[發(fā)明專利]基于網(wǎng)格型拓撲結構的數(shù)據(jù)中心光互連結構及通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810614020.6
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108718214B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 楊冰;張丹;陳佳佳
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04B10/27
• 分類號: H04B10/27;H04B10/25;H04Q11/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉巧霞

本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)格型拓撲結構的數(shù)據(jù)中心光互連結構及通信方法，該結構由兩層機柜群構成，每層機柜群包含多個機柜，每個機柜內(nèi)由一個規(guī)格為N×N的陣列波導光柵以及N個服務器組成；服務器與陣列波導光柵通過光纖環(huán)形器相連，兩層機柜群之間通過光纖環(huán)形器和/或層間互連結構相連。本發(fā)明利用陣列波導光柵的雙向互通的互連特性和路由分配特性，可增加鏈路數(shù)量、系統(tǒng)的可靠性和規(guī)模，減少數(shù)據(jù)互連時經(jīng)過的陣列波導光柵的數(shù)量，從而有效避免串擾和濾波的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部通信研究的領域，具體涉及一種基于網(wǎng)格型拓撲結構的數(shù)據(jù)中心光互連結構及通信方法。

背景技術

隨著新興的互聯(lián)網(wǎng)服務的增多，數(shù)據(jù)的存儲和處理也有了新需求，數(shù)據(jù)中心在規(guī)模和數(shù)量上激增，對每部數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)交換能力提出了更高的要求。目前，在大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)，仍然多是使用電交換機來完成數(shù)據(jù)的交換，但電交換機之間采用電纜進行連接，電纜散熱造成數(shù)據(jù)中心功耗很高。另外，繁雜的電纜分布也不利于系統(tǒng)維護和升級。

光通信技術具備高帶寬、低功耗的優(yōu)勢，可應用在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的互連，可以提高數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡容量并有效降低數(shù)據(jù)中心的能耗。陣列波導光柵有很好的路由特性，被廣泛應用于光通信領域，目前已有研究提出基于陣列波導光柵這個器件建立數(shù)據(jù)中心光互連結構，但由于該器件本身會帶來的插損、串擾以及濾波等問題，使得信號在經(jīng)過多個陣列波導光柵后，不得不考慮信噪比的問題，因此需要增加各種補償?shù)氖侄危瑯O大地增加了系統(tǒng)成本、限制了系統(tǒng)的規(guī)模。

為此，研究出一種能夠盡可能降低該器件帶來的影響，同時又不會降低系統(tǒng)規(guī)模、增大系統(tǒng)成本的光互連結構就具有了重要的研究價值和意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于網(wǎng)格型拓撲結構的數(shù)據(jù)中心光互連結構及通信方法，該結構能夠有效降低數(shù)據(jù)通信的損耗，減少有源器件的應用，提高通信的效率。

本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)：基于網(wǎng)格型拓撲結構的數(shù)據(jù)中心光互連結構，該結構中包括兩層機柜群，每層機柜群包含N個機柜，每個機柜內(nèi)設置一個規(guī)格為N×N的陣列波導光柵以及N個服務器；每臺服務器上均設置至少兩個可調(diào)諧光收發(fā)機，陣列波導光柵的路由特性為：波長為λ_P的光通過入射端口j進入陣列波導光柵，最終會從出射端口k’輸出，其中P＝|j-k’|，|·|表示求絕對值；兩層機柜群中，每個機柜內(nèi)的所有服務器均分別通過光纖環(huán)形器與所在機柜內(nèi)的陣列波導光柵相連，第一層機柜群和第二層機柜群通過光纖環(huán)形器和/或層間互連結構相連。

本發(fā)明中第一層機柜群和第二層機柜群組成兩層網(wǎng)格型數(shù)據(jù)中心互連結構，每個機柜群中包含N個機柜，每個機柜中包含N臺服務器和1個N×N型陣列波導光柵，因此每個陣列波導光柵都對應于一個機柜，每個機柜中的陣列波導光柵都與另一層機柜群中所有機柜中的陣列波導光柵通過光纖環(huán)形器和/或層間互連結構相連，形成網(wǎng)格型結構。與其他基于陣列波導光柵的數(shù)據(jù)中心互連結構相比，該結構充分利用了陣列波導光柵的雙向互通的互連特性和路由分配特性，增加了鏈路數(shù)量、系統(tǒng)的可靠性和規(guī)模，減少了數(shù)據(jù)互連時經(jīng)過的陣列波導光柵的數(shù)量，可以有效降低基于多個陣列波導光柵的光互連結構里帶來的嚴重的串擾和濾波問題。

優(yōu)選的，在所有的陣列波導光柵端口處(包括入射端口和出射端口)都連接一個4端口光纖環(huán)形器，使得陣列波導光柵的每一個端口都被拓展成三個環(huán)形器的端口，其中兩個環(huán)形器的端口用來連接服務器的光收發(fā)端口，第三個環(huán)形器的端口通過光纖或者層間互連結構與另一層機柜群中的陣列波導光柵相連。