Photonic logic-gates: boosting all-optical header processing in future packet-switched networks

Abstract

Las redes ópticas de paquetes se han convertido en los últimos años en uno de los temas de vanguardia en el campo de las tecnologías de comunicaciones. El procesado de cabeceras es una de las funciones más importantes que se llevan a cabo en nodos intermedios, donde un paquete debe ser encaminado a su destino correspondiente. El uso de tecnología completamente óptica para las funciones de encaminamiento y reconocimiento de cabeceras reduce el retardo de procesado respecto al procesado eléctrico, disminuyendo de ese modo la latencia en el enlace de comunicaciones.

Existen diferentes métodos de procesado de datos para implementar el reconocimiento de cabeceras. El objetivo de este trabajo es la propuesta de una nueva arquitectura para el procesado de cabeceras basado en el uso de puertas lógicas completamente ópticas. Estas arquitecturas tienen como elemento clave el interferómetro Mach-Zehnder basado en el amplificador óptico de semiconductor (SOA-MZI), y utilizan el efecto no lineal de modulación cruzada de fase (XPM) en los SOAs para realizar dicha funcionalidad. La estructura SOA-MZI con XPM es una de las alternativas más atractivas debido a las numerosas ventajas que presenta, como por ejemplo los requisitos de baja energía para las señales de entrada, su diseño compacto, una elevada relación de extinción (ER), regeneración de la señal y el bajo nivel de chirp que introducen.

Este trabajo se ha centrado en la implementación de la funcionalidad lógica XOR. Mediante esta función se pueden realizar diversas funcionalidades en las redes ópticas. Se proponen dos esquemas para el reconocimiento de cabeceras basados en el uso de la puerta XOR. El primer esquema utiliza puertas en cascada. El segundo esquema presenta una arquitectura muy escalable, y se basa en el uso de un bucle de realimentación implementado a la salida de la puerta.

Asimismo, también se presentan algunas aplicaciones del procesado de cabeceras para el encaminamiento de paquetes basadas en el uso d