[發明專利]用于實現多維光電路交換結構的方法和裝置

在審

• 申請號: 201380056275.0
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN104813603A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張悅平;徐磊
• 申請（專利權）人: 索德若網絡有限公司
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;H04Q11/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 劉成春;王朋飛

技術領域

本發明的實施方案總體涉及計算機網絡交換機設計和網絡管理。更特別地，本發明涉及可擴展的和自優化的光電路交換網絡，和用于管理這種網絡的方法。

背景技術

在傳統的數據中心內，網絡負載已經從局域通信(如機架內或子網內的通信)發展為全球通信(如全互換通信)。全球通信需要任何兩個服務器之間的高網絡吞吐量。傳統的數據中心網絡的超額預定的樹狀架構向層次樹的局域區域提供豐富的網絡帶寬，但向偏遠區域提供稀缺的帶寬。為此，這種傳統的架構不適合當今的全球數據中心網絡通信的特點。

提出了多種下一代數據中心網絡交換結構和服務器互聯架構以處理全球通信問題。一個這樣提議的架構是一個完全平坦的網絡架構，在該結構中實現了全互換無阻塞通信。即，所有服務器可以同時以線路速度與所有其他的服務器通信。這種設計模式的代表是克洛斯網絡(Clos-network)基礎架構，如胖樹(Fat?Tree)和VL2。這些系統使用高度冗余開關和線纜以實現高網絡吞吐量。然而，這些設計有幾個關鍵的限制。首先，冗余開關和線纜顯著增加了用于構建網絡架構的成本。其次，復雜的互連導致了高的布線復雜性，使得這樣的設計在實踐中不可行。最后，實現的時時全互換無阻塞網絡通信在實際設置中是不必要的，在實際設置中高吞吐量通信僅僅在特定時間段期間是需要的并且受限于服務器的子設備，這可以隨時間改變。

第二個這樣提議的架構嘗試通過構造具有請求式高吞吐量路徑的超額預定的網絡來處理這些限制以解決網絡擁擠和熱點。具體地，c-Through和Helios設計混合電氣和光纖網絡架構，其中，電氣部分是負責維護所有服務器之間的連通性并為低帶寬流量交付通信量以及光纖部分為具有巨大的網絡通信量的服務器對提供請求式的高帶寬鏈接。另一個提議被稱為飛路(Flyways)，與c-Through和Helios是非常相似的，除了它用無線連接代替光纖鏈接。這些提議具有類似的缺點。

與這些架構相比，被稱為OSA的新提議的系統追求全光設計并且采用光交換和光波分復用技術。然而，在OSA中的光交換矩陣或微電子機械系統(MEMS)的元件顯著增加了所提議架構的成本并且更重要的是限制了OSA僅適用于小型或中型數據中心。

因此，希望提供具有波分復用和波長轉換和路由技術的高維光電路交換結構，該結構適合于所有規模的數據中心并且該結構減少成本和改善系統的可擴展性和可靠性。進一步希望控制光電路交換結構以支持大量網絡節點或服務器的高性能互連。

發明內容

在一個實施方案中，描述了光交換系統。所述系統包括多個相互連接的波長選擇交換單元。每個波長選擇交換單元與一個或多個服務器機架關聯。相互連接的波長選擇交換單元被設置為固定結構的高維度互聯構架，該架構包括多個固定的和結構化的光鏈路。光鏈路設置為k元n立方體、環形、網狀、圓環、直接二進制n立方體、間接二進制n立方體、歐米伽網絡(Omega?network)或超立方體架構。

在另一個實施方案中，描述了廣播/選擇光交換單元。光交換單元包括多路轉接器、光分波器、波長選擇開關和多路輸出選擇器。多路轉接器具有多個第一輸入端口。多路轉接器配置為將多個來自于多個第一輸入端口的不同波長的信號合并入第一光鏈路上的第一信號輸出。光分波器具有多個第一輸出端口。光分波器配置為接收來自第一光鏈路的第一信號并在多個第一輸出端口上將第一信號復制為多個復制的第一信號。復制的第一信號被傳送到一個或多個第二光交換單元。波長選擇開關具有多個第二輸入端口。波長選擇開關配置為接收來自一個或多個第三光交換單元的一個或多個復制的第二信號并且在第二光鏈路上輸出第三信號。一個或多個復制的第二信號由一個或多個第三光交換單元的第二光分波器生成。多路輸出選擇器具有多個第二輸出端口。每個第二輸出端口具有不同的波長。多路輸出選擇器配置為接收來自第二光鏈路的第三信號并且將第三信號分離進入多個第二輸出端口。