[發明專利]具有緩沖的交換矩陣的宏交換機

有效

• 申請號: 201680030884.2
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN107667537B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: L·D·魯濱遜;A·P·帕特爾;A·V·克里什納莫西;A·P·伍德
• 申請（專利權）人: 甲骨文國際公司
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 邊海梅

描述了宏交換機。該宏交換機包括面對的集成電路，其中的一個集成電路實現傳送光學信號的光波導，并且其中的另一個集成電路實現多個交換機站點中的每個交換機站點處的存儲緩沖區、控制邏輯和電氣交換機。此外，宏交換機具有交換機站點之間的完全連接的拓撲。此外，每個交換機站點處的存儲緩沖區提供分組緩沖和擁塞緩解，而不會造成過度的調度/路由復雜性。因此，可以將宏交換機擴展成任意大的交換矩陣(即，任意數量的交換機站點和/或交換級)。

技術領域

本公開涉及用于傳遞光學信號的技術。更具體地，本公開涉及具有緩沖的交換矩陣的光學交叉點宏交換機。

背景技術

多級Clos分組交換網絡被廣泛用于計算和電信交換和路由系統中，以提供這些系統中的許多不同的端點或端口之間的共享的互連。具體而言，這些分組交換網絡通常被實現為可以擴展到數千個端口的空分交換機。然而，由于輸入端口和輸出端口競爭，因此即使在非阻塞Clos網絡中，當這樣的系統被放大時也常常存在效率損失。通過在每個級內使用緩沖的交換節點使得所有的中間節點都可以存儲分組，可以消除這種競爭，從而減輕線頭(head-of-line)阻塞和/或輸出端口阻塞。

雖然制造緩沖的交換機通常是困難且昂貴的，并且可能難以擴展這樣的體系架構，但是在交換機之前和/或之后使用分組緩沖區是已經被證明的。前者通常被稱為“輸入排隊”或“虛擬輸出排隊”，并且它通常消除了線頭阻塞，使得可以從具體輸入端口路由的任何分組不必在隊列中等待去往其它目的地端口的其它分組首先被路由。因此，這種方法可以減輕輸入端口處的擁塞。此外，在后一種技術中，在交換機之后使用隊列來減少由于輸出端口擁塞而導致的網絡內的擁塞。這種存儲緩沖區也可以在網絡之前和/或之后使用，以便減少線頭阻塞，以及減少由于輸出端口阻塞而導致的交換機競爭。然而，網絡的效率通常是有限的，并且可能需要仔細(且相對復雜)的調度技術來確保網絡不會過載或被推過其臨界負載而進入到低效的操作體制中。

已知在交換機的所有級處使用存儲緩沖區可以導致100％的交換機利用率。然而，已經證明難以實現這樣的交換機，這是因為每個級可能不僅具有路由和轉發功能，而且還可能具有存儲緩沖區以及到在前和在后的交換/路由級的豐富連接性。此外，在每個級處對存儲器的需求可能會與每級的交換機數量以及可以實現的級的數量直接競爭。因此，在交換機中的所有級處使用存儲緩沖區可能會制約交換機的可擴展性。

由于這些挑戰，純粹的空分交換通常在交換網絡的級內的分組之間引入太多的競爭，并且會削弱整體系統性能。緩沖區存儲器有時在交換機之前或之后使用，從而以可擴展性和分組路由/調度復雜性為代價來減輕這種阻塞。此外，由于VLSI技術的限制，全緩沖交換機通常不是可擴展的或者不可實際實現。

研究人員正在研究使用光學互連和光子交換來解決這些可擴展性限制中的一些限制。例如，VLSI交換機中的光學互連可以提供高速通信，并且可以允許聚合大的Clos分組交換網絡(例如，通過將較小的電氣交換機與光纖鏈路連接)。雖然這種體系架構可能有助于實現更大的Clos分組交換網絡，但是它通常不會改變先前討論的交換競爭的性質。事實上，所產生的Clos分組交換網絡通常具有全部相同的擁塞和低效率，只是規模更大。

可替代地，光子交換(或光學交換)產品可以通過“透明的”光學交換機來排除電氣交換級，在該光學交換機中，經由從任意輸入端口到任意輸出端口的光束來發送數據分組。雖然這些光子交換產品的傳輸速度和延遲低，但是輸入端口和輸出端口競爭問題(并且因此產生的低效率)仍然存在。

因此，所需要的是沒有上述問題的交換機。

發明內容