[發(fā)明專利]一種大規(guī)模光交換芯片驅(qū)動控制裝置

有效

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• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112423165B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚磊;武保劍;錢悅;胡鋼;邱昆
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種大規(guī)模光交換芯片驅(qū)動控制裝置，包括控制單元和驅(qū)動單元兩部分；其中，控制單元將接收到的光交換需求指令通過并行方式轉(zhuǎn)發(fā)給驅(qū)動單元中的各個驅(qū)動板，驅(qū)動板通過插槽與光交換集成芯片連接，驅(qū)動板上的FPGA收到指令后，運行路由算法，然后控制數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換芯片和放大器產(chǎn)生所需的電壓信號，再通過控制模擬開關(guān)將放大后的電壓信號選擇性地施加到光開關(guān)單元上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種大規(guī)模光交換芯片驅(qū)動控制裝置。

背景技術(shù)

光纖通信網(wǎng)絡(luò)具有低損耗、大帶寬、高速率等傳輸特點，現(xiàn)已成為電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)、有線電視網(wǎng)的重要支撐。隨著電信業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的快速發(fā)展，通信的數(shù)據(jù)流量與日劇增，傳統(tǒng)的光-電-光的光信息交換形式存在著電子瓶頸，限制了數(shù)據(jù)速度和調(diào)制格式；另一個問題是功耗比較大，這種交換形式嚴重制約著大規(guī)模數(shù)據(jù)中心中光交換節(jié)點的可擴展性。為此，人們開始越來越趨于采用全光交換方式，并采用光交換集成芯片技術(shù)降低節(jié)點功耗和傳輸時延。為了更好地滿足數(shù)據(jù)中心和光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，要求光交換集成芯片具有足夠的端口數(shù)，交換容量需求也不斷增加。

光交換集成芯片的基本單位是光開關(guān)單元，光開關(guān)單元按照特定的拓撲結(jié)構(gòu)(如Benes、Switch-and-Select和PILOSS等)級聯(lián)成光交換集成芯片的核心部分，通過控制這些光開關(guān)的狀態(tài)，實現(xiàn)光交換集成芯片的路由選擇。光開關(guān)一般分為熱控開關(guān)和電控開關(guān)，兩者的實現(xiàn)原理都是通過對波導(dǎo)施加電壓來改變開關(guān)狀態(tài)，因此每個開關(guān)都至少需要一路電壓信號來改變狀態(tài)。隨著交換規(guī)模的增大或者端口數(shù)的增多，光開關(guān)單元的數(shù)量也越來越多，需要的電壓信號也越來越多，驅(qū)動電路也更加復(fù)雜。

事實上，現(xiàn)有的光交換芯片驅(qū)動方案越來越難以適應(yīng)大規(guī)模光交換芯片情形，主要存在如下問題：(1)驅(qū)動板之間通過串行方式連接在一起，這樣就造成控制指令在板間傳輸延遲高，組成光交換芯片的光開關(guān)單元很難動作一致，降低了整個光交換芯片的切換速度；(2)每個光開關(guān)單元都由獨立的電壓信號控制，不僅造成光交換集成芯片整體功耗變高，還會導(dǎo)致驅(qū)動電路更加復(fù)雜，很難適應(yīng)未來更大規(guī)模的光交換集成芯片的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大規(guī)模光交換芯片驅(qū)動控制裝置，通過引入模擬開關(guān)來減少冗余的驅(qū)動電路，從而降低整體功耗，實現(xiàn)更大規(guī)模的光交換集成芯片的集成控制。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種大規(guī)模光交換芯片驅(qū)動控制裝置，其特征在于，包括：控制單元和驅(qū)動單元；

所述控制單元包括串口模塊和FPGA總控芯片；

所述串口模塊通過接口與上位機連接，并通過上位機下發(fā)二進制形式的交換需求指令；

所述FPGA總控芯片接收串口模塊傳輸過來的二進制形式的交換需求指令，然后將指令通過并行方式發(fā)送給驅(qū)動單元的驅(qū)動板；

所述的驅(qū)動單元包括光交換芯片載板及多組驅(qū)動板；

所述光交換芯片載板又包括光交換集成芯片和多組驅(qū)動板插槽；光交換集成芯片對外提供不同的光開關(guān)單元的電極引線或焊盤，從而接入多路的光開關(guān)單元，并且同時又與驅(qū)動板插槽連接；

所述驅(qū)動板通過驅(qū)動板插槽連接光交換芯片載板，并通過驅(qū)動板插槽為驅(qū)動板提供電源，而每塊驅(qū)動板又將控制的所有光開關(guān)單元分成若干組，每組的光開關(guān)單元的電極引線或焊盤與一個1×N的模擬開關(guān)的輸出端連接，N為模擬開關(guān)的輸出端口數(shù)量，這樣便將驅(qū)動板產(chǎn)生的電壓信號加載到光交換芯片的驅(qū)動電極上，進而控制光開關(guān)單元的狀態(tài)；