具有全光内存缓冲器的光交换器制造技术

根据一些公开的实施例，光交换器包括：调度器；以及用于缓冲光分组的缓冲器，该缓冲器包括布置在电路中的用于生成时钟信号的时钟发生器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有全光内存缓冲器的光交换器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年3月
28
日提交的美国临时专利申请第
63/167,082
号的优先权，其全部内容通过引用并入本文
。


[0003]本文所公开的各种系统的实施例大体上涉及光交换器，并且更具体地涉及具有全光内存缓冲器的光交换器
。

技术介绍

[0004]数据中心利用光通信更具体地利用光分组交换器
(switch)
来在通信设备之间路由光信号
。
在高负载期间，由于竞争或冲突，光分组可能被丢弃或可能被丢失
。
为了防止分组丢失，一些光交换器可以包括缓冲器
。
[0005]例如，如图1所示，
N
×
N
光分组交换器
110
包括
N
个输入端口
112
‑1……
112
‑
N
和
N
个输出端口
114
‑1……
114N。
输入数据信号
102
可以将光数据分组馈送到输入端口
112
，并且这些光数据分组可以被路由到输出端口
114
中的一个以作为输出数据信号
104
‑1……
104
‑
N
被输出
。
应当理解，尽管光交换器
110
包括
N
个输入端口
112
和
N
个输出端口
114
，但是并不是所有的输入端口
112
和输出端口
114
都连接到其它通信设备
。
交换器
110
通常包括用于在交换器
110
内引导数据分组的调度器
115。
交换器
110
还可以提供输入端口
112
和输出端口
114
之间的分组的波长转换
。
[0006]分组可以由调度器
115
引导到缓冲器
116
中以减慢分组的吞吐量，从而防止由于竞争而丢弃分组或分组丢失
。
缓冲器
116
可以包括一个或多个光纤延迟线
(FDL)118
‑1……
118
‑
N。FDL 118
可以采用可以通常具有1公里或更多的长度的光纤电缆的线圈的形式
。
分组通过
FDL 118
的传播时间引入了分组的期望延迟
/
缓冲
。
如图所示，
FDL 118
‑
1、118
‑2和
118
‑3逐渐变长，使得分组可以被引导通过更长的
FDL 118
以进一步延迟该分组
。
在一些实施方式中，分组可以通过
FDL 118
循环若干次
。
附加地或可替代地，缓冲器
116
可以包括光电
(EO)
缓冲器
120。EO
缓冲器
120
将光分组转换为电数据分组，该电数据分组然后可以使用电内存来缓冲
。
一旦缓冲周期完成，电数据分组就被转换回光分组以用于路由到输出端口
114。
[0007]这些已知的缓冲器系统可能受到几个限制
。FDL
可以引入当使用
FDL
的多个循环时增加的色散和信号损失
。
使用放大器来克服信号损失可能导致增加的噪声
。
此外，
FDL
具有固定长度，该固定长度只能在经过
FDL
所花费的时间内“保持”分组，从而需要多个
FDL
或经过
FDL
的多个循环来满足多个期望缓冲周期
。
光电缓冲器可以增加功耗并且引入延迟
。
此外，这些设备可能是复杂的，从而导致更大机会的部件故障
。
[0008]因此，将期望提供一种以缓冲机制为特征的光交换器系统，而不引入显著损失
、
色散和噪声
。

技术实现思路

[0009]本文公开的实施例涉及能够实现具有全光分组缓冲的高数据速率光分组交换器的系统
、
设备和方法
。
如本文所公开的全光缓冲器可以显著改善在用于高性能计算的光交换器中
(
例如在用于包括叶脊
(spine
‑
leaf)、torus、Clos
网络等的数据中心架构中
)
的缓冲和流控制
。
如本文所公开的全光缓冲器可以提高分组吞吐量和路由灵活性，减少等待时间，并且减少功耗
。
[0010]为了提供全光分组交换缓冲器，当前描述的系统可以使用用作光逻辑与门的全光不平衡马赫曾德尔干涉仪
(MZI)、
光纤延迟线
、SOA
的组合用于损失补偿和光色散补偿
。
如下文进一步描述的，该布置允许缓冲的分组多次循环通过缓冲器，其中在每个循环上对分组进行整形和再生
。
因此，如本文所公开的全光缓冲器可以克服当前缓冲器解决方案的限制，以通过在克服损失和色散问题以及避免使用光电缓冲器的同时能够实现扩展的分组缓冲来防止分组的丢弃
、
分组丢失和竞争
。
[0011]有利地，缓冲器还可以提供波长转换，使得在交换器中可以不需要附加波长转换部件
。
此外，还可以在缓冲器中光学地处理色散管理，以补偿由
FDL
引入的色散
。
使用光色散管理可以降低解决方案的计算复杂度
。
在一些实施例中，本文所述的缓冲器可以利用集成
WDM
来在单个
FDL
上同时缓冲多个分组
。
在一些实施例中，可以使用共享半导体基板上的集成电路
(IC)
来提供全光分组交换器，以进一步降低功率和尺寸要求
。
[0012]根据一些公开的实施例，光交换器包括：调度器；以及用于缓冲光分组的缓冲器，包括布置在电路中的用于生成时钟信号的时钟发生器
、
光学不平衡马赫曾德尔干涉仪
(MZI)、
以及光纤延迟线
(FDL)
，该
FDL
具有
FDL
长度，其中，光分组具有光分组信号，其中调度器被配置为将光分组插入到缓冲器中并且确定光分组通过电路的循环次数，其中
MZI...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种光交换器，包括：调度器；以及用于缓冲光分组的缓冲器，包括布置在电路中的用于生成时钟信号的时钟发生器
、
光学不平衡马赫曾德尔干涉仪
(MZI)、
以及光纤延迟线
(FDL)
，该
FDL
具有
FDL
长度，其中，所述光分组具有光分组信号，其中，所述调度器被配置为将所述光分组插入到所述缓冲器中并且确定所述光分组通过所述电路的循环次数，其中，所述
MZI
基于所述光分组信号调制所述时钟信号以在所述光分组通过所述电路的每次循环之后创建重新整形的光分组，并且其中所述
FDL
在所述光分组中引入与所述
FDL
长度成比例的延迟
。2.
根据权利要求1所述的交换器，其中，所述电路还包括电路半导体光放大器
(SOA)
以补偿在所述
FDL
中引入的损失
。3.
根据权利要求1所述的交换器，其中，所述电路还包括光色散管理
(DM)
模块以补偿在所述
FDL
中引入的色散
。4.
根据权利要求1所述的交换器，其中，所述时钟发生器包括可调谐激光器和光电
(EO)
调制器，所述光电
(EO)
调制器被配置为基于所述时钟信号来调制所述可调谐激光器的激光器输出
。5.
根据权利要求1所述的交换器，在多个缓冲器之间还包括
WDM
复用器和用于与该
WDM
复用器共享
FDL
的
WDM
解复用器
。6.
根据权利要求1所述的交换器，其中，所述
FDL
是单芯光纤电缆或多芯光纤电缆中的一种
。7.
根据权利要求1所述的交换器，其中，所述重新整形的光分组是波长转换的光分组
。8.
根据权利要求1所述的交换器，其中，所述
MZI
包括一对
MZISOA。9.
根据权利要求8所述的交换器，其中，所述
MZISOA
是量子点
SOA。10.
根据权利要求8所述的交换器，其中，所述缓冲器还包括用于引导所述光分组通过所述对
MZI SOA
的光分组分离器，其中所述光分组分离器在所述对
MZISOA
之间不等地分离信号强度
。11.
根据权利要求8所述的交换器，其中，所述时钟和光分组在反向传播方向被馈送到所述对
MZI SOA
中的每一个以用于导致所述时钟信号和所述光分组信号的交叉增益调制
(XGM)
和交叉相位调制
(XPM)。12.
根据权利要求1所述的交换器，在所述缓冲器的出口处还包括出口
SOA
，其中所述调度器还被配置为激活所述出口
SOA
以从所述缓冲器释放所述光分组
。13.
根据权利要求
12
所述的交换器，其中，所述时钟发生器包括可调谐激光器，并且其中所述调度器还被配置为在释放所述光分组之后使所述出口
SOA
和所述可调谐激光器断电，从而清空所述缓冲器
。14.
根据权利要求
12
所述的交换器，其中，所述调度器还被配置为对所述出口
SOA
的所述激活进行定时，以使该定时与
nT
时段一致，其中
n
是整数并且
T
是通过所述缓冲器的光分组循环时间，使得所述光分组从所述缓冲的光分组的开始到结束通过所述出口
SOA
被释放，并且使得防止通过所述出口
SOA
释放部分光分组
。
15.
根据权利要求
12
所述的交换器，其中，所述释放的光分组是波长转换的光分组
。16.
一种用于对具有光分组信号的光分组进行光缓冲的方法，包括：提供包括调度器和缓冲器的光交换器，其中，所述缓冲器包括布置在电路中的用于生成时钟信号的时钟发生器

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫，
申请(专利权)人：纽光电有限公司，
类型：发明
国别省市：