各实施例提供了采用光子集成电路交换机的可扩展光分组交织结构。所述结构采用可以以集中式和分布式结合方式设置的紧凑型硅光子电路。在一实施例中，光交换机结构包括：多个基于光子的核心交换机和多个与所述基于光子的核心交换机以及多组架顶式交换机TORs光学耦合的光子接口单元PIUs。每个PIU包括与所述多组TORs中与该PIU相关联的一组TORs光学耦合的NxN硅光子交换机SiP，其中N是每组中TORs的数量。所述PIU还包括多个与该PIU相关联的该组TORs以及与所述基于光子的核心交换机耦合的1xP SiP交换机，其中P是所述基于光子的核心交换机的数量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求由Hamid Mehrvar等人于2014年4月25日提交的申请号为61/984,571、专利技术名称为“采用较小PIC交换机的可扩展光分组交织结构和方法”的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及光通信，并且在具体实施例中，涉及采用光子集成电路(PIC)交换机的可扩展光分组结构的装置与方法。
技术介绍
数据中心流量的增加拉伸了电子分组交换的上限容量。光交换是潜在的一种解决方案。但是，单独的光交换机通常尺寸较小。另一方面，实际的核心交换机可能需要设计数十兆兆位(Tb)的吞吐量。如果要部署光子核心交换机，它们应符合这种容量。目前，可以建立在硅光子电路中的交换机为4x4和8x8。考虑到接口速率为100Gbps(千兆位/秒)，吞吐量为0.8Tbps(兆兆位/秒)，容量可能不足。针对这种容量部署，核心交换机容量应扩展到几十兆兆位。因此，硅光子交换机应该扩展到50Tbps或更高，以比得上其电子对应物。为满足这种要求，需要改进的具有光子集成电路(PIC)交换机的可扩展光分组结构。
技术实现思路
根据一实施例，一种用于光分组交换的光交换机包括：NxN硅光子(SiP)交换机，提供N对N接口之间的连接，其中N是整数；和多个1xP SiP交换机，提供1对P接口之间的连接，其中P是整数。所述NxN SiP交换机将N个架顶式交换机(TORs)中的每个彼此连接，并且每个1xP SiP交换机将P个基于光子的核心交换机与N个TORs连接。每个基于光子的核心交换机与包括所述光交换机的G个类似的光交换机连接，其中G是整数。根据另一实施例，一种用于光分组交换的光交换机包括：NxN硅光子(SiP)交换机，提供N对N接口之间的连接，其中N是整数；和NxP SiP交换机，提供N对P接口之间的连接，其中P是整数。所述NxN SiP交换机将N个架顶式交换机(TORs)中的每个彼此连接，并且所述NxP SiP交换机将P个基于光子的核心交换机与N个TORs连接。所述N个TORs中的每个均通过M个接口连接到M个NxP SiP交换机，其中M是整数。根据另一实施例，一种用于光分组交换的光交换机包括：NxN硅光子(SiP)交换机，提供N对N接口之间的连接，其中N是整数；和N个MxP SiP交换机，其中每个提供M对P接口之间的连接，其中P和M是整数。所述NxN SiP交换机将N个架顶式交换机(TORs)中的每个彼此连接，并且所述N个MxP SiP交换机将P个基于光子的核心交换机与N个TORs连接。根据又一实施例，一种操作具有PIC交换机的光交换机结构的方法，包括：在PIU从TOR接收光分组；判断所述光分组是否具有与所述PIU直接耦合的目的地TOR。所述方法还包括执行下述发送步骤之一：一旦确定所述目的地TOR与所述PIU直接耦合，就通过所述PIU的NxN硅光子(SiP)交换机向所述目的地TOR发送所述光分组。一旦确定所述目的地TOR与所述PIU直接耦合，就通过所述PIU的1xP SiP交换机向与所述目的地TOR耦合的基于光子的核心交换机发送所述光分组，其中N和P的值为整数。为了可以更好地理解本专利技术的以下详细描述，前述内容已相当广泛地概述了本专利技术实施例的特征。以下将对本专利技术实施例的附加特征和优点进行描述，其形成本专利技术权利要求的主题。本领域技术人员应理解所公开的概念和具体实施例可以轻而易举地用作修改或设计其它结构或过程的基础，以便执行本专利技术的相同目的。本领域技术人员还应认识到，这种等效构造并不脱离所附权利要求中阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现结合附图参考以下描述，其中：图1A和图1B示出了采用PIC交换机的光分组交织结构的实施例；图2示出了具有环型总线或环型的光分组交织结构的另一实施例；图3示出了采用环型交换机的光分组交织结构的另一实施例；图4示出了采用NxN硅光子交换机的光分组交织结构的另一实施例；图5示出了可以与GxN TOR连接的GNxGN交换机结构的实施例；图6示出了环型交换机结构的最大遍历距离；图7示出了环型交换机结构的空间复用；图8示出了采用MxP PIC交换机的光分组交织结构的构件的实施例；图9示出了采用PIC交换机的光分组交织结构的集中式控制架构的实施例；图10示出了采用PIC交换机的光分组交织结构的分布式控制架构的实施例；以及图11示出了采用PIC交换机的光分组结构的操作方法的实施例。除非另有说明，相应的数字和符号在不同附图中通常指代相应的部件。绘制附图以清楚说明各实施例的相关方面，并不一定按比例进行绘制。具体实施方式以下对当前优选实施例的形成和使用进行详细讨论。然而，应当理解，本专利技术提供可以在多种特定背景下体现的许多适用性专利技术构思。所讨论的具体实施例仅用于说明形成和使用本专利技术的具体方式，并不限制本专利技术的范围。本文中提供的系统和方法实施例用于采用可扩展光分组交织结构的交换机，其中可扩展光分组交织结构采用光子集成电路(PIC)交换机。所述结构采用可以以集中式和分布式结合方式设置的尺寸紧凑的硅光子电路或芯片。所述结构包括包含硅光子(SiP)交换机的光子接口单元(PIU)，其提供内连接给架顶式交换机，也称为架顶交换机(TORs)，并且还包括TORs和核心SiP交换机之间的光子交换机接口。在各实施例中，核心SiP交换机可以实现PIUs的互连性。在一实施例中，所述核心SiP包括多个按照下面描述的方式设置的高速SiP环型总线，也称为环。在另一实施例中，所述核心SiP交换机是通过PIUs连接到所有NxG TORs的多个GNxGN SiP交换机。实施例还包括利用SiPs实现可扩展数据中心的控制架构，用于同步和异步操作。所述架构的速率不可知，即，不依赖数据速率而不断工作，并且可以支持任何接口速率，例如100Gbps(千兆位/秒)或更高。图1A和图1B示出了根据一实施例的采用PIC交换机的光分组交织结构100的架构。所述交织结构100包括与多个PIUs 105耦合的核心光子交换机120。每个PIU 105可以与一组TORs 110耦合，在此也称为超级TORs。TORs 110也与多个数据服务器或服务器群耦合。在各实施例中，核心光子交换机120为可以基于各种合适架构的SiP结构。例如，核心光子交换机120可包括使PIUs 105相互连接的一个或多个成对的高速环型总线(环)。可选地，核心光子交换机120是使PIUs 105相互连接的小型GNxGN SiP交换机的结构。PIUs 105通过核心光子结构120使TORs 110相互连接。PIU 105还使与该PIU 105直接耦合的那组TORs 110(超级TOR)内连接。PIU 105包括与一组TORs 110耦合并向该组TORs 110提供内连接的SiP交换机106。PIU 105还包括在TORs 110和核心光子交换机120之间提供接口的光子交换机107。适当选择上述光子元件的数量和设计，就可以根据需要扩展所述交织结构100以处理尽可能多的TORs(和服务器)。为了理解图2所示多种可能用途之一，以下将进行更充分的详细描述，现在对多个数据中心到多站点数据中心的连接进行描述。在第一数据中心，一系列服务器与架顶式(TOR)交换机连接。这些TORs很本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光分组交换的光交换机，其特征在于，包括：NxN硅光子SiP交换机，提供N对N接口之间的连接，其中N是整数；和多个1xP SiP交换机，提供1对P接口之间的连接，其中P是整数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.25 US 61/984,5711.一种用于光分组交换的光交换机，其特征在于，包括：NxN硅光子SiP交换机，提供N对N接口之间的连接，其中N是整数；和多个1xP SiP交换机，提供1对P接口之间的连接，其中P是整数。2.根据权利要求1所述的光交换机，其特征在于，所述NxN SiP交换机将N个架顶式交换机TORs中的每个彼此连接，并且每个1xP SiP交换机将P个基于光子的核心交换机与N个TORs连接。3.根据权利要求2所述的光交换机，其特征在于，每个基于光子的核心交换机与包括所述光交换机的G个类似的光交换机连接，其中G是整数。4.根据权利要求3所述的光交换机，其特征在于，至少部分所述基于光子的核心交换机和所述光交换机集成在芯片上，其中，所述基于光子的核心交换机和所述光交换机通过嵌入在所述芯片上的波导连接。5.根据权利要求3所述的光交换机，其特征在于，所述基于光子的核心交换机和所述光交换机通过光纤进行光学耦合。6.根据权利要求3所述的光交换机，其特征在于，所述基于光子的核心交换机包括GNxGNSiP交换机，其中每个GNxGN交换机为具有G个输入和G个输出的GxG SiP交换机，其中每个G输入通过Nx1交换机连接到N个TORs，每个G输出通过1xN交换机连接到N个TORs。7.根据权利要求2所述的光交换机，其特征在于，所述基于光子的核心交换机包括NxN SiP交换机。8.根据权利要求2所述的光交换机，其特征在于，所述N个TORs中的每个通过M个接口连接到所述光交换机的M个1xP SiP交换机，其中M是整数。9.根据权利要求2所述的光交换机，其特征在于，所述基于光子的核心交换机包括基于环的光交换机。10.根据权利要求9所述的光交换机，其特征在于，所述基于环的光交换机包括多对基于顺时针环的光交换机和相应的基于逆时针环的光交换机。11.根据权利要求9所述的光交换机，其特征在于，每个所述基于环的光交换机通过G个节点连接到包括所述光交换机的G个类似的光交换机，并使得光分组的最大遍历距离为G/2-1，其中G是整数。12.根据权利要求9所述的光交换机，其特征在于，确定所述基于环的光交换机的总数量以增加空间复用或使得所述基于环的光交换机内的光分组的最大遍历距离约为1。13.根据权利要求9所述的光交换机，其特征在于，所述基于环的光交换机中每个基于环的光交换机包括：多个节点，用于连接到包括所述光交换机的多个光交换机，其中每个节点包括与所述光交换机的相应光交换机耦合的1xN和Nx1 SiP交换机对，以及与所述1xN和Nx1 SiP交换机对耦合的2x2 SiP交换机；和光路对，其中所述光...
【专利技术属性】
技术研发人员：哈米德·麦赫瓦，马会肖，艾瑞克·伯尼尔，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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