[发明专利]一种用于数据中心的无缓冲光互连架构和方法

权利要求书

1.一种用于数据中心的无缓冲光互连架构，其特征在于：分为入口线卡、三级交换模块与出口线卡，交换模块由第一级AWGR、第二级TWC和第三级AWGR组成；M个第一级AWGR和M个第三级AWGR的每个均具有M个输入端口和输出端口，第一级AWGR的每个输入端口均连接有一个入口线卡，第三级AWGR的每个输出端口均连接有一个出口线卡，第一级AWGR的一个输出端口和第三级AWGR的一个输入端口之间均通过一个第二级TWC连接；

在交换模块内部，所有第二级TWC中的第x个第二级TWC与所有第三级AWGR输入端口中的第x个输入端口相连，0≤x≤M²-1，对x进行以下计算：

x₂＝xmodM(0≤x₂≤M-1)

其中，表示对x/M向下取整，mod表示取余数，x₁与x₂表示了所有第三级AWGR输入端口中的第x个输入端口是位于第x₁个第三级AWGR上的第x₂个输入端口。

2.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的无缓冲光互连架构，其特征在于：所有第二级TWC中的第x个TWC与所有第一级AWGR中的第x₂个第一级AWGR上的第x₁个输出端口相连。

3.应用于权利要求1-2任一所述架构的一种用于数据中心的无缓冲光互连架构的路由方法，其特征在于：路由方法包括以下步骤：

1)入口线卡波长调制

此架构仅处理波长为λ₀,λ₁...λ_M-1的光信号；

服务器架构产生M个具有不同波长的光信号，并对其进行波分复用后经由光纤传输进入各个入口线卡进行波长调制；

对于每个入口线卡，进入有M个具有不同波长的光信号，不同波长分别为λ₀,λ₁...λ_M-1；

对于M²个入口线卡，每个入口线卡均同时处理M个波长为λ₀,λ₁...λ_M-1的光信号；

每个光信号S(i,j)均有自身的源地址的入口线卡序号i与目的地址的出口线卡序号j，分别对应该光信号S(i,j)从所有入口线卡的第i个入口线卡输入并从所有出口线卡的第j个出口线卡输出，光信号S(i,j)的波长为λ_k(i,j)，其中0≤k(i,j)≤M-1，k(i,j)表示光信号S(i,j)的波长序号，计算获得：

i₂＝imodM(0≤i₂≤M-1)

j₂＝jmodM(0≤j₂≤M-1)

其中，i₁与i₂分别表示用M除i的商和余数，j₁与j₂分别表示用M除j的商和余数；

将光信号S(i,j)的第i个入口线卡与交换模块中第i₁个第一级AWGR上的第i₂个输入端口相连；将光信号S(i,j)的第j个出口线卡与交换模块中第j₁个第三级AWGR上的第j₂个输出端口相连；

2)根据1)中的信息，入口线卡对光信号S(i,j)的波长λ_k(i,j)进行调制，调制后的波长为：

调制的光信号S(i,j)通过入口线卡进入第一级AWGR进行路由：

3)交换模块第一级AWGR波长路由

第一级AWGR和第三级AWGR的每个端口同时处理M个不同波长为λ₀,λ₁...λ_M-1的光信号，光信号输入每个第一级AWGR后，第一级AWGR内部根据当前第一级AWGR所输入的输入端口与波长转发至自身的输出端口，第一级AWGR内部的波长路由的公式如下所示：

out＝(in+k'(i,j))modM

其中，in表示光信号S(i,j)在当前第一级AWGR上的输入端口的序数，k'(i,j)表示调制后的光信号S'(i,j)的波长序号，M表示AWGR的单端端口总数，out表示根据循环路由特性光信号S(i,j)在当前第一级AWGR上的输出端口的序数；

经过入口线卡调制后的光信号S(i,j)的波长为λ_k'(i,j)代入上述公式，调制后的光信号S'(i,j)进入第i₁个第一级AWGR的输出端口的序号为：

调制后的光信号S'(i,j)在第i₁个第一级AWGR上的第j₁个输出端口输出，然后被转发至第二级第(M×j₁+i₁)个TWC；

4)交换模块第二级TWC波长调制

光信号S'(i,j)进入第(M×j₁+i₁)个第二级TWC后，根据其出口线卡以下公式对光信号S'(i,j)的波长λ_k'(i,j)再次进行调制，调制后的波长为λ_k”(i,j)，获得波长为λ_k”(i,j)的再次调制后光信号S”(i,j)：

第(M×j₁+i₁)个第二级TWC的输出端口与第j₁个第三级AWGR上的第i₁个本地输入端口相连，波长为λ_k”(i,j)的光信号S'(i,j)被转发至第j₁个第三级AWGR上的第i₁个输入端口；

5)交换模块第三级AWGR波长路由

第三级AWGR的路由处理和第一级AWGR的路由处理相同，将再次调制后光信号S”(i,j)的波长为λ_k”(i,j)代入第三级AWGR的波长路由，经过第j₁个第三级AWGR的输出端口序号为：

out”(i,j)＝(i₁+k”(i,j))modM＝(i₁+(i₁-j₂+M)modM)modM＝j₂＝jmodM

再次调制后光信号S”(i,j)将从第j₁个第三级AWGR上的第j₂个输出端口输出，该输出端口的总端口序号对应设置为：

再次调制后光信号S”(i,j)在第三级AWGR所有输出端口中的输出端口序号为j，再次调制后光信号S”(i,j)在第三级AWGR所有输出端口中的输出端口与第j个出口线卡相连，由此完成用于数据中心的无缓冲光互连背板架构的光信号传输。

4.根据权利要求3所述的一种用于数据中心的无缓冲光互连架构的路由方法，其特征在于：

对M²个入口线卡而言，每个入口线卡所处理的光信号个数可以相同，也可以不同，只要光信号个数为大于等于0，小于等于M的整数即可。