数据交换系统及其建立方法和装置以及通信系统制造方法及图纸

本公开涉及一种数据交换系统及其建立方法和装置以及通信系统，该数据交换系统由多个数据交换单元连接组网，所述系统包括接触层及交换网络，所述交换网络包括K组交换层，对所述K组交换层进行编号，记为第一层至第K层，所述第一层与所述接触层连接以进行通信，所述交换网络各组交换层相互连接以进行通信。本公开所述的数据交换系统能够实现多种规模，甚至是超大规模的数据交换功能，满足大规模电子信息处理系统的数据交换需求。

Data exchange system and its establishing method and device, and communication system

The disclosure relates to a data exchange system, its establishment method and apparatus, and a communication system connected by a plurality of data exchange units to form a network, the system comprises a contact layer and a switching network, the switching network comprises a K-group switching layer, and the K-group switching layer is numbered as the first to the K-group switching layer. The first layer is connected to the contact layer for communication, and each group of switching layers of the switching network is connected to each other for communication. The data exchange system described in the present disclosure can realize multi-scale, even ultra-large-scale data exchange functions to meet the data exchange requirements of large-scale electronic information processing systems.

【技术实现步骤摘要】
数据交换系统及其建立方法和装置以及通信系统
本公开涉及通信
，尤其涉及一种数据交换系统及其建立方法和装置以及通信系统。
技术介绍
随着电子/通信技术的不断发展，现代的大型的电子设备系统变得非常复杂，通常需要在采集海量的数据的同时，进行大规模的并行计算来快速的发现有价值的目标信息。此时，整个系统的内部数据吞吐量急速增大，并对延迟和带宽提出了非常高的要求。对于现代的大型电子设备来说，超高速的大规模交换网络成为此类系统的瓶颈。现有的数据交换技术有以太网，FC(FiberChannel，光纤通道，一种广泛用于存储的网络技术)，RapidIO(快速IO，一种面向高性能微处理器及系统互连的接口标准)等等，他们采用拓扑结构有：星型拓扑，环形拓扑，树形拓扑，总线型拓扑(图1)，和以上两个或多个混合型的拓扑结构。星型结构星型结构是以一个节点为中心的处理系统，各种类型的入网机器均与该中心节点有物理链路直接相连。星型结构的优点是结构简单、建网容易、控制相对简单。其缺点是属集中控制，主节点负载过重，可靠性低，通信线路利用率低。总线结构总线结构是比较普遍采用的一种方式，它将所有的入网计算机均接入到一条通信线上，为防止信号反射，一般在总线两端连有终结器匹配线路阻抗。总线结构的优点是信道利用率较高，结构简单，价格相对便宜。缺点是同一时刻只能有两个网络节点相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限。在总线上只要有一个点出现连接问题，会影响整个网络的正常运行。环型结构环型结构是将各台连网的计算机用通信线路连接成一个闭合的环。环型拓扑是一个点到点的环型结构。每台设备都直接连到环上，或通过一个接口设备和分支电缆连到环上。在初始安装时，环型拓扑网络比较简单。随着网上节点的增加，重新配置的难度也增加，对环的最大长度和环上设备总数有限制。可以很容易地找到电缆的故障点。受故障影响的设备范围大，在单环系统上出现的任何错误，都会影响网上的所有设备。树型结构星型网络拓扑结构的一种扩充便是星行树,如上图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型，Hub的级连而形成树。然而，应当指出，Hub级连的个数是有限制的，并随厂商的不同而有变化。树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。在现有电子技术条件下，一般的交换芯片可以达到的数据吞吐量大约为每秒几个GB(GigaByte，千兆字节，计算机存储容量单位，1GB＝1024MB＝＝2^30字节)的水平。最高可能可以达到数十GB。并且由于芯片封装大小、扇热、信号质量的限制，更高带宽的交换器件变得越来越困难，甚至于根本无法实现。所以对于每秒TB(Terabyte，太字节，计算机存储容量单位，1TB＝1024GB＝＝2^40字节)级的数据交换来说，星形拓扑的主交换节点的负担过重，数据带宽远超出现有技术的能力。同理，总线型/环形/树形拓扑均不适用于超大带宽下的数据交换。如上所述，现有的技术方案均无法满足大规模电子信息处理系统的数据交换需求。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种数据交换系统及其建立方法和装置以及通信系统，以实现大规模电子信息处理系统的数据交换需求。根据本公开的一方面，提出一种数据交换系统，所述数据交换系统由多个数据交换单元连接组网，每个数据交换单元包括至少一输入端及至少一输出端，所述系统包括：接触层，包括N个数据交换单元；及交换网络，连接所述接触层，包括K组交换层，每组交换层包括M个数据交换单元，对所述K组交换层进行编号，记为第一层至第K层，所述第一层与所述接触层连接以进行通信，所述交换网络各组交换层相互连接以进行通信；其中，N、M和K为正整数，N≤M，M＝2K。在一种可能的实施方式中，对所述第一层至所述第K层包含的数据交换单元分别编号为D1，0～D1，M-1至DK,0～DK，M-1，所述交换网络各组交换层之间的连接方式包括：当K>1时，所述第i层的数据交换单元Di，j连接于第i-1层的数据交换单元Di-1，j，及第i-1层的数据交换单元Di-1，y，所述数据交换单元Di-1，y的确定方式为：令t＝mod(j，2i)，如果t<2(i-1)，则Di-1，y为Di-1，j+2(i-1)；如果t≥2(i-1)，则Di-1，y为Di-1，j-2(i-1)，其中，i＝K，K-1，…，2；j＝M-1，M-2，…，0。在一种可能的实施方式中，对所述接触层包含的数据交换单元分别编号为D0，0～D0，N-1，所述第一层包含的数据交换单元分别编号为D1，0～D1，M-1，当N＝M时，所述第一层与所述接触层的连接方式，包括：所述第一层的数据交换单元D1，j连接于所述接触层的数据交换单元D0，j，及所述接触层的数据交换单元D0，x，所述数据交换单元D0，x的确定方式为：当j是偶数时，数据交换单元D0，x为数据交换单元D0，j+1；当j是奇数时，数据交换单元D0，x为数据交换单元D0，j-1。在一种可能的实施方式中，对所述接触层包含的数据交换单元分别编号为D0，0～D0，N-1，所述第一层包含的数据交换单元分别编号为D1，0～D1，M-1，当N<M时，所述第一层与所述接触层之间的连接方式，包括：当K>1时，对于所述第一层的数据交换单元D1，j，如果所述接触层的数据交换单元D0，j不存在，则所述第一层的数据单元D1，j连接于所述接触层的数据交换单元D0，z，所述数据交换单元D0，z的确定方式为：当j是偶数时，数据交换单元D0，x为数据交换单元D0，j+1；当j是奇数时，数据交换单元D0，x为数据交换单元D0，j-1；当K＝1，如果所述接触层的数据交换单元D0，1不存在，则所述第一层的数据单元D1，1、D1，0分别连接于所述接触层的数据交换单元D0，0。在一种可能的实施方式中，所述至少一输入端和所述至少一输出端中的每个是双向数据传输端口或单向数据传输端口。在一种可能的实施方式中，还包括负载均衡器，连接于所述接触层及交换网络，用于对所述数据交换系统的进行负载均衡。在一种可能的实施方式中，所述第一层与所述接触层的连接方式、所述交换网络各组交换层的连接方式及所述系统中各数据交换单元的连接方式为电连接和/或光连接。通过以上方式组网形成的数据交换系统，根据本公开的各个方面可以实现多种规模，甚至是超大规模的数据交换功能，满足大规模电子信息处理系统的数据交换需求。根据本公开的另一方面，提出了一种数据交换系统的建立方法，该方法包括：获取网内所有数据交换单元的信息；判断所述所有数据交换单元的工作状态，将其中的空闲数据交换单元进行标记；及使用标记的所述空闲数据交换单元建立所述的数据交换系统。通过以上数据交换系统的建立方法的实施，本公开的各个方面可以发现网内空闲的数据交换单元，并利用空闲的数据交换单元建立前述的数据交换系统以实现大规模数据交换。根据本公开的另一方面，提供了一种应用数据交换系统的通信系统，其特征在于，包括：所述的数据交换系统；至少一第一通信系统连接于所述数据交换系统的接触层；及至少一第二通信系统连接于所述数据交换系统的第K层。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据交换系统，其特征在于，所述数据交换系统由多个数据交换单元连接组网，每个数据交换单元包括至少一输入端及至少一输出端，所述系统包括：接触层，包括N个数据交换单元；及交换网络，连接所述接触层，包括K组交换层，每组交换层包括M个数据交换单元，对所述K组交换层进行编号，记为第一层至第K层，所述第一层与所述接触层连接以进行通信，所述交换网络各组交换层相互连接以进行通信；其中，N、M和K为正整数，N≤M，M＝2K。

【技术特征摘要】
1.一种数据交换系统，其特征在于，所述数据交换系统由多个数据交换单元连接组网，每个数据交换单元包括至少一输入端及至少一输出端，所述系统包括：接触层，包括N个数据交换单元；及交换网络，连接所述接触层，包括K组交换层，每组交换层包括M个数据交换单元，对所述K组交换层进行编号，记为第一层至第K层，所述第一层与所述接触层连接以进行通信，所述交换网络各组交换层相互连接以进行通信；其中，N、M和K为正整数，N≤M，M＝2K。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，对所述第一层至所述第K层包含的数据交换单元分别编号为D1，0～D1，M-1至DK，0～DK，M-1，所述交换网络各组交换层之间的连接方式包括：当K>1时，所述第i层的数据交换单元Di，j连接于第i-1层的数据交换单元Di-1，j，及第i-1层的数据交换单元Di-1，y，所述数据交换单元Di-1，y的确定方式为：令t＝mod(j，2i)，如果t<2(i-1)，则Di-1，y为Di-1，j+2(i-1)；如果t≥2(i-1)，则Di-1，y为Di-1，j-2(i-1)，其中，i＝K，K-1，…，2；j＝M-1，M-2，…，0。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，对所述接触层包含的数据交换单元分别编号为D0，0～D0，N-1，所述第一层包含的数据交换单元分别编号为D1，0～D1，M-1，当N＝M时，所述第一层与所述接触层的连接方式，包括：所述第一层的数据交换单元D1，j连接于所述接触层的数据交换单元D0，j，及所述接触层的数据交换单元D0，x，所述数据交换单元D0，x的确定方式为：当j是偶数时，数据交换单元D0，x为数据交换单元D0，j+1；当j是奇数时，数据交换单元D0，x为数据交换单元D0，j-1。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，对所述接触层包含的数据交换单元分别编号为D0，0～D0，N-1，所述第一层包含的数据交换单元分别编号为D1，0～D1，M-1，当N<M时，所述第一层与所述接触层之间的连接方式，包括：当K&am...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒伟峰，李方慧，李红，
申请(专利权)人：上海讯析电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31