本发明专利技术公开了一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，涉及路由器技术领域，解决现有5x5路由器传输效率低的技术问题，本发明专利技术包括5个输入端、5个输出端，每个输入端对应连接4个输出端，从而形成5进5出光学链路，所述5个输入端均设有switch单元组件，所述5个输出端均设有连接单元组件，各输入端分别通过switch单元组件连接对应输出端的连接单元组件，通过控制switch单元组件及连接单元组件的工作状态来控制各光学链路导通或关闭，以实现各输入端与输出端进行全双工通信。本发明专利技术将光学路由器中的各个光学通信链路独立分开，各个光学通信链路之间不再共用同一个switch单元，避免了通道之间的拥塞，实现了全双工通信，传输效率高。输效率高。输效率高。
【技术实现步骤摘要】
一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器
[0001]本专利技术涉及路由器
，更具体地说，它涉及一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器。
技术介绍
[0002]相对于电学片上网络，光片上网络具有高通信容量、低功耗、低电磁干扰等优点。近年来利用表面等离子共振原理制作的光学器件，使得将器件制作与光波长相当的尺寸变成了可能，在有效减小了器件的尺寸的同时，进一步降低了器件的功耗和提高了器件的工作频率。有学者提出了一种HPPS(hybrid photonic
‑
plasmonic switch)，在此基础上提出了一种使用8个开关构成了5x5 router。目前，采用了HPPS设计了用于mesh拓扑结构的5x5路由器，所设计的router具有较低的插入损耗和紧凑的器件尺寸，然而，由于一些端口占用了同一个switch，导致端口之间相互拥塞，影响数据传输效率，甚至同一个收发端口共一个switch，导致不能实现全双工通信。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本专利技术的目的一是提供一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，可以避免通道之间的拥塞，实现全双工通信。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，包括5个输入端、5个输出端，每个输入端对应连接4个输出端，从而形成5进5出光学链路，所述5个输入端均设有switch单元组件，所述5个输出端均设有连接单元组件，各输入端分别通过switch单元组件连接对应输出端的连接单元组件，通过控制switch单元组件及连接单元组件的工作状态来控制各光学链路导通或关闭，以实现各输入端与输出端进行全双工通信。
[0005]作为进一步地改进，所述switch单元组件包括4个switch单元，所述连接单元组件包括4个switch单元，所述输入端通过switch单元组件的switch单元对应连接连接单元组件的switch单元，通过同时设置指定switch单元组件的switch单元及对应连接连接单元组件的switch单元为cross状态，即可导通该两个switch单元对应的光学链路。
[0006]进一步地，所述switch单元组件包括4个switch单元，所述连接单元组件包括3个Y型耦合器，所述输出端依次串接3个Y型耦合器后，通过3个Y型耦合器分别对应连接4个switch单元，通过设置指定switch单元为cross状态，即可导通该switch单元对应的光学链路。
[0007]进一步地，所述switch单元组件包括3个switch单元，所述输入端连接switch单元的P2端口，所述连接单元组件包括3个Y型耦合器，所述输出端通过1个Y型耦合器并联另外两个Y型耦合器，另外两个Y型耦合器的一端直连1个输入端，剩下的三端分别连接另外3个输入端的switch单元；通过设置指定输入端中的一个switch单元为cross状态，另外两个为bar状态，即可导通与该输入端直连的光学链路；通过设置指定输入端中的一个switch单元
为bar状态，另外两个为random状态，即可导通与bar状态对应的光学链路。
[0008]进一步地，通过下面公式(1)计算各光学链路的插入损耗，
[0009]IL
T
＝∑IL
bar
+∑IL
cross
+∑IL
bend
+∑IL
crossing
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]式中，IL
bar
、IL
cross
分别为bar状态插入损耗和cross状态插入损耗，IL
bend
、IL
crossing
分别为波导传输插入损耗和波导交叉插入损耗。
[0011]进一步地，通过下面公式(2)～(5)计算bar状态的串扰噪声CN
bar
和信号比S
bar
，以及cross状态的串扰噪声CN
cross
和信号比S
cross
，
[0012][0013][0014][0015][0016]式中，P
C_N_O
、P
B_N_O
、P
B_S_O
、P
C_S_O
分别为cross状态的信号输出功率、bar状态的噪声输出功率、bar状态的信号输出功率、cross状态的噪声输出功率，Pin为信号输入功率。
[0017]进一步地，通过下面公式(6)～(7)计算各个光学链路的串扰比率，
[0018]CN1＝(mS
bar
+nS
cross
)CN
bar
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0019]CN2＝(mS
bar
+nS
cross
)CN
cross
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0020]式中，CN1为最后噪声由cross状态产生的bar噪声比率，CN2最后噪声由bar状态产生的cross噪声比率，m、n为产生bar噪声或cross噪声之前，信号经过bar状态和cross状态的数量。
[0021]进一步地，通过下面公式(8)计算整个光通信链路的串扰噪声总和，
[0022]CN
T
＝10log(∑CN1+∑CN2)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)。
[0023]有益效果
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有的优点为：
[0025]本专利技术将光学路由器中的各个光学通信链路独立分开，各个光学通信链路之间不再共用同一个switch单元，避免了通道之间的拥塞，实现了全双工通信，传输效率高。通过仿真研究，路由器的最高插入损耗为5.4dB，平均插入损耗为3.5dB，路由开关时间小于100ps，平均能耗仅为13.1fJ，比同类型的光学路由器能耗减少了39.4％，研究结果表明该路由器具有插入损耗低，能耗低的特点。
附图说明
[0026]图1为本专利技术中A型全双工5
×
5光学路由器的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术中B型全双工5
×
5光学路由器的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术中C型全双工5
×
5光学路由器的结构示意图；
[0029]图4本专利技术中A型全双工5
×
5光学路由器的router插入损耗图；
[0030]图5本专利技术中B型全双工5
×
5光学路由器的router插入损耗图；
[0031]图6本专利技术中C型全双工5
×
5光学路由器的router插入损耗图；
[0032]图7本专利技术中C型路由器与现有技术路由器的能耗比较图；
[0033]图8本专利技术中C型路由器的router串扰模型图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，包括5个输入端、5个输出端，每个输入端对应连接4个输出端，从而形成5进5出光学链路，其特征在于，所述5个输入端均设有switch单元组件，所述5个输出端均设有连接单元组件，各输入端分别通过switch单元组件连接对应输出端的连接单元组件，通过控制switch单元组件及连接单元组件的工作状态来控制各光学链路导通或关闭，以实现各输入端与输出端进行全双工通信。2.根据权利要求1所述的一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，其特征在于，所述switch单元组件包括4个switch单元，所述连接单元组件包括4个switch单元，所述输入端通过switch单元组件的switch单元对应连接连接单元组件的switch单元，通过同时设置指定switch单元组件的switch单元及对应连接连接单元组件的switch单元为cross状态，即可导通该两个switch单元对应的光学链路。3.根据权利要求1所述的一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，其特征在于，所述switch单元组件包括4个switch单元，所述连接单元组件包括3个Y型耦合器，所述输出端依次串接3个Y型耦合器后，通过3个Y型耦合器分别对应连接4个switch单元，通过设置指定switch单元为cross状态，即可导通该switch单元对应的光学链路。4.根据权利要求1所述的一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，其特征在于，所述switch单元组件包括3个switch单元，所述输入端连接switch单元的P2端口，所述连接单元组件包括3个Y型耦合器，所述输出端通过1个Y型耦合器并联另外两个Y型耦合器，另外两个Y型耦合器的一端直连1个输入端，剩下的三端分别连接另外3个输入端的switch单元；通过设置指定输入端中的一个switch单元为cross状态，另外两个为bar状态，即可导通与该输入端直连的光学链路；通过设置指定输入端中的一个switch单元为bar状态，另外两个为random状态，即可导通与bar状态对应的光学链路。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种基于表面等离子体开关的全双工5x5路由器，其特征在于，通过下面公式(1)计算各光学链路的插入损耗，IL
T
＝∑IL
bar
+∑IL
【专利技术属性】
技术研发人员：闭吕庆，梁志勋，
申请(专利权)人：玉林师范学院，
类型：发明
国别省市：
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