Torus结构的芯片上光互连网络损耗分析和优化

J4 ›› 2014, Vol. 31 ›› Issue (2): 245-251.

Torus结构的芯片上光互连网络损耗分析和优化

赵巍伦¹,牛伟²,杨逐³,何娟¹,谢军¹,张琪琦¹,龚元洁¹,王勇¹,解宜原¹

1 西南大学电子信息工程学院, 四川重庆 4000715； 2 中国电子科技集团公司第26研究所，四川重庆 400060; 3 重庆师范大学教育科学学院，四川重庆 401331

收稿日期:2013-08-11 修回日期:2013-10-08 出版日期:2014-03-28 发布日期:2014-03-20
通讯作者: 解宜原(1980-)陕西西安人，教授，主要从事光通信技术研究。 E-mail:yyxie@swu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金基金资助项目(61205088)，重庆市自然科学基金（2011BB2009），西南大学博士基金（SWU110030），国家级大学生创新创业训练计划（201210635127）

Formal worst case analysis of insertion loss in Torus-based optical networks-on-chip

ZHAO Wei-lun, NIU Wei, YANG Zhu, HE Juan, XIE Jun, ZHANG Qi-qi, GONG Yuan-jie,Yong Wang, XIE Yi-yuan

1 School of Electronic and Information Engineering, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2 China Electronics Technology Group Corporation, Chongqing 400060， China; 3 Chongqing Normal University, Chongqing 400047, China

Received:2013-08-11 Revised:2013-10-08 Published:2014-03-28 Online:2014-03-20

摘要/Abstract

摘要： 基于硅基波导、十字状波导交叉和基于波导微环的光交换器件的损耗特性，对 Torus结构的芯片上光互连网络建立了损耗模型，利用该模型来对芯片上光互连网络进行光器件级、光路由器级和网络级的损耗特性分析，同时建立芯片上光互连网络损耗自动分析系统。依据该系统可以得到不同网络规模下的最大损耗，并分别分析了基于crossbar、cygnus和crux路由器的torus结构网络的损耗特性。可以得到，传输损耗随着网络规模的扩展而增加，最小的传输损耗出现在M=N时。同时，可以得到采用Crux路由器构成的芯片上光互连网络的传输损耗最小，小于Cygnus构成的芯片上光互连网络约5dB。

关键词: 光通信, 光交换器, 芯片上光互连网络, 损耗, 路由器, torus结构网络

Abstract: Based on the loss parameters of silicon waveguide, waveguide crossing and microresonator based optical switching elements, a general analytical model to study the transmission loss in torus-based optical network on chip (ONoC) is proposed. The model is used to analyze insertion loss at device level, router level and network level. Meanwhile, the automatically analysis system is established. The maximal insertion loss in different network scales is gotten from the analysis system. The maximal insertion loss of the torus-based ONoC using the crossbar, Cygnus and crux is also analyzed. From the numerical investigation, we can get that the insertion loss will enlarge with the increase network scale and the minimum insertion loss is presented at the M=N condition. Meanwhile, compared with the crossbar and Cygnus, the insertion loss of the ONoC using crux is minimum. The insertion loss of the ONoC using crux is less than the insertion loss of the ONoC using Cygnus about 5dB.

Key words: optical communication, optical switching, optical network on chip (ONoC), insertion loss, optical router, torus-based network

中图分类号:

TN384

赵巍伦牛伟杨逐何娟谢军张琪琦龚元洁王勇解宜原. Torus结构的芯片上光互连网络损耗分析和优化[J]. J4, 2014, 31(2): 245-251.

ZHAO Wei-lun, NIU Wei, YANG Zhu, HE Juan, XIE Jun, ZHANG Qi-qi, GONG Yuan-jie,Yong Wang, XIE Yi-yuan. Formal worst case analysis of insertion loss in Torus-based optical networks-on-chip[J]. J4, 2014, 31(2): 245-251.

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