10.2.3. Особенности построения многокаскадных оптических коммутаторов

При построении многокаскадных оптических коммутаторов - МОК, технология построения КСС также может накладывать определенные ограничения, поэтому функциональную пригодность и эффективность МОК оценивают обычно с помощью следующих показателей [299]:

требуемое число базовых элементов, учитывая, что стоимость реализации коммутатора по меньшей мере пропорциональна их числу;

однородность коммутации, т.е. такая ситуация, при которой потери при коммутации не за­висят от комбинации портов входа-выхода;

пересекаемость связующих волноводов (crossover), которую желательно минимизировать или исключить вовсе, учитывая, что при наличии такого пересечения могут возникнуть потери мощности оптического излучения и переходные помехи (crosstalk) в результате взаимодействия световых потоков;

- характеристики блокировки, т.е. принадлежность МОК к одному из двух классов коммута­ торов: блокирующих или неблокирующих.

Поясним три последних показателя и дадим нужные определения.

Мерой однородности коммутации могут служить максимальное и минимальное числа базовых переключателей (элементов) на оптическом пути, соединяющем различные комбинации портов входа-выхода, и соответствующие им оценки максимальных и минимальных потерь при коммутации.

Возможность пересечения волноводов обусловлена тем, что большие МОК изготавлива­ются как ОИС на единой подложке и для исключения возможности пересечения топология МОК должна быть реализована в виде плоского графа* (учитывая, что ОИС, в отличие от электронных ИС, не может быть многослойной). При использовании фотонных кристаллов* и технологии из­готовления фотонных ИС - ФИС вместо ОИС это требование (ограничение) снимается [316].

Коммутатор называется неблокирующим, если любой незанятый входной порт может быть соединен с любым неиспользуемым выходным портом, в противном случае (т.е. если какое-то соединение не может быть реализовано) коммутатор является блокирующим.

В свою очередь, неблокирующие коммутаторы делятся [299]:

- на коммутаторы, неблокирующие в строгом смысле, т.е. такие неблокирующие коммутаторы, которые при использовании любой процедуры соединения не требуют перемаршрутизации ка­ кого-либо соединения;

на коммутаторы, неблокирующие в широком смысле, т.е. такие неблокирующие коммутато­ры, которые при использовании определенной процедуры соединения не требуют перемаршру­тизации какого-либо соединения;

на перестраиваемые неблокирующие коммутаторы, т.е. такие неблокирующие коммутаторы, которые в любом случае требуют перемаршрутизации какого-то из соединений.

Первый тип является наиболее желаемым, однако он требует при реализации наибольшего числа БЭ (см. табл. 10-4). Второй тип является некоторым компромиссом между первым и треть­им типами (см. там же) и используется очень широко. Преимущество последнего, третьего, типа коммутаторов - относительно малое число требуемых БЭ (см. там же). Его основной недостаток -временный (на время перемаршрутизации) разрыв установленного соединения. Не все приложе­ния могут допускать такую ситуацию. Кроме того, этот тип коммутаторов требует более сложных алгоритмов управления.

Рассмотрим описанные в литературе четыре основные схемы (или архитектуры) КСС, ко­торые могут быть использованы в каскадных оптических коммутаторах большого размера [299, 305,306]:

схема матричного кросс-коммутатора (crossbar);

схема КСС Бенеша;

схема КСС Шпанке-Бенеша;

схема КСС Шпанке.