无阻塞多级光片上网络结构的设计

• 作 者: 赵立娟
• 出 处: 西安电子科技大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 光片上网络 波长路由 插入损耗 OPNET

随着电子元器件尺寸的减少,单一芯片上集成的处理器核数目越来越多,使得传统基于电互连的片上网络在通信带宽、能耗和时延等网络性能方面出现了瓶颈。伴随硅光技术的发展,光互连所特有的高带宽、高吞吐、低能耗等优点成为片上网络应用的新研究热点。为了降低网络拥塞,提高通信质量,波长路由技术是一种常用的技术,我们对采用波长路由的两种典型进行了研究,即无源光互连片上网络结构λ-router和GWOR(Generic Wavelength-routed Optical Router),总结分析了基本架构和通信过程,分析表明两种网络结构中存在扩展性差和传输带宽有限的问题。针对网络规模扩展性受限于波长数目有限的问题,我们提出了一种可扩展的多级光互连片上网络结构。该结构通过采用多个基于无源微环谐振器组成的交换单元,设计交换单元的内部连接规则,实现使用较少数目的波长达到无阻塞通信,并且从微环谐振器使用数目、波长使用数目、面积开销和插入损耗方面进行分析,结果表明我们所提出的多级光互连片上网络结构具有较大优势。针对传输带宽有限的问题,我们提出了一种带宽灵活分配的有源多级光互连片上网络结构。该结构由多个交换单元连接而成,每个交换单元由有源宽带微环谐振器、无源窄带微环谐振器和控制单元组成。根据网络中流量特点,控制交换单元中相应有源宽带微环谐振器的状态,实现单波长通信和多波长通信,从而缓解传输带宽有限的问题。OPNET仿真验证该网络结构具有较好的时延和吞吐性能。