[发明专利]基于波长选择开关的全光互连数据中心架构及其构建方法

说明书

本发明涉及一种基于波长选择开关的全光互连数据中心架构构建方法，包括在数据中心互连网络架构拓扑的交换节点部署波长选择开关组，波长选择开关组包括两个2*N端口波长选择开关，其中一个作为数据发射侧，另一个作为数据接收侧，2*N端口波长选择开关的两个端口输出不同的波长；数据中心的组内交换通过选择任意一组波长选择开关组进行环回交换。本发明在数据中心互连网络架构拓扑的交换节点部署波长选择开关组，为每个维度均提供了组内通信的路径，提高了交换路径的多样性，在同等交换规模下，降低了功耗。

技术领域

本发明涉及光通信网络技术领域，尤其是指一种基于波长选择开关的全光互连数据中心架构及其构建方法。

背景技术

在云计算系统中，网络承担了终端与数据中心间的流量传输任务。由于与发送数据的终端设备距离很近，边缘数据中心网络可以提供更小的传输时延。随着5G、物联网、工业互联网等新业务的发展，新业务对于终端与数据中心间的数据传输时延更为敏感，驱动边缘数据中心的发展，在网络边缘提供云计算和IT服务。光网络因其低时延大容量的传输能力受到广泛应用。基于光的边缘数据中心网络结构成为研究的热点。而边缘数据中心数量的增长则驱动数据中心之间的全光交换需求增长。近年，ROADM技术因其波长级别的灵活调度在电信网络中得到广泛应用，但是在数据中心中的应用还有待开发。

如图1所示为两个无色、无方向、无竞争(Colorless,Directionless,andContentionless,CDC)的可重构光分插复用器(ROADM)结构的互联。无色、无方向、无竞争的可重构光分插复用器在建立光通道时没有方向性限制，任意物理维度方向的任意波长可以在任意端口上下路，且支持无内部竞争性，即同一个上下路模块的不同端口上可以支持多个相同的波长同时上波或下波。ROADM节点特性的改变源于客户侧和线路侧的结构变化。在ROADM结构中，客户侧指的是ROADM节点所对应的本地侧进行波长信号发送和接收的部分，而线路侧则指ROADM节点对其连接的不同维度进行波长信号发送和接收的部分。这里的维度表示与该节点连接的其他ROADM节点对应的方向。根据客户侧采用的器件不同，ROADM节点还可以分为广播选择结构(broadcastandselect)和路由选择结构(routeandselect)。为了降低不同信道之间的干扰，提高节点隔离度，客户侧需要采用较高隔离度的波长选择开关。而在现有条件下，采用隔离度较高的波长选择开关存在限制。路由选择结构的客户侧用波长选择开关代替功率分配器增加了第二层隔离层，以防止信道光功率向其他信道外溢。这一方案极大降低了每个器件所需隔离度，是目前电信网络中采用较多的方案。

波长选择开关是现有ROADM系统的关键部件。波长选择开关目前多基于以下几种可行的技术，如微机电反射镜，液晶和硅基液晶。硅基液晶在目前波长选择开关的制造技术中占主导地位。因为基于硅基液晶的WSS能够支持灵活的带宽配置，具有高端口隔离、高的端口数量和高可靠性的特点。但是现有的基于电的数据中心架构，其交换所用功耗较高；电结构数据中心受限于传输容量，不能很好地应对未来5G应用环境下的剧烈流量波动；现有ROADM节点的本地端口拓展受限于交换设备的端口数量，本地模块之间的通信无法通过光路传输，而使用电交换又加大了能耗负担。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种基于波长选择开关的全光互连数据中心架构及其构建方法，其在数据中心互连网络架构拓扑的交换节点部署波长选择开关组，为每个维度都提供了组内通信的路径，提高了交换路径的多样性，在同等交换规模下，相比于主流的电叶脊结构，本发明降低了功耗，并且能够支持灵活扩展。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于波长选择开关的全光互连数据中心架构构建方法，包括：

在数据中心互连网络架构拓扑的交换节点部署至少两个波长选择开关组，所述波长选择开关组包括两个2*N端口波长选择开关，其中一个2*N端口波长选择开关作为数据发射侧，另一个2*N端口波长选择开关作为数据接收侧，其中，所述2*N端口波长选择开关的两个端口输出不同的波长；