一种支持无数据包丢失信令系统和松散耦合的应用加权路由的并行光电网络技术方案

本发明专利技术公开了一种混合光电映射器‑混洗器‑减径器结构，旨在增强当前多维直接网络的互连。本发明专利技术公开的混合光电映射器‑混洗器‑减径器结构，其物理性固有的组播设计本身可支持并行流量模式，如组播、广播和新开发的聚播，同时便于支持点对点流量。使用简单的多维拓扑来扩大这种结构的规模，可实现极大规模网络的端对端等待时间仅为3跳。与其他多维直接网络相比，等待时间明显改善且更一致。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本专利申请主张2015年5月13日提交的题为“一种支持无数据包丢失信令系统和松散耦合的应用加权路由的并行光电网络”的专利合作条约申请PCT/CA2015/000,313的权益，其同时主张2014年5月13日提交的题为“支持无数据包丢失信令系统和松散耦合的应用加权路由的并行光电网络”的美国临时专利申请61/992,570和2014年9月12日提交的题为“支持无数据包丢失信令系统和松散耦合的应用加权路由的并行光电网络”的美国临时专利申请案61,992,580的权益，两个申请均以引用方式整体并入本文。
本专利技术涉及多维直接网络，尤其涉及一种固有并行流量模式支持下可缩短等待时间的并行光电直接网络。
技术介绍
多维直接网络广泛用于高性能和并行计算设计。其中，典型应用包括超立方体和三维环面。多维直接网络中，节点间的点对点链路为主要互连方案。网络中的每个节点通过一个或多个互连链路连接到一个或多个其他节点。然而，当基于这种连接(互连)的网络规模增加时，直径会很长。网络直径可定义为节点对之间的平均最小距离。例如，1000节点的网络直径可达30跳。网络直径过长，会增加网络的等待时间。网络直径较长时，必须仔细排列计算作业从而考虑其访问局部性限制。传统的直接网络结构用于超级计算，如大气模拟。这种应用本身具有局部性特征。其不受上述网络直径很长及等待时间等问题引起局部性限制的影响。如今的大型数据中心和大型计算项目需要另一种规模大(大于1000节点)并可支持并行流量负载的网络。具体而言，数据中心中多数计算任务实际上是并行的，等待时间需一致并缩短才可获得最佳性能。现有的基于点对点的互连网络设计(如无限带宽技术)难以支持并行流量(如组播)。无限带宽技术是一种基于交换机的点对点互连系统，其基于不可靠的数据报协议(UDP)队列对支持伪组播，因而会导致数据包丢失、重新发送和不可预测的情况。这种点到点互连结构中固有的基本横杆开关功能是导致限制的根本原因。通过参阅下文对于本专利技术具体实施例的说明并结合附图，本领域技术人员可清楚了解本专利技术其它方面的内容和特性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种混合光电映射器-混洗器-减径器结构，旨在解决上述问题并增强当前多维直接网络的互连。本专利技术公开的混合光电映射器-混洗器-减径器结构，其物理性固有的组播设计本身可支持并行流量模式，如组播、广播和新开发的聚播，同时便于支持点对点流量。使用简单的多维拓扑来扩大这种结构的规模，可实现极大规模网络的端对端等待时间仅为3跳。与其他多维直接网络相比，等待时间明显改善且更一致。本专利技术公开的物理性映射器-混洗器-减径器设计无需使用横杆开关功能。因此不会受到横杆开关功能的限制。本专利技术公开了一种物理映射器-减径器-混洗器混合设计，包括光映射器、电子混洗器和减径器。根据本专利技术实施例所提供的一种光网络，包括多个光映射器中至少一个光映射器，以及多个电子混洗器和减径器电路中至少一个混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口。根据本专利技术实施例进一步提供的一种光放大器阵列，用于放大到光映射器预定子集的输入信号和到光映射器预定子集的输出信号，其中光放大器内的每个光放大器阵列耦合到至少一个其它光放大器以供光泵重复利用。根据本专利技术实施例所提供的一种将光信号从网络输入端口路由到网络输出端口的方法，包括：提供多个光映射器中至少一个光映射器，所述光映射器至少耦合到所述网络输入端口；和提供多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口并耦合到网络输出端口。根据本专利技术实施例所提供的一种设备，包括：波长解复用器，用于接收波分复用光信号并将其解复用到多个光输出，每个光输出与预定波长范围相关；多路复用器，通过多路复用多个电信号来产生多路复用信号；多个信道处理器，每个信道处理器耦合到所述多个光输出中的一个光输出，且包括：光电转换器；和串并转换器，耦合到所述光电转换器并根据由所述串并转换器从所述光电转换器接收的串行数据生成并行数据；混洗器电路，包括多个输入信道和多个输出信道，每个输入信道耦合到所述多个信道处理器的预定信道处理器，而每个输出信道耦合到所述多路复用器上的预定输入端口，以提供多个电信号中的一个电信号。根据本专利技术实施例所提供的一种设备，包括：全连接光分配网络，包括用于接收N个光信号的N个输入信道，所述光信号包括根据预定光信道计划的光信号和M个输出信道，其中每个输出信道包括在所述N个输入信道接收的所有光信号；和M映射器-减径器电路，每个映射器-减径器电路耦合到全连接光分配网络的输出信道。通过参阅下文对于本专利技术具体实施例的说明并结合附图，本领域技术人员可清楚了解本专利技术其它方面的内容和特性。附图说明现将本专利技术的实施例通过示例并参照附图进行说明。图1示出了根据本专利技术一个实施例的可操作连接到发射器和接收器的映射器-减径器系统实施例。图2A示出了根据本专利技术一个实施例的9x9映射器示例。图2B示出了根据本专利技术一个实施例的18x18映射器示例。图2C示出了根据本专利技术一个实施例的36x36映射器示例。图3示出了根据本专利技术一个实施例的减径器-混洗器示例。图4示出了根据本专利技术一个实施例的64比特模式。图5示出了根据本专利技术一个实施例、配置用于单播接收的减径器-混洗器。图6示出了根据本专利技术一个实施例、互连第一维度的光映射器和第二维度的光映射器的多个节点。图7示出了根据本专利技术一个实施例、用于为同一映射器上节点推送数据(流量)的信令系统情况。图8示出了根据本专利技术一个实施例的信令系统，其中心跳消息从发射器发送到四个减径器，进而识别发射器是否失效、何时失效或是否不可再用。图9示出了根据本专利技术一个实施例、在流量激增时发出信令的示例。图10示出了根据本专利技术一个实施例、用于应用加权路由实施例的示例性表格。图11示出了根据本专利技术一个实施例、具有高效光放大器设计的高端口计数网络的示例。具体实施方式本专利技术涉及多维直接网络，尤其涉及一种固有并行流量模式支持下可缩短等待时间的并行光电直接网络。下文的实施例说明仅为示例性质，并不限制本专利的范围、适用性或配置。当然，下文的示例性实施例内容将向本领域技术人员提供用于执行示例性实施例的适用性说明。需要了解的是，在不脱离上述所附权利要求书精神和范围的前提下，可对元件的功能和布局进行各种变型。图1示出了根据本专利技术的映射器-减径器系统18实施例。为清楚说明，仅示出四个发射器22和四个接收器24分别作为映射器-减径器系统18的输入和输出。光映射器20接收发自发射器22的数据。每个发射器发射的数据波长彼此不同。所述光映射器-减径器18同时将来自全部四个发射器的数据提供给减径器(减径器-混洗器)25和接收器24所在的每个目标节点。所述映射器20将来自每个发射器22的光功率分成K个部分，每部分用于K个目标节点中的每个节点(本实施例中，K＝4)。该光学功能也称为光星形耦合器。图2A、2B和2C示出了根据本专利技术的映射器示例性实施例。图2A示出了由六个3x3熔融光纤耦合器28构成的9x9映射器26实施例。图2B示出了由两个9x9映射器26和2x2熔融光纤耦合器30构成的18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光网络，包括：多个光映射器中至少一个光映射器；和多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.13 US 61/992,5701.一种光网络，包括：多个光映射器中至少一个光映射器；和多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口。2.根据权利要求1所述的光网络，进一步包括一种光放大器阵列，用于放大到光映射器预定子集的输入信号和到光映射器预定子集的输出信号，其中光放大器内的每个光放大器阵列耦合到至少一个其它光放大器以供光泵重复利用。3.一种将光信号从网络输入端口路由到网络输出端口的方法，包括：提供多个光映射器中至少一个光映射器，所述光映射器至少耦合到所述网络输入端口；和提供多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口并耦合到网络输出端口。4.根据权利要求3所述的设备，进一步包括：所提供的一种光放大器阵列，用于放大到光映射器预定子集的输入信号和到光映射器预定子集的输出信号，其中光放大器内的每个光放大器阵列耦合到至少一个其它光放大器以供光泵重复利用。5.一种设备，包括：波长解复用器，用于接收波分复用光信号并将其解复用到多个光输出，每个光输出与预定波长范围相关；多路复用器，通过多路复用多个电信号来产生多路复用信号；多个信道处理器，每个信道处理器耦合到所述多个光输出中的一个光输出，且包括：光电转换器；和串并转换器，耦合到所述光电转换器并根据由所述串并转换器从所述光电转换器接收的串行数据生成并行数据；混洗器电路，包括多个输入信道和多个输出信道，每个输入信道耦合到所述多个信道处理器的预定信道处理器，而每个输出信道耦合到所述多路复用器上的预定输入端口，以提供多个电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云曲，梁金伟，倪文达，黄昌成，
申请(专利权)人：威斯克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA