с топологией типа "кольцо" (фиг.4, в) узлы 23 соединены в последовательную замкнутую цепь. Недостатки, свойственные рассмотренным ранее сетям (фиг.4, а, б), в данном случае отсутствуют. Каждый узел приостанавливает распространение адресованных ему информационных пакетов и транслирует "чужие" пакеты следующему узлу.

При отказе некоторого узла основное направление передачи пакетов можно, добравшись до ближайшего к нему узла, изменить на противоположное, так что все оставшиеся исправными узлы остаются доступными. Чтобы сохранить возможность двунаправленной передачи данных по кольцу при отказе одного из узлов, этот узел автоматически или вручную исключается из работы, а разорванные таким отказом оптические линии связи соединяются между собой "напрямую". При этом соединительный элемент вносит потери при передаче сигнала, кроме того, длина вновь созданной линии связи становится равной сумме длин линий связи, ранее соединявших отказавший узел с соседними.

Этот недостаток отсутствует в сети с комбинированной топологией (фиг.4, г). Внешне она напоминает рассмотренную ранее сеть с топологией типа "звезда" (фиг.4, б), но вместо концентратора 21 в ней применен коммутатор 24, соединенный с узлами 25. В отличие от концентратора коммутатор 24 способен определенным образом объединять между собой оптические волокна, соединяющие его с узлами 25. Например, внутри коммутатора можно создать соединения, при которых сеть имеет кольцевую логическую структуру, аналогичную показанной на фиг.4, в. Стрелки 26 на фиг.4, г соответствуют маршрутам передачи пакетов между узлами 25. Как следует из приведенной схемы, передача пакетов между узлами 25 происходит, по существу, по стрелкам 27, как в сети с кольцевой топологией.

Изоляция и обход одного или нескольких неисправных узлов 25 осуществляется соответствующей настройкой внутренних цепей коммутатора 24 и не затрагивает узлы сети и линии связи.

Коммутатор 28 [2] (фиг.4, д) содержит 2N+1 логических блоков 29, N=1, 2, 3, ... Логический блок 29 содержит первый 30, второй 31 и третий 32 входы-выходы, первый 30 вход-выход логического блока с номером J=1, 2, ..., 2N является входом-выходом J-го канала коммутатора. Входы-выходы 30 логических блоков 29 соединены с узлами 33 сети. Вход-выход 32 логического блока с номером J соединен с входом-выходом 31 соседнего логического блока с номером J+1 (J=1, 2, ..., 2N), вход-выход 32 логического блока с номером 2N+1 соединен с входом-выходом 31 логического блока с номером J=1.

Логические блоки 29 могут быть настроены на передачу сигналов между узлами 33 по кольцевой схеме, как было показано на фиг.4, г.

Предлагаемый коммутатор (трехканальный вариант, N=1, J=1, 2, 3), показанный на фиг.5, а, содержит 2N+1=3 логических блока 34-36, логический блок содержит первый 37, второй 38 и третий 39 входы-выходы. Первый вход-выход 37 логического блока 34 (35, 36) с номером J=1 (J=2, J=3) является входом-выходом первого 40 (второго 41, третьего 42) канала коммутатора.

Второй вход-выход 38 логического блока 34 с нечетным номером J=2N-1=1 соединен со вторым входом-выходом 38 логического блока 35 с ближайшим большим четным номером J=2N=2, второй вход-выход 38 логического блока 36 с номером J=2N+1=3 соединен с третьим входом-выходом 39 логического блока 34 с номером J=1, третий вход-выход 39 логического блока 36 с нечетным номером J=2N+1=3 соединен с третьим входом-выходом 39 логического блока 35 с ближайшим меньшим четным номером J=2.

Логические блоки 34 и 35 с номерами J=1 и J=2 содержат волновые фильтры F1 первого типа (фиг.1, а, б), логический блок с номером J=2N+1=3 содержит волновой фильтр F2 второго типа (фиг.1, а, в), мультиплексированный вход-выход X волнового фильтра первого и второго типа является первым входом-выходом 37 соответствующего логического блока 34-36, первый Y и второй Z демультиплексированные входы-выходы волнового фильтра первого и второго типа являются соответственно вторым 38 и третьим 39 входами-выходами логического блока.

При включении коммутатора в компьютерную сеть ее узлы подключаются к входам-выходам 40-42 первого - третьего каналов (J=1, 2, 3). Для удобства изложения на фиг.5 каналы обозначены буквами А, В, и С.

Для обмена данными между узлами сети используются оптические сигналы с длинами волн 1, 2, ... 8, 10, 12, 14 и 16 из множества сигналов с длинами волн 1- 16, равномерно распределенными на горизонтальных числовых осях диаграммы 43, показанной на фиг.5, б. Соседние длины волн разделены промежутками 100 нм.

На диаграмме 43 точки 44 и дуги 45 между ними отображают пары каналов (А-В, А-С, В-С), которые используют для двунаправленного обмена данными заданную длину волны. Из этой диаграммы следует, что узлы сети, подключенные к каналам А и В, обмениваются данными с использованием длин волн 1, 3, 5, 7. Эта группа длин волн может быть расширена резервными длинами волн 9, 11, 13, 15, что отражено на диаграмме 43 кружками 46 и дугами между ними. Узлы сети, подключенные к каналам А и С, обмениваются данными с использованием длин волн 2, 6, 10, 14, что отображается удлиненными дугами на диаграмме 43. Узлы сети, подключенные к каналам В и С, обмениваются данными с использованием длин волн 4, 8, 12, 16.

Для указания направлений передачи сигналов через коммутатор, показанный на фиг.5, а, приняты следующие обозначения. В записи вида " 1^А" верхний индекс указывает источник сигнала (в данном примере это устройство, подключенное к каналу А) с длиной волны 1. Таким образом:

1^А, 3^A, 5^A, 7^A - длины волн для передачи данных из канала А в канал В;

1^B, 3^B, 5^B, 7^B - длины волн для передачи данных из канала В в канал А;

2^A, 6^A, 10^A, 14^A - длины волн для передачи данных из канала А в канал С;

2^C, 6^C, 10^C, 14^C - длины волн для передачи данных из канала С в канал А;

4^B, 8^B, 12^B, 16^B - длины волн для передачи данных из канала В в канал С;

4^C, 8^C, 12^C, 16^C - длины волн для передачи данных из канала С в канал В.

В данном случае каждый узел сети может одновременно и двусторонне обмениваться данными с двумя ближайшими соседними узлами с использованием в каждом направлении приема-передачи четырех длин волн (не считая четырех резервных длин волн для обмена данными между каналами А и В).

Пятиканальный вариант предлагаемого коммутатора (N=2, J=1, 2, 3, 4, 5), показанный на фиг.6, а, содержит 2N+1=5 логических блоков 47-51, логический блок содержит первый 52, второй 53 и третий 54 входы-выходы. Первый вход-выход 52 логического блока с номером J является входом-выходом первого 55 второго 56, третьего 57, четвертого 58 и пятого 59 каналов коммутатора.

Второй вход-выход 53 логического блока 47 (49) с номером J=1 (J=3) соединен со вторым входом-выходом 53 логического блока 48 (50) с ближайшим большим четным номером J=2 (J=4), второй вход-выход 53 логического блока 51 с номером J=2N+1=5 соединен с третьим входом-выходом 54 логического блока 47 с номером J=1, третий вход-выход 54 логического блока 49 (51) с номером J=3 (J=2N+1=5) соединен с третьим входом-выходом 54 логического блока 48 (50) с ближайшим меньшим четным номером J=2 (J=4).

Логические блоки 47 и 48 с номерами J=1 и J=2 содержат волновые фильтры F1 первого типа (фиг.1, а, б), логический блок с номерами J=3, J=4 и J=2N+1=5 содержат волновой фильтр F2 второго типа (фиг.1, а, в), мультиплексированный вход-выход X волнового фильтра первого и второго типа является первым входом-выходом 52 соответствующего логического блока 47-51, первый Y и второй Z демультиплексированные входы-выходы волнового фильтра первого и второго типа являются соответственно вторым 53 и третьим 54 входами-выходами логического блока.

Так же, как и в рассмотренном варианте построения коммутатора (фиг.5, а), в данном случае для обмена данными между узлами сети используются оптические сигналы с длинами волн 1, 2, ... 8, 10, 12, 14 и 16 из множества сигналов с длинами волн 1- 16, равномерно распределенными на горизонтальных числовых осях диаграммы 60, показанной на фиг.6, б.

Из диаграммы 60 следует, что одна и та же длина волны может использоваться для передачи данных между одной или двумя парами узлов сети, подключенных к соседним каналам. Так, сигнал с длиной волны 1 используется только для передачи данных по двунаправленной цепи А-В. Сигнал с длиной волны 2 используется как для передачи данных по цепи А-Е, так и по цепи С-D и т.д.

Так же, как и в рассмотренном варианте построения коммутатора (фиг.5, а), в данном случае для обмена данными между узлами сети подключенными к соседним каналам А и В, могут использоваться резервные длины волн 9, 11, 13 и 15.

В общем случае предлагаемый коммутатор оптических сигналов, показанный на фиг.7, содержит 2N+1 логических блоков 61-67, N=1, 2, 3, ..., логический блок содержит первый 68, второй 69 и третий 70 входы-выходы, первый вход-выход 68 логического блока с номером J=1, 2, ..., 2N+1 является входом-выходом J-го канала коммутатора.

Второй вход-выход 69 логического блока 61, 63, 65 с нечетным номером J=1, 3, 5, ..., 2N-1 соединен со вторым входом-выходом логического блока 62, 64, 66 с ближайшим большим четным номером J=2, 4, 6, ..., 2N, второй вход-выход 69 логического блока 67 с номером J=2N+1 соединен с третьим входом-выходом 70 логического блока 61 с номером J=1, третий вход-выход 70 логического блока 63, 65 67 с нечетным номером J=3, 5, ..., 2N+1 соединен с третьим входом-выходом 70 логического блока 62, 64, 66 с ближайшим меньшим четным номером J=2, 4, 6, ..., 2N.

Логические блоки 61 и 62 с номерами J=1 и J=2 содержат волновые фильтры первого типа, логические блоки 63-67 с номерами J=3, 4, 5, ..., 2N+1 содержат волновые фильтры второго типа, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого и второго типа является первым входом-выходом 68 соответствующего логического блока 61-67. первый и второй демультиплексированные входы-выходы волнового фильтра первого и второго типа являются соответственно вторым 69 и третьим 70 входами-выходами логического блока.

Волновые фильтры первого и второго типов, как было показано на фиг.1, а-в, оперируют оптическими сигналами с длинами волн, пронумерованными в виде ряда 1, 2, 3, ... (в общем случае число длин волн не ограничивается шестнадцатью), длина волны равномерно возрастает по мере увеличения ее номера, мультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 2, 3, ..., первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 3, 5, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ..., второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра первого типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 1, 3, 5, ..., мультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 4, 6, ..., первый демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 6, 10, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 4, 8, 12, ..., второй демультиплексированный вход-выход волнового фильтра второго типа прозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 4, 8, 12, ... и непрозрачен для оптических сигналов с длинами волн с номерами 2, 6, 10, ...

Так же как и в схемах, представленных на фиг.5 и фиг.6, соседние узлы компьютерной сети обмениваются данными с использованием соответствующих длин волн в зависимости от сочетания номеров J каналов коммутатора.

Применение предлагаемого коммутатора оптических сигналов позволяет упростить построение сетей с логической структурой типа "кольцо" и топологией типа "звезда". Коммутатор функционирует без источника питания. Маршрут передаваемого узлом сети пакета задается выбором длины волны, что позволяет одновременно обмениваться информацией с соседними узлами с использованием нескольких потоков данных.

Источники информации

1. Патент США №5.809.190 (Fig.5).

2. Патент США №6.134.357 (Fig.4) (прототип).