【摘 要】
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随着硅集成技术和光器件工艺制造上的突破,光互连技术取代金属互连成为一种趋势,传统的多核之间的数据传输速率要求不断提升,以及网络中波分复用技术的应用,使得网络的传输带宽、数据传输速率、时延和能耗更符合发展需求,迫使光片上网络(Optical Network-on-Chip,ONo C)成为一种新型高效的片上互连通信系统。光片上网络的核心器件微环谐振器(Micro Ring Resonator,MRs
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随着硅集成技术和光器件工艺制造上的突破,光互连技术取代金属互连成为一种趋势,传统的多核之间的数据传输速率要求不断提升,以及网络中波分复用技术的应用,使得网络的传输带宽、数据传输速率、时延和能耗更符合发展需求,迫使光片上网络(Optical Network-on-Chip,ONo C)成为一种新型高效的片上互连通信系统。光片上网络的核心器件微环谐振器(Micro Ring Resonator,MRs),由于自身制造工艺影响以及对温度波动高度敏感,极易造成其发生热漂移继而发生桥接故障,导致网络传输中的通信数据发生错误,降低光片上网络系统的安全性和可靠性。桥接故障是影响光片上网络可靠性的关键因素,基于此,本论文针对光片上网络微环谐振器发生的桥接故障进行故障模拟和检测展开研究,主要研究内容概况如下:1、对光片上网络的核心元件微环谐振器和光波导进行分析,分析了MRs的工作原理、与光波导的耦合方式以及谐振条件,引入两类桥接故障的定义,并建立桥接故障模型,完成光路由器桥接故障模拟装置的设计。该装置能够在单故障情况下,通过控制信号设置故障,得到故障仿真图,最后利用4种经典光路由器验证了桥接故障模拟器的有效性。2、对光路由器中桥接故障数量进行检测。从光路由器路径出发寻找桥接故障微环,首先建立桥接故障数量检测模型,然后对光路由器结构进行初始化,建立直通光路、单谐振光路和多谐振光路三种寻找光路,最后累加各光路下的桥接故障数量。通过实验验证,此方法实验结果与理论分析一致,提高了光片上网络中桥接故障数量的查找效率,为后续的桥接故障检测提供有利的依据。3、完成光路由器桥接故障的检测。利用图论的相关理论知识,将光路由器中的光波导和微环谐振器等效建模为一个加权有向图,依据桥接故障检测图FCG,将桥接故障检测问题转化为对图的顶点出度、入度的计算。实验通过分析经典光路由器对应的FCG,并依据光路由器桥接故障定位方法,完成了桥接故障的检测,此方法的桥接故障覆盖率可达到100%。
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