[發(fā)明專利]光開(kāi)關(guān)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780008291.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108604929B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佐藤健一;長(zhǎng)谷川浩;森洋二郎;上田恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)立大學(xué)法人名古屋大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/27
• 分類號(hào): H04B10/27
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

數(shù)據(jù)中心內(nèi)的服務(wù)器、存儲(chǔ)裝置間的數(shù)據(jù)流量急劇增加，為了降低消耗電力，需要輸入輸出端口數(shù)達(dá)到1000這樣大規(guī)模的光開(kāi)關(guān)裝置。作為現(xiàn)有技術(shù)的大規(guī)模的光開(kāi)關(guān)裝置，存在波長(zhǎng)路由SW，但需要與輸入端口數(shù)相同數(shù)量的波長(zhǎng)可變光源。為了波長(zhǎng)可變光源在寬大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的振蕩動(dòng)作，需要復(fù)雜的控制機(jī)構(gòu)，在成本和電路規(guī)模方面成為提供大規(guī)模的光開(kāi)關(guān)裝置的阻礙。本公開(kāi)的波長(zhǎng)路由SW由N個(gè)波長(zhǎng)組發(fā)生器、分路選擇部以及MN個(gè)可變?yōu)V波器構(gòu)成。各波長(zhǎng)組發(fā)生器分別具備M個(gè)固定波長(zhǎng)光源。關(guān)于固定波長(zhǎng)光源，能夠利用不需要用于使波長(zhǎng)可變的控制機(jī)構(gòu)的廉價(jià)的通用器件。也能夠利用限定為狹窄范圍的波長(zhǎng)可變光源和AWG的基于波長(zhǎng)選擇輸出端口的功能來(lái)減少光開(kāi)關(guān)裝置的路徑損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及用于切換光信號(hào)的路徑的光開(kāi)關(guān)裝置。更詳細(xì)地說(shuō)，涉及適于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模光路切換開(kāi)關(guān)裝置。

背景技術(shù)

在全世界范圍內(nèi)，各種類型的信息終端設(shè)備普及到人、物，不論無(wú)線方式還是有線方式的通信網(wǎng)絡(luò)都在持續(xù)擴(kuò)張，在通信網(wǎng)絡(luò)中流通的數(shù)據(jù)量也變得巨大。在這種情況下，信息通信系統(tǒng)中的消耗電力也變得巨大，大力地探討了核心網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)(Metro/LAN)、接入網(wǎng)絡(luò)等信息通信網(wǎng)絡(luò)的各種層次中的低消耗電力化。用于實(shí)現(xiàn)信息通信系統(tǒng)的低消耗電力化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是不在電信號(hào)層而在光信號(hào)層進(jìn)行信息處理的光路由技術(shù)。能夠認(rèn)為，通過(guò)使用光路由技術(shù)，利用光無(wú)源器件進(jìn)行路由，能大幅削減通信節(jié)點(diǎn)處的電氣層的處理，推進(jìn)了通信網(wǎng)絡(luò)整體實(shí)現(xiàn)消耗電力的大幅降低。

數(shù)據(jù)中心是信息通信網(wǎng)絡(luò)的重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施的要素之一。數(shù)據(jù)中心是為了設(shè)置并運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)用的服務(wù)器、數(shù)據(jù)通信、固定/移動(dòng)/IP電話等設(shè)備的建筑物的總稱。在數(shù)據(jù)中心引入有很多通信線路，并且在建筑物的內(nèi)部匯集了數(shù)量龐大的服務(wù)器計(jì)算機(jī)等，減少數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的消耗電力成為非常重要的課題。尤其是，近年來(lái)，不僅預(yù)測(cè)到用戶的增加，還預(yù)測(cè)到由于應(yīng)用程序服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的功能分化、使用分散處理、并行處理等，多個(gè)服務(wù)器之間的處理也增加，從而數(shù)據(jù)中心內(nèi)的IP流量大幅增加。預(yù)計(jì)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)流通的流量為互聯(lián)網(wǎng)的全部流量的4倍左右。另外，普遍認(rèn)為數(shù)據(jù)中心的流量大多是止于數(shù)據(jù)中心內(nèi)的流量，在2015年數(shù)據(jù)中心內(nèi)的流量已達(dá)到4.8澤字節(jié)(4.8×10²¹)。結(jié)果是，達(dá)到大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的消耗電力超過(guò)100MW(10萬(wàn)kW)的狀況，減少數(shù)據(jù)中心內(nèi)的流量所產(chǎn)生的消耗電力成為燃眉之急。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)存在因郵件、萬(wàn)維網(wǎng)檢索等而產(chǎn)生的小容量且產(chǎn)生頻度高的老鼠流(Mice Flow)、因虛擬機(jī)的移動(dòng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置等而產(chǎn)生的大容量且產(chǎn)生頻度低的大象流(Elephant Flow)。因此，面向低消耗電力化，提出有如下一種混合網(wǎng)絡(luò)：利用電氣開(kāi)關(guān)來(lái)處理老鼠流，利用光開(kāi)關(guān)來(lái)處理占流量的大半的大象流。

圖1是表示數(shù)據(jù)中心中的流量處理的概要的圖。在數(shù)據(jù)中心10內(nèi)，采用被稱作架頂式(TOR)的結(jié)構(gòu)。非常多的服務(wù)器計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)裝置等以機(jī)架為單位構(gòu)成，配置有多個(gè)機(jī)架1-1、1-2、……、1-n。在TOR結(jié)構(gòu)中，在各機(jī)架的上部2-1、2-2、……2-n設(shè)置開(kāi)關(guān)(SW)來(lái)將機(jī)架間連接，在機(jī)架內(nèi)收容服務(wù)器，能夠進(jìn)行將最小結(jié)構(gòu)單位設(shè)為一個(gè)機(jī)架的自由度高的設(shè)備管理。數(shù)據(jù)中心10除包括服務(wù)器計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)裝置外，還包括未圖示的核心層的裝置，核心層與外部網(wǎng)絡(luò)8之間通過(guò)大容量的通信線路7連接。

能夠以如下方式處理數(shù)據(jù)中心內(nèi)的流量：針對(duì)各機(jī)架間的流量的老鼠流，使用電氣SW 3在機(jī)架間進(jìn)行路徑5的切換，另一方面，針對(duì)大象流，為了降低消耗電力而使用光SW4在機(jī)架間進(jìn)行路徑6的切換。隨著近年來(lái)的通信流量的急劇增加，成為數(shù)據(jù)中心內(nèi)的機(jī)架的數(shù)量n超過(guò)1000的狀態(tài)，尋求一種能夠任意地設(shè)定、變更1000個(gè)機(jī)架間的路徑的光開(kāi)關(guān)裝置。具體地說(shuō)，對(duì)超過(guò)1000×1000的大規(guī)模的線路交換光開(kāi)關(guān)裝置的需求很大。