[发明专利]基于阵列波导光栅的数据中心光互连网络系统及通信方法

权利要求书

1.一种基于阵列波导光栅的大规模数据中心光互连网络系统，包括P层网络结构，每层有K个簇，P≥1的整数，K≥3的整数，其特征在于：

每个簇包括：

用2个阵列波导光栅构成的两台汇聚交换机，每台汇聚交换机包括K+1对输入输出端口；

用K+1台边缘交换机和(K+1)×(K-1)台服务器构成的K+1个机架，每台边缘交换机包括两对上行输入输出端口，一对簇间输入输出端口，K-1对下行输入输出端口；每台服务器包括一对输入输出端口；

每个簇内的连接关系为：

第一台汇聚交换机的K+1对输入输出端口，分别与K+1个机架中的K+1台边缘交换机的第一对上行输入输出端口连接，第二台汇聚交换机的K+1对输入输出端口与K+1台边缘交换机的第二对上行输入输出端口连接；每个机架均由一台边缘交换机的K-1对下行输入输出端口与K-1台服务器的输出输入端口对应连接构成；

K个簇之间的连接关系为：

第一个簇中的第h台边缘交换机通过一对簇间输入输出端口与第h个簇中的第一台边缘交换机相连，同理，第m个簇中的第n台边缘交换机通过一对簇间输入输出端口与第n个簇中的第m台边缘交换机相连，其中，2≤h≤K，1≤m≤K，1≤n≤K，m≠n，且h，m，n为整数；

各层之间通过K台边缘交换机的簇间输入输出端口相连。

2.根据权利1所述的光互连网络系统，其特征在于，所述各层之间通过K台边缘交换机的簇间输入输出端口相连，其连接关系为：

设定每层服务器的地址为：a，b，c，d，边缘交换机地址为a，b，c，0，汇聚交换机的地址为：a，b，0，0，其中，a代表层号，b代表簇号，c代表机架号，d代表服务器号，1≤a≤P，1≤b≤K，1≤c≤K+1，1≤d≤K-1，且a，b，c，d为整数；

每一层中地址为v，w，K+1,0的边缘交换机与下一层中地址为v+1,w，w，0的边缘交换机通过簇间输入输出端口连接，形成网络空间立体结构，其中，1≤v≤P-1,1≤w≤K,且v，w为整数。

3.根据权利1所述的光互连网络系统，其特征在于，边缘交换机，包括：一个阵列波导光栅、一个控制器、K-1个光标签提取器、K-1个光延时线、K-1个波长转换器、K-1个2:1的波长复用器、K-1个滤波器和三个共享缓存模块（1，2，3），K为一层中簇的数目，且K≥3的整数；

所述阵列波导光栅，设有K+1对输入输出端口，其中：

前K-1个输入端口连接方式相同，每一个输入端口依次与一个2:1的波长复用器、一个波长转换器、一个光延时线和一个光标签提取器连接，构成边缘交换机的K-1个输入端口；

前K-1个输出端口连接方式相同，每一个输出端口连接一个滤波器，构成边缘交换机的K-1个输出端口；

第K个输入端口与第一共享缓存模块（1）连接，该第一共享缓存模块(1)设有两个输入端口，K个输出端口和一对控制端口；两个输入端口构成边缘交换机的两个上行输入端口，前K-1个输出端口分别与K-1个波长复用器相连，第K个输出端口与阵列波导光栅第K个输入端口相连，一对控制端口与所述的控制器相连；

第K个输出端口与第二共享缓存模块（2）连接,该第二共享缓存模块(2)设有K个输入端口，两个输出端口和一对控制端口；两个输出端口构成边缘交换机的两个上行输出端口，前K-1个输入端口分别与K-1个滤波器相连，第K个输入端口与阵列波导光栅第K个输出端口相连，一对控制端口与控制器相连；

第K+1个输入端口与第三共享缓存模块（3）相连，该第三共享缓存模块（3）设有一对输入输出端口和一对控制端口；输入端口构成边缘交换机的一个簇间输入端口，输出端口与阵列波导光栅第K+1个输入端口相连，一对控制端口与控制器相连；

第K+1个输出端口构成边缘交换机的一个簇间输出端口;

所述控制器，设有K+2对输入输出端口，其中，前K-1个输入端口分别与所述的K-1个光标签提取器相连，前K-1个输出端口分别与所述的K-1个波长转换器相连，后三对输入输出端口分别与所述的第一共享缓存模块（1），第二共享缓存模块（2）和第三共享缓存模块（3）相连。