[發明專利]一種支持大規模、全光互連的光交換機

有效

• 申請號: 201610199688.X
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105681932B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 董德尊;保金楨;趙保康;龔正虎;羅章;王克非;肖立權;張鶴穎;肖燦文;曹繼軍;雷斐
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04B10/25
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 陸平靜

本發明公開了一種支持大規模、全光互連的光交換機，包括東西南北四個方向接口，每個方向有N個光纖接口，用于光交換機之間互連；還包括：(1)四個完全相同的摻鉺光纖放大器(EDFA)，(2)N+1個5:5光纖分束器(5:5splitter)，(3)波分復用器(MUX)，(4)解波分復用器(DEMUX)，(5)光纖耦合器(Coupler)，(6)2個N/2*1波長選擇開關(WSS)，2個N*1波長選擇開關，(7)M個雙向光纖接口(fiber)，與ToR交換機通過光纖進行連接，(8)2(N?2)個完全相同的1:N光纖分束器(1:N splitter)，(9)控制端口(Console)。基于該光交換機組成的網絡可以支持大規模數據中心ToR互連，能夠在任意ToR之間建立點到點光鏈路，降低了網絡傳輸延時，同時也提高了光交換網絡的靈活性。

技術領域

本發明屬于網絡體系結構領域，尤其是能支持大規模數據中心網絡的光交換機。

背景技術

隨著云計算、大數據等技術的發展，數據中心的規模越來越大。傳統數據中心網絡主要采用樹形網絡拓撲，面臨超額訂購、網絡擁塞等問題。近年來，基于光交換機的動態網絡研究增多。光交換機能夠動態改變網絡的連接方式，按照需求建立鏈路，極大的減少了網絡的部署代價，提升網絡的性能。

目前商用的光交換機主要是基于微電機系統(Micro-electromechanicalSystem，MEMS)和波長選擇開關(Wave Selection Switch，WSS)的光交換機。基于MEMS的光交換機在輸入端口和輸出端口之間采用微鏡陣列，陣列中的鏡片通過微機電控制方式在端口之間任意改變角度來改變光束的傳輸方向，該方式面臨的問題是光交換機端口數量有限，不能支持大規模全光互連網絡。基于波長選擇開關和波分復用技術光交換機通過WSS波長選擇開關來控制網絡連接方式。美國CoAdna公司采用的基于WSS和波分復用技術的光交換機通過2D-Mesh的方式連接，該方式能夠支持大規模柜頂交換機(Top of Rack，ToR)互連，但是在2D-Mesh不同方向上的ToR通信必須經過光電轉換進入ToR轉發，不能直接建立點到點的光鏈路。這種方式增大了網絡傳輸的延時，同時也限制光交換網絡的靈活性。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于設計一種支持大規模節點、能夠在任意ToR之間建立點到點光鏈路的光交換機。本發明所采用的技術方案是基于波長選擇開關和波分復用技術的架構，通過在光交換機中增加波長選擇開關部件，使得任意ToR之間可以建立一條光鏈路，而無需經過ToR轉發。

為了實現上述方案，本發明技術方案如下：

如圖1所示，本發明支持大規模全光互連的光交換機包括：(1)四個完全相同的摻鉺光纖放大器(EDFA)，(2)N+1個5:5光纖分束器(5:5splitter)，兩個方向上分光比為5:5，(3)波分復用器(MUX)，(4)解波分復用器(DEMUX)，(5)光纖耦合器(Coupler)，(6)2個N/2*1波長選擇開關(WSS)，2個N*1波長選擇開關(WSS)，(7)M個雙向光纖接口(fiber)，(8)2(N-2)個完全相同的1:N光纖分束器(1:N splitter)，相同方向和垂直方向的分光比為1:N，其中N為整數，N由波長選擇開關決定，(9)控制端口(Console)。