[发明专利]一种支持大规模、全光互连的光交换机

说明书

本发明公开了一种支持大规模、全光互连的光交换机，包括东西南北四个方向接口，每个方向有N个光纤接口，用于光交换机之间互连；还包括：(1)四个完全相同的掺铒光纤放大器(EDFA)，(2)N+1个5:5光纤分束器(5:5splitter)，(3)波分复用器(MUX)，(4)解波分复用器(DEMUX)，(5)光纤耦合器(Coupler)，(6)2个N/2*1波长选择开关(WSS)，2个N*1波长选择开关，(7)M个双向光纤接口(fiber)，与ToR交换机通过光纤进行连接，(8)2(N‑2)个完全相同的1:N光纤分束器(1:N splitter)，(9)控制端口(Console)。基于该光交换机组成的网络可以支持大规模数据中心ToR互连，能够在任意ToR之间建立点到点光链路，降低了网络传输延时，同时也提高了光交换网络的灵活性。

技术领域

本发明属于网络体系结构领域，尤其是能支持大规模数据中心网络的光交换机。

背景技术

随着云计算、大数据等技术的发展，数据中心的规模越来越大。传统数据中心网络主要采用树形网络拓扑，面临超额订购、网络拥塞等问题。近年来，基于光交换机的动态网络研究增多。光交换机能够动态改变网络的连接方式，按照需求建立链路，极大的减少了网络的部署代价，提升网络的性能。

目前商用的光交换机主要是基于微电机系统(Micro-electromechanicalSystem，MEMS)和波长选择开关(Wave Selection Switch，WSS)的光交换机。基于MEMS的光交换机在输入端口和输出端口之间采用微镜阵列，阵列中的镜片通过微机电控制方式在端口之间任意改变角度来改变光束的传输方向，该方式面临的问题是光交换机端口数量有限，不能支持大规模全光互连网络。基于波长选择开关和波分复用技术光交换机通过WSS波长选择开关来控制网络连接方式。美国CoAdna公司采用的基于WSS和波分复用技术的光交换机通过2D-Mesh的方式连接，该方式能够支持大规模柜顶交换机(Top of Rack，ToR)互连，但是在2D-Mesh不同方向上的ToR通信必须经过光电转换进入ToR转发，不能直接建立点到点的光链路。这种方式增大了网络传输的延时，同时也限制光交换网络的灵活性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于设计一种支持大规模节点、能够在任意ToR之间建立点到点光链路的光交换机。本发明所采用的技术方案是基于波长选择开关和波分复用技术的架构，通过在光交换机中增加波长选择开关部件，使得任意ToR之间可以建立一条光链路，而无需经过ToR转发。

为了实现上述方案，本发明技术方案如下：

如图1所示，本发明支持大规模全光互连的光交换机包括：(1)四个完全相同的掺铒光纤放大器(EDFA)，(2)N+1个5:5光纤分束器(5:5splitter)，两个方向上分光比为5:5，(3)波分复用器(MUX)，(4)解波分复用器(DEMUX)，(5)光纤耦合器(Coupler)，(6)2个N/2*1波长选择开关(WSS)，2个N*1波长选择开关(WSS)，(7)M个双向光纤接口(fiber)，(8)2(N-2)个完全相同的1:N光纤分束器(1:N splitter)，相同方向和垂直方向的分光比为1:N，其中N为整数，N由波长选择开关决定，(9)控制端口(Console)。