[发明专利]基于MPO光纤跳线的短距互连网络

说明书

一种N×N的基于MPO光纤跳线的短距互连网络，使用m个r×r的m芯MPO‑MPO光纤跳线互连模块，r个m×m的r芯MPO‑MPO光纤跳线互连模块和N个N×N的LC光纤跳线连接器构成的N×N互连网络，其中N＝mr，互连网的连线复杂度仅为O(N)，本发明在保证互连网络的连线复杂度为O(N)的同时，将互连网络端到端的插入损耗控制在较低的水平，降低了数据中心连线网络的维护成本；适用于数据中心等场合，大幅度减少短距互联网络的连线复杂度。

技术领域

本发明涉及光纤互连网络技术领域，特别是一种基于MPO(multi-fiber push on)光纤跳线的短距互连网络。

背景技术

近年来，新兴的宽带应用和信息消费大量涌现，对信息传输、存储和计算提出了新的挑战。为了应对这一挑战，集中了大量交换机等设备的超大规模数据中心不断出现，已成为信息化社会的基础设施。在此背景下，传统设备端口直连的连线方式，使得超大型数据中心缆线连接变得十分复杂。

复杂缆线会给系统维护带来巨大困难。首先，网络连接关系发生改变或线路失效时，系统维护极其困难。其次，密集线缆会影响机架散热。因此，连线问题已经影响到系统的扩展性和能耗，而成为数据中心发展的瓶颈之一。如何寻求复杂度低的连线方式成为一个新的研究课题。

目前，业界所提出的降低连线复杂度的互连方式大致可以分成以下几种：

(1)基于无线技术的连线方式

基于无线技术的连线方式主要利用无线链路替代部分或者所有设备的有线链路。该种连线方式存在的问题包括：(a)无线链路带宽不能满足大带宽的通信需求；(b)无线信道抗干扰能力较弱，需要引入额外的精确调度机制来避免信道间的干扰，使得设备扩展性差；(c)功耗高。

(2)基于光波分复用(WDM)技术的连线方式

该方式主要利用WDM环网实现机架间逻辑上的全互连，其中每对波长连接一对机架。这种连线方式表面上简化了网络结构和连线复杂度，但它连接N个ToR需要O(N²)个波长。面对成百上千个机架，则需要几万到几十万个波长，因此方案扩展性差。

(3)基于阵列波导光栅(AWG)的模块化互连方式

发明专利CN201711054631.1提出的基于AWG的模块化互连方式主要采用光纤的波分复用(WDM)技术和AWG波长路由功能相互配合的方式来降低布线复杂度。一个N×N的AWG互连网络由(N/r)²个r×r的AWG互连而成的三级网络构成，缆线数量可以减少到O(N²/r)。因此，将AWG模块化互连网络应用于数据中心网络，可以在保障通信带宽的同时显著减少连线数量。但是，这种方案存在以下几个问题：首先，网络需要使用大量波长不同的光端机，系统部署成本高；其次，AWG自身带有5dB的插入损耗，这将使得网络端到端的插入损耗口高达15dB；再次，O(N²/r)的连线复杂度依然还是比较高。

因此，面向超大规模数据中心连线问题，本发明提供一种基于MPO光纤跳线的短距互联方案，不仅可将N×N连线网络的连线复杂度降到O(N)，无需使用波长不同的光端机，还可使端到端的插入损耗保持在较低水平。

发明内容

本发明的目的是针对超大规模数据中心网络连线复杂度、可扩展性问题，提供一种基于MPO光纤跳线的短距互连网络，以减少网络连线复杂度，增强短距互连系统的扩展性。特别用于支持N个左侧交换机和N个右侧交换机的互连，使得一个左侧交换机和一个右侧交换机之间有且只有一条通路。

为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案如下：