一种四端口光路由器的呆滞故障模拟装置

1.本发明涉及光路由器领域，具体涉及一种四端口光路由器的呆滞故障模拟装置。


背景技术：

2.芯片集成不断发展，其规模日益增大、复杂度日益增加，从而极大的增加了芯片内部发生缺陷的概率。片上网络作为集成电路发展的产物，己成为片上多核及众核系统的主流通信架构，其通过使用路由器作为数据收发媒介为多个功能模块之间提供通讯，进而降低延时、功耗进一步提高系统的整体性能，从而满足了对多核系统通信效率的需求。
3.当前，由于芯片特征尺寸的不断缩小、集成密度的持续增加等，使得芯片面临着可靠性问题日益凸显。而影响芯片可靠性关键的问题就是芯片内部发生缺陷。
4.从源头上来讲，由于制造工艺的限制使得芯片在设计和制造过程中产生了缺陷；以生命周期长度来看，工作过程中发生的电子迁移、电解腐蚀等原因也是造成芯片故障的主要元凶；在系统内部，由于串扰、噪声、电磁干扰等因素的影响，造成芯片的功能产生短暂性的失效。
5.为进一步提升芯片可靠性和片上网络的整体性能，本发明提供一种光路由器的呆滞故障模拟装置用于模拟光路由器中微环谐振器(mrr)呆滞故障导致的光路由器的输出变化。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的光路由器不能有效进行故障模拟的技术问题。提供一种新的光路由器的呆滞故障模拟装置，该光路由器的呆滞故障模拟装置能够有效地模拟mrr由于制造缺陷造成的故障，提高光路由器片上网络的可靠性将发挥重要作用的特点。
7.为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
8.一种光路由器的故障模拟装置，所述光路由器的呆滞故障模拟装置用于模拟光路由器中的微环谐振器故障，光路由器的呆滞故障模拟装置包括n个相互连接的微环谐振器故障模拟子单元，故障模拟子单元的输入接口模拟光路由器信号输入端口，故障模拟子单元的输出接口模拟光路由器信号输出端口。
9.所述故障模拟子单元为多路选择器，多路选择器用于模拟微环谐振器的谐振状态正常态和故障态。
10.本发明的工作原理：本发明对mrr建立故障模型，建立了两种故障模型。定义呆滞 0故障(stuck-at-zero fault，s-a-0)指的是由于制造缺陷呆滞于0。具体指当光信号从输入端进入时，如果控制mrr的谐振状态为“on”，正常情况下，光信号将从drop端输出，但是由于故障的存在，此时光信号实际从through端输出，drop端没有输出。
11.通过控制mrr处于on状态，此时接收端应该收到“1”，由于制造缺陷导致“呆滞于0”而实际上接收到“0”。
12.呆滞1故障(stuck-at-one fault，s-a-1)指的是由于制造缺陷呆滞于1。具体指当光信号从输入端进入时，如果控制mrr的谐振状态为“off”，正常情况下，信号应该从 through端输出，但由于故障的存在，光信号实际从drop端输出，through端没有输出信号。如图3：通过控制mrr处于off状态，此时接收端应该收到“0”，由于制造缺陷导致“呆滞于1”而实际上接收到“1”。
13.上述方案中，为优化，进一步地，所述故障模拟子单元包括与故障模拟子单元第一输入接口连接的第二微环谐振器b、与第二输入接口连接的第四微环谐振器d；第二微环谐振器b连接2个可切换的输出支路bo1和输出支路bo2；第四微环谐振器连接有2个可切换的输出支路do1和输出支路do2；输出支路bo1与输出支路do2通过或门连接到第三微环谐振器c，输出支路bo2与输出支路do1连接到第八微环谐振器h，输出支路co2与输出支路 ho1通过或门连接到故障模拟子单元的第三输出接口，输出支路co1与输出支路ho2通过或门连接到故障模拟子单元的第四输出接口；
14.所述故障模拟子单元包括与故障模拟子单元第三输入接口连接的第六微环谐振器f、与第四输入接口连接的第五微环谐振器e；第六微环谐振器f连接2个可切换的输出支路fo1 和输出支路fo2；第五微环谐振器连接有2个可切换的输出支路eo1和输出支路eo2；输出支路eo1与输出支路fo2通过或门连接到第一微环谐振器a，输出支路eo2与输出支路fo1连接到第七微环谐振器g，输出支路ao2与输出支路go1通过或门连接到故障模拟子单元的第二输出接口，输出支路ao1与输出支路go2通过或门连接到故障模拟子单元的第一输出接口；
15.所述第二微环谐振器b、第四微环谐振器d、第五微环谐振器e和第六微环谐振器 f通过控制谐振状态模拟故障模型中的2种故障类型。
16.所述第二微环谐振器b、第四微环谐振器d、第五微环谐振器e和第六微环谐振器 f通过控制谐振状态模拟故障模型中的2种故障类型；其中，n为正整数。
17.进一步地，所述2种故障类型包括呆滞0故障及呆滞1故障；呆滞0故障是微环谐振器谐振状态为on时发生的故障状态；呆滞1故障是微环谐振器谐振状态为off时发生的故障状态。
18.进一步地，控制谐振状态模拟故障模型中的2种故障类型使用ctrli信号控制谐振状态，使用ctrl_i信号控制，i为小于等于n的正整数。
19.本发明效果：本发明有效地模拟mrr由于制造缺陷造成的单个故障，在提高片上网络的可靠性方面将发挥重要作用。
20.本发明将mrr等效为一个二选一的多路选择器结构，由n个多路选择器相互连接构成光路由器故障模拟装置能够在单故障情况下进行故障模拟检测。8个微环谐振器随机产生1个微环谐振器故障，分别检测在呆滞0状态和呆滞1状态情况下发生的故障，完成模拟。
21.本发明的装置减小了由于mrr在制造过程中产生的缺陷导致mrr发生故障进而导致数据传输错误甚至丢失的概率，提高片上网络的整体性能。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
23.图1，实施例1的光路由器的呆滞故障模拟装置的结构示意图。
24.图2，呆滞0故障模型示意图。
25.图3，呆滞1故障模型示意图。
26.图4，实施例1中的光路由器示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.实施例1
29.本实施例提供一种光路由器的呆滞故障模拟装置，所述光路由器的呆滞故障模拟装置用于模拟光路由器中的单个微环谐振器故障，光路由器的故障模拟装置包括n个相互连接的微环谐振器故障模拟子单元，故障模拟子单元的输入接口模拟光路由器信号输入端口，故障模拟子单元的输出接口模拟光路由器信号输出端口。
30.所述故障模拟子单元为多路选择器，多路选择器用于模拟微环谐振器的谐振状态正常态和故障态。
31.具体地，所述故障模拟子单元包括与故障模拟子单元第一输入接口连接的第二微环谐振器b、与第二输入接口连接的第四微环谐振器d；第二微环谐振器b连接2个可切换的输出支路bo1和输出支路bo2；第四微环谐振器d连接有2个可切换的输出支路do1和输出支路do2；输出支路bo1与输出支路do2通过或门连接到第三微环谐振器c，输出支路bo2与输出支路do1连接到第八微环谐振器h，输出支路co2与输出支路ho1通过或门连接到故障模拟子单元的第三输出接口，输出支路co1与输出支路ho2通过或门连接到故障模拟子单元的第四输出接口；
32.所述故障模拟子单元包括与故障模拟子单元第三输入接口连接的第六微环谐振器f、与第四输入接口连接的第五微环谐振器e；第六微环谐振器f连接2个可切换的输出支路fo1 和输出支路fo2；第五微环谐振器连接有2个可切换的输出支路eo1和输出支路eo2；输出支路eo1与输出支路fo2通过或门连接到第一微环谐振器a，输出支路eo2与输出支路fo1连接到第七微环谐振器g，输出支路ao2与输出支路go1通过或门连接到故障模拟子单元的第二输出接口，输出支路ao1与输出支路go2通过或门连接到故障模拟子单元的第一输出接口；
33.所述第一微环谐振器a、第二微环谐振器b、第三微环谐振器c、第四微环谐振器d、第五微环谐振器e、第六微环谐振器f、第七微环谐振器g、第八微环谐振器h通过控制谐振状态模拟故障模型中的2种故障类型。
34.其中，所述2种故障类型包括呆滞0故障及呆滞1故障；呆滞0故障是微环谐振器谐振状态为on时发生的故障状态；呆滞1故障是微环谐振器谐振状态为off时发生的故障状态。
35.详细地，控制谐振状态模拟故障模型中的2种故障类型使用ctrli信号控制谐振状态，使用ctrl_i信号控制，i为小于等于n的正整数，本实施例1中n取值为8。
36.如图1所示，是由4个波导和8个mrr构成的4
×
4的故障模拟装置，适配4输入口的光路由器。图中a、b、c、d、e、f、g、h模拟的是光路由器的mrr环；p1、p2、 p3、p4端口分别对应光
b、c、d、f、g、h也是由相应位置的输出信号经过或门所得到。
47.所述一种光路由器的故障模拟装置，对于输出信号q3，它是由二选一多路选择器c 的输出支路co2和d经过或门得到；同理，q1、q2和q4也是由相应位置的输出信号经过或门所得到。如图4为实施例1中的一种光路由器示意图。
48.综上，本实施例提供了一种光路由器的故障模拟装置中，将mrr等效为一个二选一的多路选择器结构，整个路由器设计为一个由n个多路选择器相互连接构成的电路模拟结构，该装置能够在单故障情况下进行故障模拟检测，八个微环随机产生一个微环故障，然后分别检测在呆滞0和呆滞1情况下发生的故障，该装置减小了由于mrr在制造过程中产生的缺陷导致mrr发生故障进而导致数据传输错误甚至丢失的概率，从而进一步的提高片上网络的整体性能。本发明可以有效地模拟mrr由于制造缺陷造成的单个故障，在提高片上网络的可靠性将发挥重要作用。
49.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

技术特征：
1.一种四端口光路由器的呆滞故障模拟装置，其特征在于：所述路由器的故障模拟装置用于模拟光路由器中的单个微环谐振器故障，该装置由n个相互连接的微环谐振器故障模拟子单元组成，其输入接口模拟光路由器信号输入端口，输出接口模拟光路由器信号输出端口；所述故障模拟子单元为多路选择器，多路选择器用于模拟微环谐振器的谐振状态正常态和故障态。2.根据权利要求1所述光路由器的故障模拟装置，其特征在于：所述故障模拟子单元包括与其连接的第一输入接口连接的第二微环谐振器b及第二输入接口连接的第四微环谐振器d；各微环谐振器均有两个输出支路，各输出支路通过或门分别连接到摘要附图中下一微环谐振器h或c；所述第一微环谐振器b、第二微环谐振器d通过控制谐振状态模拟故障模型中的2种故障类型；3.根据权利要求2所述光路由器的故障模拟装置，其特征在于：所述2种故障类型包括呆滞0故障及呆滞1故障；呆滞0故障是微环谐振器谐振状态为on时发生的故障状态；呆滞1故障是微环谐振器谐振状态为off时发生的故障状态；控制谐振状态模拟故障模型使ctrli用于控制谐振状态，ctrl_i用于信号控制，i为小于等于n的正整数。

技术总结
本发明涉及一种四端口光路由器的呆滞故障模拟装置，用于解决不能模拟故障的技术问题，通过n个相互连接的微环谐振器故障模拟子单元，各故障模拟子单元的输入和输出接口分别模拟光路由器信号的输入和输出端口；所述故障模拟子单元为多路选择器，多路选择器用于模拟微环谐振器的谐振状态正常态和故障态的技术方案，该方案较好的解决了模拟故障的技术问题，并可用于光路由器故障模拟器中。并可用于光路由器故障模拟器中。并可用于光路由器故障模拟器中。


技术研发人员：朱爱军 卜鹏程 胡聪 牛军浩 许川佩
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2022/3/8