[发明专利]基于mesh网络的自适应大容量交叉光通信设备架构

说明书

本发明公开了一种基于mesh网络的自适应大容量交叉光通信设备架构。该架构由五个光通信设备节点组网而成，每个设备节点内由一片控制芯片和三片FPGA芯片组成，每个设备为一个逻辑单元，各逻辑单元与其他逻辑单元通过100G光纤架构级联，每两个设备之间有200G带宽的数据通道，任意两个设备节点之间通过QSFP28光模块和100G光纤连接组成mesh结构。本发明使设备整合了mesh网络的优势，并且硬件设计简单，任意单个1U设备均可单独使用，设备体积小，5U设备以内任意数量设备组网使用方便，具有良好地可扩展性与高度的灵活性。当某个设备节点出现故障时算法会重新计算现有路径，进而避免故障设备影响其他设备业务。

技术领域

本发明涉及通信领域中的大容量自适应光交叉设备架构，具体涉及一种基于mesh网络的自适应大容量交叉光通信设备架构。

背景技术

传统网络的基本结构主要包括星状拓扑结构、网状拓扑结构、总线状拓扑结构、树状拓扑结构、环状拓扑结构以及混合型拓扑结构。如何设计大容量自适应交叉设备一直是个难点，设计支持时隙交叉的交叉矩阵会极大的耗费FPGA的内部资源。解决方案有购买内部资源量高的FPGA，但是这种方法有成本高、功耗高并且设备散热难等问题并不实用。另一种解决方案是将设备的时钟、控制、交叉、输入输出等功能各自单独放到一个板卡上，使用大容量交叉芯片代替FPGA交叉矩阵，利用背板将交叉芯片板卡同输入输出板卡以及控制板卡相连组成一个完整设备。这种方案由于使用交叉芯片做交换，存在单个时隙VC-4信号占用整个VC-64C通道这种浪费内部资源的问题，容易造成阻塞。另外这种方案硬件设计复杂，而且各种功能的板卡数量多设备体积大，客户需求为低交叉容量时除了交叉板卡、输入输出板卡外还必须配备控制板卡、时钟板卡等灵活性较低。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明基于mesh网络构建一种自适应大容量交叉光通信设备架构。mesh网络是网状网络结构的一种，它的拓扑结构为任意两个组网节点之间都互相连接，全部的节点组成一个完整的网络。这种网络的优点是信号通道的终结和再生都在FPGA之间，信号的完整性容易保证。同时可以在设备节点中任意一个出现问题时，信号还可以通过另外的设备做跳转，从而保证业务不断。可以实现任意SDH、10GE以太网信号（含任意数量组合）的整体复制，单播、组播、广播的交叉选路功能，同时支持5U设备以内任意数量设备灵活组网使用。

本发明采取的技术方案是：一种基于mesh网络的自适应大容量交叉光通信设备架构，其特征在于，该架构由五个光通信设备节点组网而成，每个光通信设备节点内由一片控制芯片和三片FPGA芯片组成，其中控制芯片提供路由计算和设备内的控制，FPGA1芯片用于处理输入信号，FPGA2芯片和FPGA3芯片分别组成880G*880G容量的交叉矩阵，共同实现同步数字传输体系和以太网信号的信号自适应；每个光通信设备为一个逻辑单元，各逻辑单元与其他逻辑单元通过100G光纤架构级联，每两个光通信设备之间有200G带宽的数据通道，任意两个光通信设备节点之间通过QSFP28光模块和100G光纤连接组成mesh结构；五个逻辑单元组成总容量为2.4T(480G×5)的mesh网络。

本发明所述控制芯片选用ZYNQ-7000系列芯片，程序执行以下操作：新建交叉时首先判断输入FPGA交叉矩阵与输出FPGA交叉矩阵是否相同，若不相同，则判断输入FPGA交叉矩阵与输出FPGA交叉矩阵是否可以直接连接，若不可以直接连接，则判断输入FPGA交叉矩阵和输出FPGA交叉矩阵之间是否可以选择另外一个FPGA交叉矩阵做跳转，若不可以选择，则判断输入FPGA交叉矩阵和输出FPGA交叉矩阵之间是否可以选择其他两个FPGA交叉矩阵做跳转，若可以选择，最后设备将路径信息传入相应的FPGA交叉矩阵导通整条路径；若不可以选择，程序结束。