CN107003486B - 2x40 gbps bidi光学收发机 - Google Patents

Abstract

使用现有的多模光纤来促进数据中心中的较高带宽的通信的装置、系统和方法。第一设备中的第一收发机在第一光纤和第二光纤上向第二设备发送以太网流量，并且在相同的第一光学设备和第二光学设备上接收返回光信号。通过改变所发送的和所接收的光信号之间的波长，相同的光纤可以被用来发送和接收光信号。与第一收发机处于相同外壳中的第二收发机执行相同的功能。这样，一个设备可以被耦合到四条双向光纤，每条光纤都以20Gbps的速度发送和接收光信号。

Description

2X40 GBPS BIDI光学收发机

技术领域

本公开涉及使用现有的多模光纤来改善光纤网络中的带宽的光通信。

背景技术

当前，传统的数据中心被构建为适应用于在光纤上传输以太网数据的每秒10千兆字节(Gbps)的链路速度。然而，每条光纤实际上可以处理20Gbps。当前，存在将数据中心中的链路速度从10Gbps以太网修改为40Gbps以太网的市场转型。

附图说明

附图中示出了当前的优选实施例，应该理解的是本公开不限于所示出的布置和手段，其中：

图1示出了结合本公开的原理的第一设备和第二设备之间的四条多模光纤上的以太网流量的全双工通信；

图2是用于本公开的QSFP模块的框图；

图3示出了QSFP模块外壳的透视图；

图4示出了耦合到四条光纤的QSFP模块外壳的透视图；以及

图5示出了描绘本公开的示例所采用的步骤的流程图。

具体实施方式

下面给出的详细描述的目的在于描述目标技术的各种配置，而不在于给出可以实现目标技术的最好配置。附图被结合在此并且构成详细描述的一部分。详细描述包括用于提供对于目标技术的更透彻的理解的具体细节。但是，将清楚和明白的是，目标技术不限于这里给出的具体细节，并且可以在没有这些细节的条件下实施。在一些实例中，以框图的形式示出了结构和部件，以避免模糊目标技术的概念。

概述

在本公开的一个方面中，提供了一种装置，其中该装置包括：光接口，用于接收预定带宽的以太网流量；光接口，用于接收多条光纤；调制解调器，被配置为将所接收到的预定带宽的以太网流量分配到第一光学部分和第二光学部分中；第一光学收发机，被配置为经由光接口在第一光纤上以第一波长、以及在第二光纤上以第二波长发送以太网流量的第一光学部分；以及第二光学收发机，被配置为经由光接口在第三光纤上以第三波长、以及在第四光纤上以第四波长发送以太网流量的第二光学部分。

在另一方面中，提供了一种系统，该系统包括第一设备、第二设备、以及耦合在第一设备和第二设备之间的多条光纤。第一设备包括：调制解调器，被配置为将预定带宽的以太网流量分配到第一光学部分和第二光学部分中；第一光学收发机，被配置为在多条光纤中的第一光纤上以第一波长、以及在多条光纤中的第二光纤上以第二波长发送预定带宽的以太网流量的第一光学部分；以及第二光学收发机，被配置为在多条光纤中的第三光纤上以第三波长、以及在多条光纤中的第四光纤上以第四波长发送预定带宽的以太网流量的第二光学部分。

在本公开的又一方面中，提供了一种方法，该方法包括：在第一光纤上以第一波长、以及在第二光纤上以第二波长从第一设备向第二设备发送预定带宽的以太网流量的第一部分；由第一设备在第一光纤上以不同于第一波长的波长从第二设备接收第一返回光信号、以及在第二光纤上以不同于第二波长的波长从第二设备接收第二返回光信号；在第三光纤上以第三波长、以及在第四光纤上以第四波长从第一设备向第二设备发送预定带宽的以太网流量的第二部分；以及由第一设备在第三光纤上以不同于第三波长的波长从第二设备接收第三返回光信号、以及在第四光纤上以不同于第四波长的波长从第二设备接收第四返回光信号。

详细描述

为了适应前面提到的将数据中心中的链路速度从10Gbps以太网改变的市场转型，需要替换现有的光纤。改变光纤对于数据中心来说是一项昂贵的处理，尤其是大数据中心，其中劳动力成本和材料成本将使得转型成为一项过度甚至成本高昂的任务。本公开描述了一种使用现有的光纤来改善数据中心中的带宽能力的装置和方法。图1示出了数据中心10中的光通信系统的高层次图。在光通信系统中，网络流量(例如，以太网流量)在第一设备20和第二设备30(在图1中分别被表示为设备A和设备B)之间传送。多条光纤被耦合到设备20和设备30中的每个设备，以便在这两个设备之间运载光信号。

根据图1中示出的示例，多模光纤40、42、44以及46中的每条多模光纤在设备20和设备30之间以光信号的形式运载预定带宽的以太网流量的一部分。在一个示例中，光纤40和42将预定带宽的以太网流量的第一部分从设备20运载到设备30，并且光纤44和46将预定带宽的以太网流量的第二部分从设备20运载到设备30。在一个示例中，光纤40将第一波长λ1的第一光信号48从设备20运载到设备30。光纤42将第二波长λ2的第二光信号52从设备20运载到设备30。光纤44将第三波长λ3的第三光信号56从设备20运载到设备30。光纤46将第四波长λ4的第四光信号60从设备20运载到设备30。

光纤40、42、44和46可以是能够在同一条光纤上发送并接收光信号的全双工光纤。由于所发送的光信号之间的波长的不同，使得这种情况可以实现。例如，光纤40可以将具有不同于第一波长λ1的第五波长λ5的第一返回光信号50从设备30运载到设备20，从而使得第一光信号48和第一返回光信号50二者可以在同一条光纤(即，光纤40)上被运载。

类似地，光纤42可以将具有不同于第二波长λ2的第六波长λ6的第二返回光信号54从设备30运载到设备20，从而使得第二光信号52和第二返回光信号54二者可以在同一条光纤(即，光纤42)上被运载。光纤44可以将具有不同于波长λ3的第七波长λ7的第三返回光信号58从设备30运载到设备20，从而使得第三光信号56和第三返回光信号58二者可以在同一条光纤(即，光纤44)上被运载。最后，光纤46可以将具有不同于第四波长λ4的第八波长λ8的第四返回光信号62从设备30运载到设备20，从而使得第四光信号60和第四返回光信号62二者可以在同一条光纤(即，光纤46)上被运载。

图2示出了本公开的示例，其中设备20为四通道小型可插拔(QSFP)模块80。QSFP模块80可以容纳收发机1 66和收发机2 68。收发机1 66和收发机2 68分别包括将以太网流量的输入电信号转换为用于在光纤40、42、44和46上传输的光信号、以及将来自光纤的输入光信号转换为电信号的必要部件(包括调制解调器)，如本领域所公知的。QSFP80还包括接收电信号的电接口74和接收多条光纤的光接口78。注意，使用QSFP模块80来容纳设备20的电子部件仅是示例性的，并且可以使用其他模块或外壳。电信号形式的以太网流量由QSFP模块80在电接口74处接收，这些信号被以上述方式转换为光信号并沿着全双工光纤40、42、44和46发送。

使用图1中示出的技术，QSFP 80接收被发送给第二设备30的、电信号形式的预定带宽的以太网流量。在一个示例中，预定带宽的以太网流量为80Gbps，并且被分配给收发机1 66的预定带宽的以太网流量的第一部分为40Gbps，被分配给收发机2 68的以太网流量的第二部分为40Gbps。在该示例中，电信号沿着链路70和71以每条链路20Gb的速度在QSFP模块80的电接口74处被接收。收发机1 66将形成预定带宽的以太网流量的第一部分的这些电信号转换为光信号，这些光信号在光接口78处在光链路40和42上以每条链路20Gb的速度被发送给设备30。类似地，电信号在QSFP模块80的电接口74处沿着链路72和73以每条链路20Gb的速度被接收。收发机2 68将形成预定带宽的以太网流量的第二部分的这些电信号转换为光信号，这些光信号在光接口78处在光链路44和46上以每条链路20Gb的速度被发送给设备30。

链路40和42上的来自设备30的输入光信号被收发机66转换为电信号，并且在一个示例中，这些电信号经由电接口74沿着链路75和77以每条链路20Gb的速度被发送给其他设备。类似地，链路44和46上的输入光信号被收发机2 68转换为电信号，并且在一个示例中，这些电信号经由电接口74沿着链路79和81以每条链路20Gb的速度被发送给其他设备。

图3和图4示出了QSFP模块80，如在上面更详细地描述的，QSFP模块80包括调制解调器64、以及收发机66和68，从而使得由QSFP模块80在其电接口74处接收的信号被以上述方式转换为光信号并被发送给另一设备，即设备30。如图3中所示，设备20的光接口78包括四个端口，每个端口都被配置为接收光纤。有利地，单个QSFP模块80被用来容纳收发机66和68，并且该QSFP模块可以经由其光接口78耦合到四条光纤，以便发送和接收光信号。在一些实施例中，QSFP模块80可以包括光接口78，该光接口可以接收四条以上或以下光纤。QSFP模块80的大小可以相应地修改，以便容纳包括调制解调器64、收发机A 66和收发机B 68、及其被配置为接收两对光纤(即，图4中所示的第一对光纤40和42以及第二对光纤44和46)的光接口78的电子部件。QSFP模块80还可以包括一个或多个散热片，以安全地考虑由于QSFP 80的修改后的尺寸导致的散热。

图5是示出利用本公开的原理的第一设备20和第二设备30之间的交互的流程图。在步骤80，第一设备20向第二设备30发送预定带宽的以太网流量的第一部分，该第一部分包括在第一光纤40上以第一波长λ1发送的信号48、以及在第二光纤42上以第二波长λ2发送的信号52。在步骤82，第一设备20在第一光纤40上以不同于第一波长λ1的波长λ5从第二设备30接收第一返回光信号50，并且在第二光纤42上以不同于第二波长λ2的波长λ6从第二设备30接收第二返回光信号54。

继续参考图5，在步骤84，第一设备20向第二设备30发送预定带宽的以太网流量的第二部分，该第二部分包括在第三光纤44上以第三波长λ3发送的信号56、以及在第四光纤上以第四波长λ4发送的信号60。在步骤86，第一设备20在第三光纤44上以不同于第三波长λ3的波长λ7从第二设备30接收第三返回光信号58，并且在第四光纤46上以不同于第四波长λ4的波长λ8接收第四返回光信号62。

本公开提供了使用多模光纤和全双工光通信来促进数据中心中的较高带宽的通信的技术。具体地，本公开描述了将两个双向收发机压缩在单个模块，即，QSFP模块中的方法。以这种方式组合收发机提高了其中的电子部件的集成程度，并且减少了整个数据中心/企业网交换机的占用空间。

提供前面的描述以使本领域技术人员能够实施这里描述的各个方面。对于这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且这里限定的通用原则可以被应用于其他方面。因此，权利要求不用于限制这里示出的各方面，而与语言要求的整个范围保持一致，其中，以单数形式提到的元件除非明确指出以外，并不意味着“一个且仅有一个”，而表示“一个或多个”。

诸如“方面”之类的短语并不意味着该方面是目标技术必不可少的方面，也不意味着该方面适用于目标技术的所有配置。涉及某个方面的公开可以适用于所有配置或者一个或多个配置。诸如“配置”之类的短语并不意味着该配置是目标技术必不可少的配置，也不意味着该配置适用于目标技术的所有配置。涉及某个配置的公开可以适用于所有配置或者一个或多个配置。诸如配置之类的短语可以指一个或多个配置，反之亦然。

单词“示例性”用在这里表示“用作示例或者说明性的”。这里被描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被理解为相比其他方面或设计是优选的或者有利的。

因此，说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的意义。但是，显而易见的是，在不脱离权利要求中陈述的本公开的各个方面的更宽泛的精神和范围的条件下可以做出各种修改和改变。

Claims (13)

1.一种用于改善光纤网络中的带宽的装置，包括：

电接口，用于在四条链路上接收预定带宽的以太网流量，每条链路以20 Gbps的速度运载电信号；

光接口，用于接收多条光纤；

调制解调器，被配置为将所接收到的预定带宽的以太网流量分配到第一光学部分和第二光学部分中；

第一光学收发机，被配置为经由所述光接口在第一光纤上以第一波长、以及在第二光纤上以第二波长发送所述以太网流量的所述第一光学部分；以及

第二光学收发机，被配置为经由所述光接口在第三光纤上以第三波长、以及在第四光纤上以第四波长发送所述以太网流量的所述第二光学部分。

2.一种用于改善光纤网络中的带宽的系统，包括：

第一设备；

第二设备；以及

耦合在所述第一设备和所述第二设备之间的多条光纤；

所述第一设备包括：

电接口，用于在四条链路上接收预定带宽的以太网流量，每条链路以20 Gbps的速度运载电信号；

光接口，用于接收多条光纤；

调制解调器，被配置为将所述预定带宽的以太网流量分配到第一光学部分和第二光学部分中；

第一光学收发机，被配置为在所述多条光纤中的第一光纤上以第一波长、以及在所述多条光纤中的第二光纤上以第二波长发送所述预定带宽的以太网流量的所述第一光学部分；以及

第二光学收发机，被配置为在所述多条光纤中的第三光纤上以第三波长、以及在所述多条光纤中的第四光纤上以第四波长发送所述预定带宽的以太网流量的所述第二光学部分。

3.如权利要求1所述的装置或者如权利要求2所述的系统，其中，所述第一光学收发机还被配置为在所述第一光纤上以不同于所述第一波长的波长接收第一返回光信号，并且在所述第二光纤上以不同于所述第二波长的波长接收第二返回光信号，并且其中，所述第二光学收发机还被配置为在所述第三光纤上以不同于所述第三波长的波长接收第三返回光信号，并且在所述第四光纤上以不同于所述第四波长的波长接收第四返回光信号。

4.如权利要求1所述的装置或者如权利要求2所述的系统，其中，所述预定带宽的以太网流量为80 Gbps。

5.如权利要求3所述的装置，其中，所述预定带宽的以太网流量的所述第一光学部分和所述第二光学部分均为40 Gbps。

6.如权利要求4所述的装置，其中，在所述第一光纤和所述第二光纤上发送的所述预定带宽的以太网流量的所述第一光学部分均为20 Gbps，并且在所述第三光纤和所述第四光纤上发送的所述预定带宽的以太网流量的所述第二光学部分为20 Gbps。

7.如权利要求4所述的装置，其中，所述预定带宽的以太网流量的所述第一光学部分和所述第二光学部分均为40 Gbps。

8.如权利要求2所述的系统，还包括：

散热片，被配置为对所述第一设备或所述第二设备中的至少一者进行散热。

9.一种用于改善光纤网络中的带宽的方法，包括：

由第一设备在四条链路上接收预定带宽的以太网流量，每条链路以20 Gbps的速度运载电信号；

在第一光纤上以第一波长、以及在第二光纤上以第二波长从所述第一设备向第二设备发送所述预定带宽的以太网流量的第一部分；

由所述第一设备在所述第一光纤上以不同于所述第一波长的波长从所述第二设备接收第一返回光信号、以及在所述第二光纤上以不同于所述第二波长的波长从所述第二设备接收第二返回光信号；

在第三光纤上以第三波长、以及在第四光纤上以第四波长从所述第一设备向所述第二设备发送所述预定带宽的以太网流量的第二部分；以及

由所述第一设备在所述第三光纤上以不同于所述第三波长的波长从所述第二设备接收第三返回光信号、以及在所述第四光纤上以不同于所述第四波长的波长从所述第二设备接收第四返回光信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述预定带宽的以太网流量为80 Gbps，并且其中，所述预定带宽的以太网流量的所述第一光学部分和所述第二光学部分均为40 Gbps。

11.如权利要求10所述的方法，其中，在所述第一光纤和所述第二光纤上发送的所述预定带宽的以太网流量的所述第一光学部分均为20 Gbps。

12.如权利要求10所述的方法，其中，在所述第三光纤和所述第四光纤上发送的所述以太网流量的所述第二光学部分均为20 Gbps。

13.如权利要求9所述的方法，还包括：

对所述第一设备或所述第二设备中的至少一者进行散热。