CN106537818A - 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 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合光电映射器‑混洗器‑减径器结构，旨在增强当前多维直接网络的互连。本发明公开的混合光电映射器‑混洗器‑减径器结构，其物理性固有的组播设计本身可支持并行流量模式，如组播、广播和新开发的聚播，同时便于支持点对点流量。使用简单的多维拓扑来扩大这种结构的规模，可实现极大规模网络的端对端等待时间仅为3跳。与其他多维直接网络相比，等待时间明显改善且更一致。

Description

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
相关申请案的交叉引用
本专利申请主张2015年5月13日提交的题为“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”的专利合作条约申请PCT/CA2015/000,313的权益，其同时主张2014年5月13日提交的题为“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”的美国临时专利申请61/992,570和2014年9月12日提交的题为“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”的美国临时专利申请案61,992,580的权益，两个申请均以引用方式整体并入本文。
技术领域
本发明涉及多维直接网络，尤其涉及一种固有并行流量模式支持下可缩短等待时间的并行光电直接网络。
背景技术
多维直接网络广泛用于高性能和并行计算设计。其中，典型应用包括超立方体和三维环面。
多维直接网络中，节点间的点对点链路为主要互连方案。网络中的每个节点通过一个或多个互连链路连接到一个或多个其他节点。然而，当基于这种连接(互连)的网络规模增加时，直径会很长。网络直径可定义为节点对之间的平均最小距离。例如，1000节点的网络直径可达30跳。网络直径过长，会增加网络的等待时间。
网络直径较长时，必须仔细排列计算作业从而考虑其访问局部性限制。传统的直接网络结构用于超级计算，如大气模拟。这种应用本身具有局部性特征。其不受上述网络直径很长及等待时间等问题引起局部性限制的影响。
如今的大型数据中心和大型计算项目需要另一种规模大(大于1000节点)并可支持并行流量负载的网络。具体而言，数据中心中多数计算任务实际上是并行的，等待时间需一致并缩短才可获得最佳性能。
现有的基于点对点的互连网络设计(如无限带宽技术)难以支持并行流量(如组播)。无限带宽技术是一种基于交换机的点对点互连系统，其基于不可靠的数据报协议(UDP)队列对支持伪组播，因而会导致数据包丢失、重新发送和不可预测的情况。这种点到点互连结构中固有的基本横杆开关功能是导致限制的根本原因。
通过参阅下文对于本发明具体实施例的说明并结合附图，本领域技术人员可清楚了解本发明其它方面的内容和特性。
发明内容
本发明公开了一种混合光电映射器-混洗器-减径器结构，旨在解决上述问题并增强当前多维直接网络的互连。本发明公开的混合光电映射器-混洗器-减径器结构，其物理性固有的组播设计本身可支持并行流量模式，如组播、广播和新开发的聚播，同时便于支持点对点流量。使用简单的多维拓扑来扩大这种结构的规模，可实现极大规模网络的端对端等待时间仅为3跳。与其他多维直接网络相比，等待时间明显改善且更一致。
本发明公开的物理性映射器-混洗器-减径器设计无需使用横杆开关功能。因此不会受到横杆开关功能的限制。
本发明公开了一种物理映射器-减径器-混洗器混合设计，包括光映射器、电子混洗器和减径器。
根据本发明实施例所提供的一种光网络，包括多个光映射器中至少一个光映射器，以及多个电子混洗器和减径器电路中至少一个混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口。
根据本发明实施例进一步提供的一种光放大器阵列，用于放大到光映射器预定子集的输入信号和到光映射器预定子集的输出信号，其中光放大器内的每个光放大器阵列耦合到至少一个其它光放大器以供光泵重复利用。
根据本发明实施例所提供的一种将光信号从网络输入端口路由到网络输出端口的方法，包括：
提供多个光映射器中至少一个光映射器，所述光映射器至少耦合到所述网络输入端口；和
提供多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口并耦合到网络输出端口。
根据本发明实施例所提供的一种设备，包括：
波长解复用器，用于接收波分复用光信号并将其解复用到多个光输出，每个光输出与预定波长范围相关；
多路复用器，通过多路复用多个电信号来产生多路复用信号；
多个信道处理器，每个信道处理器耦合到所述多个光输出中的一个光输出，且包括：
光电转换器；和
串并转换器，耦合到所述光电转换器并根据由所述串并转换器从所述光电转换器接收的串行数据生成并行数据；
混洗器电路，包括多个输入信道和多个输出信道，每个输入信道耦合到所述多个信道处理器的预定信道处理器，而每个输出信道耦合到所述多路复用器上的预定输入端口，以提供多个电信号中的一个电信号。
根据本发明实施例所提供的一种设备，包括：
全连接光分配网络，包括用于接收N个光信号的N个输入信道，所述光信号包括根据预定光信道计划的光信号和M个输出信道，其中每个输出信道包括在所述N个输入信道接收的所有光信号；和
M映射器-减径器电路，每个映射器-减径器电路耦合到全连接光分配网络的输出信道。
通过参阅下文对于本发明具体实施例的说明并结合附图，本领域技术人员可清楚了解本发明其它方面的内容和特性。
附图说明
现将本发明的实施例通过示例并参照附图进行说明。
图1示出了根据本发明一个实施例的可操作连接到发射器和接收器的映射器-减径器系统实施例。
图2A示出了根据本发明一个实施例的9x9映射器示例。
图2B示出了根据本发明一个实施例的18x18映射器示例。
图2C示出了根据本发明一个实施例的36x36映射器示例。
图3示出了根据本发明一个实施例的减径器-混洗器示例。
图4示出了根据本发明一个实施例的64比特模式。
图5示出了根据本发明一个实施例、配置用于单播接收的减径器-混洗器。
图6示出了根据本发明一个实施例、互连第一维度的光映射器和第二维度的光映射器的多个节点。
图7示出了根据本发明一个实施例、用于为同一映射器上节点推送数据(流量)的信令系统情况。
图8示出了根据本发明一个实施例的信令系统，其中心跳消息从发射器发送到四个减径器，进而识别发射器是否失效、何时失效或是否不可再用。
图9示出了根据本发明一个实施例、在流量激增时发出信令的示例。
图10示出了根据本发明一个实施例、用于应用加权路由实施例的示例性表格。
图11示出了根据本发明一个实施例、具有高效光放大器设计的高端口计数网络的示例。
具体实施方式
本发明涉及多维直接网络，尤其涉及一种固有并行流量模式支持下可缩短等待时间的并行光电直接网络。
下文的实施例说明仅为示例性质，并不限制本专利的范围、适用性或配置。当然，下文的示例性实施例内容将向本领域技术人员提供用于执行示例性实施例的适用性说明。需要了解的是，在不脱离上述所附权利要求书精神和范围的前提下，可对元件的功能和布局进行各种变型。
图1示出了根据本发明的映射器-减径器系统18实施例。为清楚说明，仅示出四个发射器22和四个接收器24分别作为映射器-减径器系统18的输入和输出。光映射器20接收发自发射器22的数据。每个发射器发射的数据波长彼此不同。所述光映射器-减径器18同时将来自全部四个发射器的数据提供给减径器(减径器-混洗器)25和接收器24所在的每个目标节点。所述映射器20将来自每个发射器22的光功率分成K个部分，每部分用于K个目标节点中的每个节点(本实施例中，K＝4)。该光学功能也称为光星形耦合器。
图2A、2B和2C示出了根据本发明的映射器示例性实施例。
图2A示出了由六个3x3熔融光纤耦合器28构成的9x9映射器26实施例。图2B示出了由两个9x9映射器26和2x2熔融光纤耦合器30构成的18x18映射器29实施例。图3C示出了由两个18x18映射器29和2x2耦合器30构成的36x36映射器32实施例。
将分布式混洗法引入减径器25电路系统内，并物理性同地协作于每个减径器25(图1)内。
图3示出了根据本发明的减径器25实施例。所述减径器25包括光解复用器40，其接收多波长(本示例中为四个)的多数据流，并将这些多波长解复用成单独的波长信道。所述经过解复用的波长提供给光电二极管阵列42，由此检测光数据信号并将其转换为电数据信号。每个电数据信号提供给串并转换器.44，所述串并转换器44将串行电数据转换为并行数据信号并将所述并行数据信号提供给缓冲器46。每个缓冲器46的输出输入到混洗逻辑48，所述混洗逻辑48将来自四个并行信道的比特组合起来以生成比特流输出到接收器24。所述混洗逻辑既可像单个逻辑功能一样简单(例如，异或门(XOR)、或门(OR)、与门(AND)或非门(NOR))，也可像码分多址(CDMA)矩阵运算一样复杂。所述混洗逻辑可包括适当数量的逻辑元素(例如，编程到现场可编程门阵列(FPGA)中的XOR、OR、AND和NOR元件)，也可使用特定用途集成电路(ASIC)。所述混洗逻辑通常将比特流阵列矩阵组合成可与矩阵宽度相同、更短或更长的串行比特流。(例如，将四比特流1100，0011，0000，0000缩减为一比特流1010)。所述混洗逻辑46的输出输入到电多路复用器50。所述电多路复用器的输出输入到接收器24中。
所述混洗逻辑48可使缓冲器46输出的电数据信号以任何合适的组合提供给所述接收器24。
本发明可通过使用比特标记来指示应接收数据包的目标节点来实现组播。仅用一个比特来定义一个包是否用于特定的接收端口。由于我们仅用一个比特来标记组播，所以可将失效代价最小化。例如，在64端口映射器-减径器系统中，失效代价为64比特，其在10Gb/s网络中延迟约为6.4ns。图4示出了64比特序列，其中每个比特识别与所述比特对应的目标端口是否应接收数据包。
再回到图1，所述映射器-减径器系统25本质上支持交换、组播、广播和聚播。
首先，让我们关注一对一流量情景，其相当于一个“开关”。我们来看图1中自Tx1开始以Rx3为目标所标记的数据。所述数据从Tx1(激光、1mW功率、λ1)开始，进入单光纤。数据随后以单光纤中的光速进入映射器20，并由所述映射器20分成四个相同的副本。每个副本的功率为1/4mW。四个数据副本中每一个都到达四个中的每一个减径器25。接着，耦合到所述接收器Rx3的减径器25将数据提供给Rx3。其他减径器终止其数据副本。
该过程结束时，所述数据从Tx1“切换”到Rx3。地理上分离的(米到公里)映射器-减径器共同组成“开关”，但在映射器-减径器系统18中无单个物理开关。关键点是本发明中数据从始至终不进行处理、路由或切换。这不同于使用可调激光器、可调滤波器和其他切换结构和在到达接收器之前切换数据的切换方案。
与共享总线介质不同，每个发射器中使用的波长不同。这使得不同波长以线速率携带独立数据流。所述映射器20中，我们分配光功率以制作数据副本。所述减径器25中，来自不同发射器(波长)的数据经多路解编并反馈到光电检测器阵列，随后进行电子处理。
所述映射器-减径器系统中，携带多个相同的数据副本。为目标提供了减径器(减径器-混洗器)所需的所有数据，进而决定哪个接收器接收哪个数据。这种方法的权宜之计是我们必须分配光功率、部署光多路分配器(DMUX)和光电检测器。而光功率(1mw)、DMUX和光检测器阵列既可用又节约成本。
若流量模式仅为一对一(切换)，所述物理映射器-混洗器减径器方案则为多余。然而，考虑到对数据中心尤其是并行应用越来越重要的并行流量时，其固有功率更显而易见。
广播(一对多)：上面的示例中，很容易使全部四个Rx1、Rx2、Rx3、Rx4同时接收来自Tx1的数据。
组播(多对多)：例如假设Tx1需要发送数据到Rx1、Rx2和Rx3，而同时Tx2需要发送不同数据到Rx2、Rx3和Rx4。Tx2将以上述相同方式在不同波长λ2上发送数据。使用本发明所公开的映射器-减径器结构，本质上可实现。而所有其他现有的基于交换机的结构都在努力实现支持组播。
聚播(多对一)：假设Tx1、Tx2、Tx3、Tx4需要向Rx1同时发送数据；可由本发明的映射器-混洗器-减径器支持。这种流量模式不可能用于现有其他基于交换的结构。图5示出了本发明的一个实施例，其中可修改减径器电路来支持聚播流量。图5示例中，减速器25处于聚播流量模式时，不使用混洗逻辑48和电多路复用器50。而缓冲器46输出的电数据信号的数据存储于存储器模块60中。所述存储器模块可配置为使用直接存储器存取方法以循环方式将来自每个信道(本示例中为四个信道)的数据写入共享存储器。例如，64信道的10Gb/s数据信号可能需要存储器模块容量为640G比特/秒。
利用简单笛卡尔直接乘积扩展映射器-混洗器-减径器结构的维度和规模用于更大规模的网络。每个节点上，数据可通过电子-光学转换从一个维度“跳”到另一个维度。关键是不同维度彼此经过光学隔离；因此，波长可在不同维度中重复使用，因此明显具有扩展网络的能力。例如，针对基于现有DWDM技术的80端口映射器-混洗器-减径器设计，三维布局规模是512K节点，而二维布局具有80×80＝6400个节点。针对本发明的低成本18端口映射器-混洗器-减径器设计，基于低成本粗波分复用(CWDM)技术，三维布局规模为18×18×18＝5832个节点。原则上，光纤波长窗口可支持多达400个不同波长的信道，因此三维布局规模理论上可扩展到400x400x400＝6400万个节点且仅有三跳。图6示出了更简单示例中的节点100。每个节点将第一方向的映射器102与另一方向的映射器104互连。本发明中，第一和第二方向对应笛卡尔平面中的正交方向，其中节点100如图所示。所述第一方向平行于所述映射器102；所述第二方向平行于所述映射器104。也可能有第三方向，但未示出。所述第三方向将垂直于图6所示页面的平面并延伸。
如图所示，路由500中从节点100a到节点100b仅需一跳。如图所示，路由502中从节点100a到节点100c仅需两跳。第一跳从节点100a到节点100d，而第二跳从节点100d到节点100c。图6示例中，从任一节点到其他任一节点所需的最大跳数为两跳。若添加了第三方向，则从任一节点到其他任一节点所需的最大跳数为三跳。
每个节点可包括的元件有存储元件、存储控制元件、处理器、发射器、网络控制元件等。
为释放本发明映射器-减径器系统或结构的功率，本发明公开了一种信令系统以提供无数据包丢失物理层网络。本发明的信令系统利用网络中节点的广播状态来确定何时发送数据包。节点繁忙且不能处理数据包时，数据包不发送。仅当节点可接收数据包时(丢失数据包的风险非常小)，才发送数据包；这就是具有本信令系统的网络基本上可成为无数据包丢失网络的方式。
图7示出了如何为同一映射器上的节点推送数据(流量)的示例。
图8示出了心跳消息从发射器发送到四个减径器，以便减径器识别发射器是否并且何时发生故障或不再可用的示例。
图9示出了在流量激增时消息传送的示例。发送器1发送数据包并在固定时间段等待以确保数据包已到达其目标。由于名义上无数据包丢失，因此无需等待已接收数据包的节点发送确认(ACK)消息。但也可执行这种ACK消息。
利用强(即无数据包丢失)物理层，我们提出了一种松耦合应用路由方法。与黑盒网际协议(IP)路由不同，此应用路由对应用程序开放了路由策略。此外，其不同于紧耦合电信路由(例如，电路交换、异步传输模式(ATM)虚拟信道)。
利用物理层中的保证无数据包丢失特征，网络能打开到应用层的路由。本发明实现了松耦合应用加权路由进程。构建路由应用程序接口(API)并向应用程序开放。应用程序可根据其对应用程序流量模式的理解来定义他们偏向的路由权重。此外，应用层可通过将精确路由权重设为零以否决特定路由。但路由层不允许应用层否决所有路由。
路由层可对所有应用的权重表求和，再将其乘以由路由层生成和管理的路由优先级表。接着将应用-加权-路由-表用于路由决策。
图10示出了应用加权列表600，指出了与路由1-6中所有路由相关的权重。路由6是权重为9的优选路由；路由5是权重为1最排斥的路由。无任一路由被应用程序否决。也就是说，无路由权重为零(0)。图10还示出了预定路由表加权列表602，表明路由6是权重为4的优选路由，路由2、4和5是权重为1最排斥的路由。此外，图10示出了表604，其条目对应于应用加权列表600和路由表加权列表602的权重乘积。如表604所示，条目总和为67。
例如，为确定将哪个路由分配给特定数据包，随机数生成器生成包括0和67之间的随机数。再将随机生成数与表604中每个条目的运行总和进行比较。路由1的运行总和为“8”，路由2的运行总和为“8+5＝13”，路由3的运行总和为“8+5+9＝22”，对于路由4：“8+5+9+8＝30”，对于路由5：“8+5+9+8+1＝31”，且对于路由6：“8+5+9+8+1+36＝67”。表606示出了每个路由的运行总数。
随机数在0和8之间时，选择的路由是路由1。随机数在9和13之间时，选择的路由是路由2。随机数在13和22之间时，选择的路由是路由3。随机数在22和30之间时，选择的路由是路由4。随机数在30和31之间时，选择的路由是路由5。随机数在31和67之间时，选择的路由是路由5。
经过一段时间，选择最多的是路由5，因为其为表600和602中权重最高的路由。
流量管理过程中，路由层保持调整路由流量分布的优先权，来向应用层提供最佳的网络性能。将这些决策报告给应用程序层以进行应用程序权重优化。
本领域技术人员很清楚的了解到，对于大型映射器如64x64、128x128、256x256等，理论值为IL＝(3*N)+(4.8*M)dB时，映射器上的光学损耗明显增加，其中N为1x2或2x2映射器元件的数量(即固有损耗3dB)，以及M为1x3/2x3/3x3映射器元件的数量(即固有损耗4.8dB)。因此，如图2A所示，9x9映射器{N＝0,M＝2}时，IL＝9.6dB，而如图2B所示，18x18映射器{N＝1,M＝2}，IL＝12.6dB。现图11示出了根据本发明一个实施例的映射器1110，其分别耦合到多个光解复用器(DMUX)1150A至1150N。每个光DMUX1150A至1150N分别经由掺铒光纤放大器(EDFA)1130A至1130N阵列耦合到多个光多路复用器(MUX)1140A至1140N。
为降低功率损耗，发明者利用了Liu等题为《用于高效光纤放大器的方法和装置》、发行号为US2014/0,139,908的专利中所公开的发明。这样，多个EDFA1130A至1130N耦合(菊花链)在一起并耦合到泵源模块1120，进而来自泵源1120未使用的光泵信号功率再通过第一EDFA 1130A耦合到第二EDFA 1130B等；本发明实施例可通过这种方式提供大型映射器。所述EDFA阵列可置于光映射器的前方或后方。针对超大型光映射器，附加的光增益级可设于光映射器内。本发明的其他实施例中，光映射器可根据光映射器的维度、损耗分布、总损耗预算、噪声系数指数可接受的信号等，采用阵列式半导体光放大器、阵列式二氧化硅波导光放大器、阵列式离子交换波导光放大器等。
本发明的变型实施例中，光解复用器(DMUX)1150A至1150N的全部或子集可分别由分光器代替。
根据本发明的另一实施例，光多路复用器(MUX)1140A至1140N和光学解复用器(DMUX)1150A至1150N的全部或子集可分别由其它光学元件来实施，包括但不限于无源组合器和分离器、频带波长MUX和DMUX以及在单个频带(例如C频带或L频带)、多个频带(例如C+S频带、C+L频带)或多个窗口(例如1310nm至1550nm)内操作的交织器/解交织器。另外很明显，由于附加了光组合器和/或分光器等，光多路复用器(MUX)1140A至1140N和光解复用器(DMUX)1150A至1150N可分别不直接映射到彼此，例如，2×N分光器可用来代替光DMUX并耦合到两个M×1光组合器。
为说明本发明，如上说明内容给出了大量细节，以便透彻地理解实施例。但本领域技术人员可清楚理解，因此这些具体细节不是必需的。其他示例中，以框图形式示出了众所周知的电气结构和电路，从而不会使理解模糊。例如，至于所述实施例是作为软件程序、硬件电路、固件还是其组合，没有给出具体细节。
本发明的实施例可作为存储在机器可读介质(也称为计算机可读介质、处理器可读介质或其中包含计算机可读程序代码的计算机可用介质)中的计算机程序产品。所述机器可读介质可为任何合适的有形非暂态介质，包括磁、光或电存储介质(包括磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、存储器设备(易失性或非易失性)或类似的存储机制)。所述机器可读介质可包含各种指令集、代码序列、配置信息或其他数据，执行时使处理器根据本发明实施例的方法步骤执行。本领域普通技术人员应了解到，所述执行过程必需的其他指令和操作也可存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可由处理器或其他合适的处理设备执行，并可与电路接口以执行所述任务。
上述所公开的本发明示例性实施例用于例证和说明，而非旨在全部囊括或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于上述公开说明，本文所述实施例的多种变型和修改对本领域普通技术人员是显而易见的。本发明的范围仅由所附的权利要求书及其等效内容来定义。
此外，在说明本发明代表性实施例的过程中，本说明书可能已经给出本发明的方法和/或工艺作为特定的步骤。尽管如此，在某种程度上所述方法或工艺不依赖于本文所给出的特定步骤，所述方法或工艺不应限于所述的特定步骤顺序。根据本领域普通技术人员的理解，可采用其他步骤。因此，本说明书中给出的特定的步骤不应形成对权利要求书的限制。此外，涉及本发明方法和/或工艺的权利要求书不应限于本文所述的实施步骤，并且本领域技术人员应清楚，所述顺序可以改变，但仍然包括在本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种光网络，包括：
多个光映射器中至少一个光映射器；和
多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口。
2.根据权利要求1所述的光网络，进一步包括
一种光放大器阵列，用于放大到光映射器预定子集的输入信号和到光映射器预定子集的输出信号，其中光放大器内的每个光放大器阵列耦合到至少一个其它光放大器以供光泵重复利用。
3.一种将光信号从网络输入端口路由到网络输出端口的方法，包括：
提供多个光映射器中至少一个光映射器，所述光映射器至少耦合到所述网络输入端口；和
提供多个电子混洗器和减径器电路中至少一个电子混洗器和减径器电路，每个电子混洗器和减径器电路耦合到所述多个光映射器中一个光映射器的输出端口并耦合到网络输出端口。
4.根据权利要求3所述的设备，进一步包括：
所提供的一种光放大器阵列，用于放大到光映射器预定子集的输入信号和到光映射器预定子集的输出信号，其中光放大器内的每个光放大器阵列耦合到至少一个其它光放大器以供光泵重复利用。
5.一种设备，包括：
波长解复用器，用于接收波分复用光信号并将其解复用到多个光输出，每个光输出与预定波长范围相关；
多路复用器，通过多路复用多个电信号来产生多路复用信号；
多个信道处理器，每个信道处理器耦合到所述多个光输出中的一个光输出，且包括：
光电转换器；和
串并转换器，耦合到所述光电转换器并根据由所述串并转换器从所述光电转换器接收的串行数据生成并行数据；
混洗器电路，包括多个输入信道和多个输出信道，每个输入信道耦合到所述多个信道处理器的预定信道处理器，而每个输出信道耦合到所述多路复用器上的预定输入端口，以提供多个电信号中的一个电信号。
6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括：
多个缓冲器电路，所述多个缓冲器电路中每个缓冲器电路设于预定信道处理器和所述随机播放电路的相关输入信道之间；和
存储器模块，所述存储器模块耦合到所述多个缓冲器电路的所有输出。
7.一种设备，包括：
全连接光分配网络，包括用于接收N个光信号的N个输入信道，所述光信号包括根据预定光信道计划的光信号和M个输出信道，其中每个输出信道包括在所述N个输入信道接收的所有光信号；和
M映射器-减径器电路，每个映射器-减径器电路耦合到全连接光分配网络的输出信道。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于
每个映射器-减径器电路包括
波长解复用器，用于接收波分复用光信号并将其解复用到多个光输出，每个光输出与预定波长范围相关；
多路复用器，通过多路复用多个电信号来产生多路复用信号；
多个信道处理器，每个信道处理器耦合到所述多个光输出中一个光输出，且包括：
光电转换器；和
串并转换器，耦合到所述光电转换器并根据由所述串并转换器从所述光电转换器接收的串行数据生成并行数据；
混洗器电路，包括多个输入信道和多个输出信道，每个输入信道耦合到所述多个信道处理器的预定信道处理器，而每个输出信道耦合到所述多路复用器上的预定输入端口，以提供多个电信号中的一个电信号。
9.根据权利要求8所述的设备，进一步包括：
多个缓冲器电路，所述多个缓冲器电路中每个缓冲器电路设于预定信道处理器和所述随机播放电路的相关输入信道之间；和
存储器模块，所述存储器模块耦合到所述多个缓冲器电路的所有输出。
10.根据权利要求7所述的设备，进一步包括：
R个光放大器，每个光放大器设于N个输入信道中的预定输入信道上，其中R个光放大器连续耦合到单个光泵源，从而除R个光放大器中第一光放大器外，每个光放大器接收其前面光放大器的未使用泵功率。
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