[发明专利]基于网格型拓扑结构的数据中心光互连结构及通信方法

权利要求书

1.基于网格型拓扑结构的数据中心光互连结构，其特征在于，该结构中包括两层机柜群，每层机柜群包含N个机柜，每个机柜内设置一个规格为N×N的阵列波导光栅以及N个服务器；每台服务器上均设置至少两个可调谐光收发机，阵列波导光栅的路由特性为：波长为λ_P的光通过入射端口j进入阵列波导光栅，最终会从出射端口k’输出，其中P＝|j-k’|；两层机柜群中，每个机柜内的所有服务器均分别通过光纤环形器与所在机柜内的阵列波导光栅相连，第一层机柜群和第二层机柜群通过光纤环形器和/或层间互连结构相连；

第一层机柜群中的机柜内的阵列波导光栅和第二层机柜群中的机柜内的阵列波导光栅通过下列规则连接：

第一层机柜群、第二层机柜群均有N个机柜，对应的有N个阵列波导光栅，编号为1至N；

对于第一层机柜群中编号为m的阵列波导光栅，其与编号为n的入射端口相连的光纤环形器的a端口；以及第二层机柜群中编号为n的阵列波导光栅，其与编号为m的入射端口相连的光纤环形器的a端口，这两个a端口作为成对的a端口；1≤m≤N，1≤n≤N；

对于第一层机柜群中编号为m的阵列波导光栅，其与编号为n’的出射端口相连的光纤环形器的d端口；以及第二层机柜群中编号为n的阵列波导光栅，其与编号为m’的出射端口相连的光纤环形器的d端口，这两个d端口作为成对的d端口；

将上述成对的a端口和成对的d端口定义为一组a-d端口，这一组a-d端口通过光纤和/或层间互连结构连接在一起。

2.根据权利要求1所述的基于网格型拓扑结构的数据中心光互连结构，其特征在于，在所有的阵列波导光栅端口处都连接一个4端口光纤环形器，使得阵列波导光栅的每一个端口都被拓展成三个环形器的端口，其中两个环形器的端口用来连接服务器的光收发端口，第三个环形器的端口通过光纤或者层间互连结构与另一层机柜群中的阵列波导光栅相连。

3.根据权利要求2所述的基于网格型拓扑结构的数据中心光互连结构，其特征在于，机柜内的服务器与阵列波导光栅连接的规则如下：在任意机柜内部，服务器的编号是从1至N；对于与该机柜内对应的阵列波导光栅，与入射端口相连的4端口光纤环形器，设定其端口顺序为：b→a→A→c，其中A端口与阵列波导光栅的入射端口相连，与出射端口相连的4端口光纤环形器，其端口顺序设定为f→B→d→e，其中B端口与阵列波导光栅的出射端口相连，则与入射端口i相连的光纤环形器的b端口以及与对应的出射端口i’相连的光纤环形器的f端口，连接向编号为i的服务器的两个光发射端口；与入射端口i相连的光纤环形器的c端口以及与对应的出射端口i’相连的光纤环形器的e端口，连接向编号为i的服务器的两个光输入端口。

4.根据权利要求1所述的基于网格型拓扑结构的数据中心光互连结构，其特征在于，所述层间互连结构选用下述任一种方式：

方式一：所述层间互连结构是直接将两条互连的光纤交叉；

方式二：所述层间互连结构是采用能够选择输出方向的规格为2×2的光开关矩阵；

方式三：所述层间互连结构是使用能够分离波长为λ₀的光的滤波器，λ₀为一预设的波长，从阵列波导光栅的第i个端口进入后，可以从i’端口输出；

方式四：所述层间互连结构是：对于一组a-d端口，两个a端口直接用光纤互连，两个d端口之间使用一个能够反射波长为λ₀的光的光纤光栅连接；

方式五：所述层间互连结构是使用环形器和光开关组合的结构，对于一组a-d端口，两个d端口直接用光纤互连，两个a端口之间连接有两个3端口光纤环形器和一个规格为2×2的光开关矩阵，每个3端口光纤环形器的第二个端口分别和两个a端口直接相连，剩余的两个端口连接在光开关矩阵的输入、输出端口。