CN104618026A - 一种光纤互连系统的设计方法 - Google Patents
一种光纤互连系统的设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104618026A CN104618026A CN201510068562.4A CN201510068562A CN104618026A CN 104618026 A CN104618026 A CN 104618026A CN 201510068562 A CN201510068562 A CN 201510068562A CN 104618026 A CN104618026 A CN 104618026A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- data
- converter
- ribbon cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000012938 design process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 38
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 26
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光纤互连系统的设计方法，其具体设计过程为：将节点控制器NC通过多芯光纤Ribbon Cable互连成环形结构，该节点控制器连接多路服务器clump的CPU；搭建光纤互连系统，该系统包括电光转换器、波长复合器、移位切换器、若干波长选择开关、光电转换器；在该系统内设置管理控制器，负责整个光纤切换的管理，对电光转换器、光电转换器、移位切换器、波长选择开关、波长复合器、Ribbon Cable进行配置，对外提供管理接口连接系统管理控制器。该一种光纤互连系统的设计方法与现有技术相比，在不重新布线的前提下将多路服务器系统配置成各种拓扑结构，可在简化线缆连接的同时，大幅提高NC之间连接的灵活性，提高产品竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及计算机服务器技术领域，具体地说是一种实用性强、光纤互连系统的设计方法。
背景技术
传统的多路服务器内部网络连接有两种方式，一种是通过信号背板PCB走线互连，二是通过高速线缆或光纤互连。而更大规模多路服务器通常由多个独立的计算模块组成，每个计算模块称之为clump，Clump之间的CPU连接是通过NC作为桥梁进行互连。受加工难度的影响，很难通过PCB走线将更多的clump互连到一起，更多的是采用高速线缆或光纤互连。随着处理器高速率、高带宽的发展，NC互连接口的速率和连接通道的增加，如果采用传统的线缆点对点互连，线缆数量和连接的复杂度会增加很多。如果系统拓扑变更，例如从8路变更到16路、32路或64路，NC之间连接需要重新布线，增加很多工作量，工作效率比较低。
本发明基于WDM和SDM技术提出一种多路服务器NC之间的光纤互连系统设计方法，只需要将NC之间采用Ribbon Cable环形连接，通过系统管理控制器在不重新布线的前提下将系统配置成各种拓扑结构，可在简化线缆连接的同时，大幅提高NC之间连接的灵活性。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、光纤互连系统的设计方法。
一种光纤互连系统的设计方法，其具体设计过程为：
将多路服务器clump之间的节点控制器NC通过多芯光纤Ribbon Cable互连成环形结构，该节点控制器连接多路服务器clump的CPU；
搭建光纤互连系统，该系统包括与NC连接的电光转换器、连接电光转换器的波长复合器、连接波长复合器且外接Ribbon Cable的移位切换器、连接该移位切换器的若干波长选择开关、设置在所有波长选择开关与NC之间的光电转换器，其中：
所述电光转换器和光电转换器用于将电信号转成不同波长的光信号和将不同波长的光信号转成电信号，波长选择可配置；
移位切换器分为输入输出两个端口，连接Ribbon Cable，内部实现光纤通道移位；
波长选择开关将接收到的复合光信号进行波长选择，选择特定波长光信号；
波长复合器将多种不同波长的光信号在发送端经复合器耦合到同一根光纤中进行传输，所使用的技术为波分复用WDM；
Ribbon Cable集成多根光纤的多芯光纤，所使用的技术为空分复用SDM技术，NC之间通过Ribbon Cable互连；
在该系统内设置管理控制器，负责整个光纤切换的管理，对电光转换器、光电转换器、移位切换器、波长选择开关、波长复合器、Ribbon Cable进行配置，对外提供管理接口连接系统管理控制器。
上述系统的数据交互过程为：
所述多路服务器clump的CPU与NC进行数据交互，发送数据进入NC后，经过NC进行数据包处理并转发；数据经过电光转换器，将不同端口的发送过来的电信号转成不同波长λ1、λ2…λn的光信号，然后经过波长复合器耦合到一根光纤通道中；该耦合的光纤通道经过移位切换器光纤连接到Ribbon Cable中，与其它NC互连；
数据到达其它NC的接收端后，该接收端通过Ribbon Cable中其它的光纤通道接收数据；数据首先经过移位切换器，将输入光纤和输出光纤通道进行移位操作，形成环路连接；
在数据经过其它的光纤通道进行通道选通后到达波长选择开关，将光信号按照匹配端口的数据发送时的固定波长进行分离，分离后的光信号传送到光电转化器后转换成电信号；
最后到达NC接收端进行数据处理后发送给另外一个clump，完成整个数据的交互。
所述光纤互连系统的数据交互过程中，NC之间所有端口的数据并行传输，同时进行读取或写入操作；当确定连接拓扑时，系统管理控制器根据NC号和端口号，控制这两台数据交互的NC内部的波长选择开关和光电转换器配置成统一的波长参数，使数据准确发送和接收。
本发明的一种光纤互连系统的设计方法，具有以下优点：
该发明的一种光纤互连系统的设计方法用于多路服务器NC之间光纤互连，具有线缆连接简单、带宽和拓扑结构动态可调节的特点；通过SMC根据系统要求动态配置NC之间的光纤互连拓扑，并实现带宽重构，可大幅减少线缆的使用和布线的复杂度，不需要更换线缆便可配置不同的系统拓扑；实用性强，易于推广。
附图说明
附图1为多clump的NC通过多芯光纤环形互连示意图。
附图2为基于WDM和SDM的光纤互连系统内部原理框图。
附图3为光纤通道移位示意图。
附图4为NC光纤互连系统连接的等效互连拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
一种光纤互连系统的设计方法，将WDM（Wavelength division Multiplex，波分复用技术）和SDM（Space Division Multiplex，空分复用技术）技术用于多路服务器内部NC（node controller）端口互连。NC之间通过Ribbon Cable（多芯光纤）连接成环形网络。通过光纤移位器实现“光纤通道移位”技术，即将Ribbon Cable中的光纤通道按照一定的规则移位连接，形成多个光纤环路。假设Ribbon Cable中有n根光纤，对应NC的n个端口，一个环形网络可组成与光纤相同数量的n个光纤环路。所有NC的端口之间形成点对点的并行传输系统，通过系统管理控制器进行动态配置可实现NC连接拓扑的自由组合和带宽的动态定义。
如附图1、图2所示，其具体设计过程为：
将多路服务器clump之间的节点控制器NC通过多芯光纤Ribbon Cable互连成环形结构，该节点控制器连接多路服务器clump的CPU；
搭建光纤互连系统，该系统包括与NC连接的电光转换器、连接电光转换器的波长复合器Multiplex、连接波长复合器且外接Ribbon Cable的移位切换器Shifter、连接该移位切换器的若干波长选择开关WSS、设置在所有波长选择开关与NC之间的光电转换器，其中：
所述电光转换器和光电转换器用于将电信号转成不同波长的光信号和将不同波长的光信号转成电信号，波长选择可配置；
移位切换器分为输入输出两个端口，连接Ribbon Cable，内部实现光纤通道移位；
波长选择开关将接收到的复合光信号进行波长选择，选择特定波长光信号；
波长复合器将多种不同波长的光信号在发送端经复合器耦合到同一根光纤中进行传输，所使用的技术为波分复用WDM；
Ribbon Cable集成多根光纤的多芯光纤，所使用的技术为空分复用SDM技术，NC之间通过Ribbon Cable互连；
在该系统内设置管理控制器，负责整个光纤切换的管理，对电光转换器、光电转换器、移位切换器、波长选择开关、波长复合器、Ribbon Cable进行配置，对外提供管理接口连接系统管理控制器。
在上述技术方案中，一个Ribbon Cable环形网络可以等效成n个点对点的传输系统，每个NC的每个端口之间数据交互实现独立、并行发送和接收。因为光纤移位采用固定方式，每一个NC的端口都会与其他NC的所有端口连接，系统管理控制器(SMC)按照端口序号进行光纤互连配置。
上述系统的数据交互过程为：
多路服务器单clump的CPU与NC进行数据交互，发送数据进入NC后，经过NC进行数据包处理并转发。数据经过电光转换器，将不同端口的发送过来的电信号转成不同波长（λ1、λ2…λn）的光信号，然后经过波长复合器（Multiplex）耦合到一根光纤通道中。（例如光纤通道C1，下文均以固定接到C1为例），C1经过光纤通道移位器将光纤连接到Ribbon Cable中，与其他NC互连。数据到达其他NC的接收端后，接收端通过Ribbon Cable中其他的光纤通道（C2—Cn）接收数据。数据首先经过光纤通道移位器，将输入光纤和输出光纤通道进行移位操作，具体实现方式见图3，光纤通道移位示意图。每台NC输入的C1连接到输出的C2，输入端口的C2连接到输出端口的C3，依次进行移位，输入端口的Cn则连接到输出端口的C1，每一条光纤通道都按照“C1-C2-C3-…-Cn”的连接方式形成环路连接。采用这种移位方式，每一个NC的光纤连接系统采用相同的配置，理论上Ribbon Cable中的n根光纤可以形成于光纤数量相同的n个环路连接。对于每一个光纤连接系统内部而言，Ribbon中只有1根光纤（C1）是发送光纤，其他都是接收光纤，通过这种移位连接方式，可以通过系统管理控制器对NC进行动态配置组成任意拓扑连接，如图4，而且两个NC之间的带宽可以实现动态定义。
在数据经过光纤C2—Cn到达选择器进行通道选通后到达波长选择开关（WSS），将光信号按照匹配端口的数据发送时的固定波长进行分离，分离后的光信号传送到光电转化器后转换成电信号。最后到达NC接收端（RX）进行数据处理后发送给另外一个clump，完成整个数据的交互。
在数据交互过程中，NC之间所有端口的数据都是并行传输，同时进行读取或写入操作。一旦确定连接拓扑，系统管理控制器根据NC号和端口号，然后控制这两台数据交互的NC内部的波长选择开关和光电转换器配置成统一的波长参数，使数据准确发送和接收。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种光纤互连系统的设计方法的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (4)
1.一种光纤互连系统的设计方法，其特征在于，其具体设计过程为：
一、将多路服务器clump之间的节点控制器NC通过多芯光纤Ribbon Cable互连成环形结构，该节点控制器连接多路服务器clump的CPU；
二、搭建光纤互连系统，该系统包括与NC连接的电光转换器、连接电光转换器的波长复合器、连接波长复合器且外接Ribbon Cable的移位切换器、连接该移位切换器的若干波长选择开关、设置在所有波长选择开关与NC之间的光电转换器；
三、在该系统内设置管理控制器，负责整个光纤切换的管理，对电光转换器、光电转换器、移位切换器、波长选择开关、波长复合器、Ribbon Cable进行配置，对外提供管理接口连接系统管理控制器。
2.根据权利要求1所述的一种光纤互连系统的设计方法，其特征在于，所述电光转换器和光电转换器用于将电信号转成不同波长的光信号和将不同波长的光信号转成电信号，波长选择可配置；
移位切换器分为输入输出两个端口，连接Ribbon Cable，内部实现光纤通道移位；
波长选择开关将接收到的复合光信号进行波长选择，选择特定波长光信号；
波长复合器将多种不同波长的光信号在发送端经复合器耦合到同一根光纤中进行传输，所使用的技术为波分复用WDM；
Ribbon Cable集成多根光纤的多芯光纤，所使用的技术为空分复用SDM技术，NC之间通过Ribbon Cable互连。
3.根据权利要求2所述的一种光纤互连系统的设计方法，其特征在于，上述系统的数据交互过程为：
所述多路服务器clump的CPU与NC进行数据交互，发送数据进入NC后，经过NC进行数据包处理并转发；数据经过电光转换器，将不同端口的发送过来的电信号转成不同波长λ1、λ2…λn的光信号，然后经过波长复合器耦合到一根光纤通道中；该耦合的光纤通道经过移位切换器光纤连接到Ribbon Cable中，与其它NC互连；
数据到达其它NC的接收端后，该接收端通过Ribbon Cable中其它的光纤通道接收数据；数据首先经过移位切换器，将输入光纤和输出光纤通道进行移位操作，形成环路连接；
在数据经过其它的光纤通道进行通道选通后到达波长选择开关，将光信号按照匹配端口的数据发送时的固定波长进行分离，分离后的光信号传送到光电转化器后转换成电信号；
最后到达NC接收端进行数据处理后发送给另外一个clump，完成整个数据的交互。
4.根据权利要求3所述的一种光纤互连系统的设计方法，其特征在于，所述光纤互连系统的数据交互过程中，NC之间所有端口的数据并行传输，同时进行读取或写入操作；当确定连接拓扑时，系统管理控制器根据NC号和端口号，控制这两台数据交互的NC内部的波长选择开关和光电转换器配置成统一的波长参数，使数据准确发送和接收。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510068562.4A CN104618026A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种光纤互连系统的设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510068562.4A CN104618026A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种光纤互连系统的设计方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104618026A true CN104618026A (zh) | 2015-05-13 |
Family
ID=53152333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510068562.4A Pending CN104618026A (zh) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 一种光纤互连系统的设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104618026A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104579475A (zh) * | 2015-02-26 | 2015-04-29 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种应用于光纤交换机的移位器 |
| CN104993870A (zh) * | 2015-07-22 | 2015-10-21 | 北京邮电大学 | 一种射频交换装置 |
| CN105607708A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-25 | 山东海量信息技术研究院 | 一种基于电光光电转换技术的服务器设计方法 |
| CN105808499A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-07-27 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种cpu互联装置以及多路服务器cpu互联拓扑结构 |
| CN110568907A (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 慧与发展有限责任合伙企业 | 模块化服务器架构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120099863A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-26 | Nec Laboratories America, Inc. | Hybrid optical/electrical switching system for data center networks |
| CN203800942U (zh) * | 2014-02-27 | 2014-08-27 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵 |
| CN104579696A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种光纤交换机系统及一种光纤交换机 |
-
2015
- 2015-02-10 CN CN201510068562.4A patent/CN104618026A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120099863A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-26 | Nec Laboratories America, Inc. | Hybrid optical/electrical switching system for data center networks |
| CN203800942U (zh) * | 2014-02-27 | 2014-08-27 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 一种光纤通道交换机中的光交叉矩阵 |
| CN104579696A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种光纤交换机系统及一种光纤交换机 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104579475A (zh) * | 2015-02-26 | 2015-04-29 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种应用于光纤交换机的移位器 |
| CN104993870A (zh) * | 2015-07-22 | 2015-10-21 | 北京邮电大学 | 一种射频交换装置 |
| CN105607708A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-05-25 | 山东海量信息技术研究院 | 一种基于电光光电转换技术的服务器设计方法 |
| CN105808499A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-07-27 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种cpu互联装置以及多路服务器cpu互联拓扑结构 |
| CN110568907A (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 慧与发展有限责任合伙企业 | 模块化服务器架构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10454585B2 (en) | Data center network system and signal transmission system | |
| US9654852B2 (en) | Scalable hybrid packet/circuit switching network architecture | |
| CN104618026A (zh) | 一种光纤互连系统的设计方法 | |
| JP4291281B2 (ja) | 情報処理システム、計算ノード、情報処理システムの制御方法 | |
| JP6434533B2 (ja) | Ｐｉｃスイッチを使用するスケーラブルなフォトニックパケットアーキテクチャのための装置および方法 | |
| CN102177668A (zh) | 用于在相对低基交换机物理网络上实现高基交换机拓扑结构的方法和系统 | |
| CN105099556A (zh) | 一种数据中心网络以及部署所述数据中心网络的方法 | |
| CN102882811A (zh) | 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 | |
| CN105829930A (zh) | 模式复用解复用器和交换节点 | |
| CN104579696B (zh) | 一种光纤交换机系统及一种光纤交换机 | |
| JP2017516342A (ja) | 光ネットワークオンチップ、ならびに光リンク帯域幅を動的に調整するための方法および装置 | |
| CN104753623A (zh) | 一种光交换装置 | |
| CN109361473A (zh) | 高速大容量光子传输网络 | |
| EP2946505A1 (en) | Reconfigurable optical switch apparatus | |
| CN107800483B (zh) | 基于阵列波导光栅的多芯多波短距互连网络 | |
| CN103336334B (zh) | 一种基于阵列波导光栅的光交换系统 | |
| CN107509125B (zh) | 一种分布式光电混合交换结构 | |
| CN106990481A (zh) | 一种2×2多模光开关 | |
| CN105681932A (zh) | 一种支持大规模、全光互连的光交换机 | |
| CN103067795B (zh) | 多框集群系统、中央交换框及实现数据交换的方法 | |
| CN105162514A (zh) | 光纤环网通信系统及方法 | |
| CN104618273A (zh) | 一种光纤交换机的控制系统及频道解析器 | |
| CN107431551A (zh) | 光交叉互连节点和光信号交换的方法 | |
| CN106537818A (zh) | 一种支持无数据包丢失信令系统和松散耦合的应用加权路由的并行光电网络 | |
| CN112415684B (zh) | 一种无源光纤交叉配线装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150513 |