光电子交换机制造技术

本发明专利技术提供一种用于光电子交换机中的交换机模块，所述交换机模块具有：客户端部分，所述客户端部分用于连接到输入装置或输出装置；第一组构部分(fabric portion)和第二组构部分，其各自用于处理信号并且与其它交换机模块通信，所述第一组构部分具有传输侧和接收侧，所述传输侧具有：传输侧输入端，所述传输侧输入端用于接收携带信息的第一电子信号，所述信息包括关于所述第一电子信号的目的地交换机模块的信息，所述第一电子信号是经由所述客户端部分从所述第二组构部分的输出端或输入装置接收；传输侧转换构件，所述传输侧转换构件用于将所述第一电子信号转换成含有相同信息的第一多个光信号；传输侧复用器，所述传输侧复用器用于将所述第一多个光信号转换成复用组构输出信号以供传输到主动式交换机，并且所述接收侧具有：接收侧解复用器，所述接收侧解复用器用于接收来自主动式交换机的复用组构输入信号并且将所述复用组构输入信号分离成第二多个光信号；接收侧转换构件，所述接收侧转换构件用于将所述第二多个光信号转换成第二电子信号；以及接收侧输出端，所述接收侧输出端用于经由所述客户端部分将所述第二电子信号发送到所述第二组构部分的传输侧输入端或输出装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电子交换机相关申请的交叉参考本申请要求2015年11月5日提交的标题为“OpticalSwitchArchitectures”的美国临时申请号62/251,572的优先权和权益，所述临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
根据本专利技术的各实施方案的一个或多个方面涉及可用于光电子交换机中的交换机模块，并且还涉及并入有所述交换机模块的光电子交换机。专利技术背景数据通信量的当前及持续增加和数据中心对交换速度和减少的能量消耗的要求已经导致大量的新近创新。特别地，已经认识到，光交换(opticalswitching)提供了许多所要性质，但是光学装置需要由包括传统电子数据服务器的电子装置来控制并且与所述电子装置配套使用。光学装置本身未必使交换机的大小或复杂度减小。为了改进装配和应用光交换单元时的灵活性，期望改进光交换机的可伸缩性(scalability)。一种改进方法涉及交换机网络内的部件的拓扑。期望产生高度可伸缩的光交换单元。因此，仍需要最优地受益于光学器件的速度和以适合巨大可伸缩性的架构装配的CMOS电子器件的灵活性的包交换机。为了最清楚地描述网络拓扑，例如计算机网络或光交换网络，如在本专利技术的实施方案中，可使用以下术语和记号：图G是顶点V的集合和边E的集合，边连接成对的顶点。图可表示为G＝(V,E)。因此，网络可建模成图，其中节点(即个别交换元件)由顶点来表示，并且成对的节点之间的链接是图边。网络的物理拓扑是在节点和链接的真正3D空间中的位置。网络的逻辑拓扑在数学上被表示为网络的图G＝(V,E)。单个交换元件的基数R是所述交换元件上的端口的数目。交换机端口可以是客户端端口(连接到例如主机或服务器的外部客户端)或组构端口(连接到其它交换元件)，或未连接的。每个交换单元的客户端端口的数目＝C，并且每个交换元件的组构接口的数目＝F。路径是将源节点连接到目的地节点的链接的序列，并且路径的长度是序列中的链接的数目。两个节点之间的最小路径是长度最短的路径，并且网络的直径是任何两个节点之间的最长最小路径。交换机中的交换元件可布置成N个维度(在本文中也被称为层(tier))。已知的命名网络拓扑是折叠式克劳斯网络。这是目前用于数据中心网络和多芯片交换机中的普通拓扑。所述拓扑也被称作k元n树(k-aryn-tree)。可仅用R和N来描述网络：C总＝客户端端口的总数，即可互连的直径，D＝2(N-1)下面的表1示出了N的值，针对参数的各种不同值的客户端端口的数目，如上所述，所述值指示使用具有给定参数的这种网络可连接的外部客户端的数目。表1：针对具有R和N的变化值的折叠式克劳斯网络的N的值。图15A到C示出了具有N和R的不同值的折叠式克劳斯网络布置的示例，以及其C总、P和D的对应值。明显地，当用于实际交换网络中时，所使用的交换元件的数目比这些图中所示的数目要大得多。在这些示例中，客户端端口在每一情况下用交换元件的底部行上的未连接链接来表示。在本文中，术语“叶”可用于连接到客户端和其它交换元件两者的交换元件，并且“骨干”可用于仅连接到其它叶的那些交换机。在本申请中，术语“骨干”和“主动式交换机”也可以互换地使用。专利技术概要最一般地，本专利技术的实施方案提供一种光电子交换机，所述光电子交换机具有使用产生极大的可伸缩性改进的改进后(物理)网络拓扑组织的多个交换元件。为了实现使用改进后物理拓扑的光电子交换机，组成所述光电子交换机的交换元件必须具有特定特征，和特定连接能力。特别地，充当叶的交换元件，在本文中被称为“交换机模块”，为了最优地执行会需要特定的内部部件。因此，本专利技术的实施方案的第一方面提供一种用于光电子交换机中的交换机模块，所述交换机模块具有：客户端部分，所述客户端部分用于连接到输入装置或输出装置；第一组构部分和第二组构部分，其各自用于处理信号并且与其它交换机模块通信，所述第一组构部分具有传输侧和接收侧，所述传输侧具有：传输侧输入端，所述传输侧输入端用于接收携带信息的第一电子信号，所述信息包括关于所述第一电子信号的目的地交换机模块的信息，所述第一电子信号是经由所述客户端部分从以下各项接收：所述第二组构部分的输出端，或输入装置；传输侧转换构件，所述传输侧转换构件用于将所述第一电子信号转换成含有相同信息的第一多个光信号；传输侧复用器，所述传输侧复用器用于将所述第一多个光信号转换成复用组构输出信号以供传输到主动式交换机，并且所述接收侧具有：接收侧解复用器，所述接收侧解复用器用于接收来自主动式交换机的复用组构输入信号并且将所述复用组构输入信号分离成第二多个光信号；接收侧转换构件，所述接收侧转换构件用于将所述第二多个光信号转换成第二电子信号，以及接收侧输出端，所述接收侧输出端用于经由所述客户端部分将所述第二电子信号发送到：所述第二组构部分的传输侧输入端，或输出装置。为了避免混淆，应注意，在下文中，术语“组构部分”用于描述组构端口本身，即交换机模块与网络组构之间的接口(交换机模块之间的链接)，和交换机模块内的所有相关联部件。类似地，“客户端部分”用于描述客户端端口本身，即与外部客户端的接口，和交换机模块内的所有相关联部件。输入装置和/或输出装置可指例如服务器或主机的外部客户端。优选地，所述第二组构部分被配置成执行与所述第一组构部分相同的光学和电子处理，使得例如当所述第二电子信号从所述第一组构部分的所述输出端发送到所述第二组构部分的所述输入端时，相同处理可在所述电子信号上发生，以使得所述电子信号传输到别处。这样，所述交换机模块可充当中间交换机模块(或骨干)，其中接收到的数据不是直接转发到输出装置，而是转发到另一交换机模块，以供后续进一步传输到另一交换机模块，或传输到输出装置。因此，所述第二组构部分可包括：传输侧输入端，所述传输侧输入端用于接收携带信息的第二电子信号，所述信息包括关于所述电子信号的目的地交换机模块的信息，所述第二电子信号是经由所述客户端部分从以下各项接收：所述第一组构部分的输出端，或输入装置；传输侧转换构件，所述传输侧转换构件用于将所述第二电子信号转换成含有相同信息的第三多个光信号；传输侧复用器，所述传输侧复用器用于将所述第三多个光信号转换成复用组构输出信号以供传输到主动式交换机；接收侧解复用器，所述接收侧解复用器用于接收来自主动式交换机的复用组构输入信号并且将所述复用组构输入信号分离成第四多个光信号；接收侧转换构件，所述接收侧转换构件用于将所述第四多个光信号转换成第三电子信号，以及接收侧输出端，所述接收侧输出端用于经由所述客户端部分将所述第三电子信号发送到：所述第一组构部分的传输侧输入端，或输出装置。所述交换机模块也可包括一个以上的客户端部分，并且优选地包括两个客户端部分。在各交换机模块上具有增加数目的客户端部分使在交换机模块用于光电子交换机中时能够连接到各交换机模块的外部装置的数目增加。交换机模块可包括多于第一和第二组构部分，这取决于其中将使用交换机模块的光电子交换机的维数(dimensionality)。因而，所述第二组构部分的所述输出端可替代地配置成发送信号到第三组构部分，而不是所述第一组构部分。根据本专利技术的第一方面的交换机模块提供建构可伸缩的多维(即N>1，使用本申请的专利技术背景章节中所引入的术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光电子交换机中的交换机模块，所述交换机模块具有：客户端部分，所述客户端部分用于连接到输入装置或输出装置；第一组构部分和第二组构部分，其各自用于处理信号并且与其它交换机模块通信，所述第一组构部分具有传输侧和接收侧，所述传输侧具有：传输侧输入端，所述传输侧输入端用于接收携带信息的第一电子信号，所述信息包括关于所述第一电子信号的目的地交换机模块的信息，所述第一电子信号是经由所述客户端部分从以下各项接收：所述第二组构部分的输出端，或输入装置；传输侧转换构件，所述传输侧转换构件用于将所述第一电子信号转换成含有相同信息的第一多个光信号；传输侧复用器，所述传输侧复用器用于将所述第一多个光信号转换成复用组构输出信号以供传输到主动式交换机，并且所述接收侧具有：接收侧解复用器，所述接收侧解复用器用于接收来自主动式交换机的复用组构输入信号并且将所述复用组构输入信号分离成第二多个光信号；接收侧转换构件，所述接收侧转换构件用于将所述第二多个光信号转换成第二电子信号，以及接收侧输出端，所述接收侧输出端用于经由所述客户端部分将所述第二电子信号发送到：所述第二组构部分的传输侧输入端，或输出装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.22 GB PCT/GB2016/051127;2016.06.28 GB 16111.一种用于光电子交换机中的交换机模块，所述交换机模块具有：客户端部分，所述客户端部分用于连接到输入装置或输出装置；第一组构部分和第二组构部分，其各自用于处理信号并且与其它交换机模块通信，所述第一组构部分具有传输侧和接收侧，所述传输侧具有：传输侧输入端，所述传输侧输入端用于接收携带信息的第一电子信号，所述信息包括关于所述第一电子信号的目的地交换机模块的信息，所述第一电子信号是经由所述客户端部分从以下各项接收：所述第二组构部分的输出端，或输入装置；传输侧转换构件，所述传输侧转换构件用于将所述第一电子信号转换成含有相同信息的第一多个光信号；传输侧复用器，所述传输侧复用器用于将所述第一多个光信号转换成复用组构输出信号以供传输到主动式交换机，并且所述接收侧具有：接收侧解复用器，所述接收侧解复用器用于接收来自主动式交换机的复用组构输入信号并且将所述复用组构输入信号分离成第二多个光信号；接收侧转换构件，所述接收侧转换构件用于将所述第二多个光信号转换成第二电子信号，以及接收侧输出端，所述接收侧输出端用于经由所述客户端部分将所述第二电子信号发送到：所述第二组构部分的传输侧输入端，或输出装置。2.如权利要求1所述的交换机模块，其中所述传输侧转换构件包括传输侧包处理器，所述传输侧包处理器被配置成接收呈原始包形式的所述第一电子信号，所述原始包具有含有目的地信息的包标头。3.如权利要求2所述的交换机模块，其中所述传输侧包处理器被配置成执行包分片，其中：具有相同目的地模块的数据包被布置到具有预定大小的帧中；并且数据包被分割成布置在对应多个帧中的多个包碎片；其中所述接收侧转换构件包括接收侧包处理器，所述接收侧包处理器被配置成在所述原始包分散在一个以上帧中时从所述包碎片重建所述包。4.如权利要求3所述的交换机模块，其中所述交换机模块被配置成在一连串连续突发中发送所述复用组构输出信号，每一突发包括来自单个帧的包和/或包碎片，以使得每一突发仅包括具有相同目的地模块的包和/或包碎片，并且成对的顺序突发按时间间隔分离开。5.如权利要求2所述的交换机模块，其中：所述传输侧转换构件包括多个调制器；所述传输侧包处理器被配置成执行包切片，其中帧或包被切片成第一多个电子信号；并且所述传输侧包处理器被配置成将所述第一多个电子信号中的每一个发送到所述多个调制器中的不同调制器，所述第一多个电子信号借此转换成所述第一多个光信号。6.如权利要求5所述的交换机模块，其中所述接收侧转换构件包括多个光检测器，所述多个光检测器被配置成将所述第二多个光信号转换成第二多个电子信号，并且所述接收侧转换构件还包括接收侧包处理器，所述接收侧包处理器被配置成将所述第二多个电子信号重组成所述第二电子信号。7.如权利要求2所述的交换机模块，其中所述传输侧包处理器和/或所述接收侧包处理器被连接到控制器，以用于连接到仲裁器。8.如权利要求7所述的交换机模块，其中所述传输侧包处理器被配置成发送请求到所述仲裁器，所述请求识别包的目的地交换机模块。9.如权利要求8所述的交换机模块，其中所述传输侧包处理器被配置成使用查找表或以其它方式来查找所述传输侧包处理器连接到的主动式交换机的哪个输出端对应于作为所述请求的主题的所述目的地交换机模块。10.如权利要求1所述的交换机模块，其中所述传输侧复用器和所述接收侧解复用器中的任一个或两者均为阵列波导光栅(AWG)。11.如权利要求1所述的交换机模块，其中所述交换机包括用于连接到光背板的构件。12.一种用于将光信号从输入装置传送到输出装置的N维光电子交换机，所述光电子交换机包括多个如权利要求1所述的交换机模块，所述交换机模块是互连的，其中：所述交换机模块被布置成N维阵列，第i维度具有大小Ri(i＝1,2...N)，各交换机模块具有给出其相对于所述N个维度中的每一个的位置的相关联坐标集；各交换机模块是N个子阵列Si的成员，各子阵列Si包括仅关于在所述第i维度中的位置的坐标不相同的Ri个交换机模块，并且所述N个子阵列中的每一个与不同维度相关联；所述交换机模块中的每一个被配置成生成复用组构输出信号，各子阵列Si还包括具有Ri个输入端和Ri个输出端的主动式交换机；各主动式交换机的各输入端被配置成接收来自所述子阵列中的所述Ri个交换机模块中的每一个的复用组构输出信号；并且所述主动式交换机被配置成基于在所述交换机模块的所述传输侧输入端处接收到的所述第一电子信号中所含的所述目的地信息，将复用组构输出信号从其Ri个输入端中的任一个引导到所述Ri输出端中的任一个，所述主动式交换机从所述交换机模块接收所述复用组构输出信号。13.如权利要求12所述的光电子交换机，其中各交换机模块具有至少N个组构部分，所述N个组构部分中的每一个与不同的子阵列Si相关联，所述交换机模块是所述子阵列Si的成员。14.如权利要求12所述的光电子交换机，其中所述主动式交换机位于光背板上并且连接到所述光背板，所述光背板还包括用于提供各交换机模块与各主动式交换机之间的连接的多个光链接，所述交换机模块与各主动式交换机共享子阵列Si。15.如权利要求12所述的光电子交换机，其中所主动式交换机是光学主动式交换机或电子主动式交换机。16.如权利要求15所述的光电子交换机，其中所述主动式交换机是马赫-曾德尔干涉仪(MZI)级联交换机，所述MZI级联交换机包括多个MZI，各MZI具有：在输入耦合器处分开的两个臂，并且两个臂将分开的路径馈送到用来重组所述路径的输出耦合器中；以及两个输出部分，所述多个MZI被布置成提供从所述MZI级联交换机的各输入端到各输出端的通路。17.如权利要求15所述的光电子交换机，其中各电子主动式交换机还包括：各输入端处的光电转换器，所述光电转换器用于将所述复用组构输出信号从光信号转换为电子主动式交换信号；以及各输出端处的电光转换器，所述电光转换器用于将所述电子主动式交换信号转换为呈所述复用组构输入信号形式的光信号；其中所述电子主动式交换机被配置成将所述电子主动式交换信号从其Ri个输入端中的任一个交换到其Ri个输出端中的任一个，并且其中：所述光电转换器包括：解复用器，所述解复用器用于将所述复用组构输出信号解复用成第一多个中间光信号，以及对应的多个光检测器，所述多个光检测器用于将所述中间光信号中的每一个转换成中间电子主动式交换信号以用于交换到所要输出端，并且所述电光转换器被配置成将所述多个交换后的中间电子主动式交换信号转换成第二多个中间光信号，并且还包括用于复用所述第二多个中间光信号以形成所述复用组构输入信号的复用器。18.如权利要求12所述的光电子交换机，其中交换机模块的各子阵列Si还包括仲裁器，所述仲裁器被配置成基于存储在待交换的数据包中的目的地信息来控制所述子阵列Si中所包括的所述主动式交换机的操作。19.如权利要求18所述的光电子交换机，其中所述仲裁器连接到所述子阵列Si中的每个交换机模块上的传输侧包处理器和接收侧包处理器中的至少一个，并且被配置成接收来自所述仲裁器连接到的所述传输侧包处理器中的每一个的请求。20.一种用于将光信号从输入装置传送到输出装置的N维光电子交换机，所述光电子交换机包括多个如权利要求1所述的交换机模块，所述交换机模块是互连的，其中：所述交换机模块被布置成N维阵列，第i维度具有大小Ri(i＝1,2...N)，各交换机模块具有给出其相对于所述N个维度中的每一个的位置的相关联坐标集；各交换机模块是N个子阵列Si的成员，各子阵列Si包括仅关于在所述第i维度中的位置的坐标不相同的Ri个交换机模块，并且所述N个子阵列中的每一个与不同维度相关联；所述交换机模块中的每一个被配置成生成复用组构输出信号；各子阵列Si还包括被布置成提供所述子阵列中的所有所述交换机模块之间的连接的一个或多个主动式交换机；各主动式交换机的输入端被配置成接收来自所述子阵列中的所述Ri个交换机模块中的一个或多个交换机模块的复用组构输出；并且所述一个或多个主动式交换机中的每一个被配置成基于在所述交换机模块的所述传输侧输入端处接收到的所述第一电子信号中所含的所述目的地信息，将复用组构输出信号从所述子阵列中的任何交换机模块引导到所述子阵列中的任何其它交换机模块，所述主动式交换机从所述交换机模块接收所述复用组构输出信号。21.如权利要求20所述的光电子交换机，其中Ri个交换机模块的子阵列仅包括具有Ri个输入端和Ri个输出端的单个主动式交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：A里克曼，N法林顿，AS纳格拉，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB