CN113840186A - 实现大型光clos网络互连的装置、方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种实现大型光CLOS网络互连的装置、方法、设备及介质，涉及电信设备技术领域，解决了光CLOS网络作为连接单元进行互连时光纤布线复杂的技术问题，其技术方案要点是至少两个光互连模块，每个光互连模块包括至少一个光互连单元，光CLOS交叉连接装置包括光波导互连板、光连接器和结构体，光波导互连板和光连接器通过结构体固定，光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板连接。通过该装置及方法在进行设备组网的时候，光纤布线得到了极大优化，屏蔽了光纤互连的个性化需求，大大简化了光互连单元之间光纤连接的复杂性，提升了设备的部署速度，提高了设备的部署质量。

Description

实现大型光CLOS网络互连的装置、方法、设备及介质

技术领域

本公开涉及电信设备技术领域，尤其涉及数据交换机、路由器、SR、BRAS及大型波分设备等的光互连，具体涉及一种实现大型光CLOS网络互连的装置、方法、设备及介质。

背景技术

随着大型通信交换设备背板高密度电互连的难度越来越大，交换设备内部及设备之间的光互连的呼声越来越高。设备内部的光互连，相对于电互连来说具有很多天然的优势，一个很重要的优势就是：突破了电背板40英寸长度的制约，解耦了设备内部线卡和交换卡之间的长度约束，必然导致设备的形态、组网方式的巨大变化。

然而，在互连单元之间全部采用光互连的大型通讯设备系统中，一般连接单元采用CLOS拓扑网络进行互连，这就导致光互连单元之间的光纤连线非常复杂，一个互连单元的光纤将会连接到多个光互连单元。另外，在同一个光互连单元中，光纤有可能属于不同的光引擎，而这些光互连单元，在空间上有一定的距离，光互连单元之间直接通过光纤连接，导致光纤的布线非常复杂，而大型设备内部及之间光互连的网络复杂性，导致在设备生产、部署、扩容等方面也存在一系列问题。

发明内容

本公开提供了一种实现大型光CLOS网络互连的装置、方法、设备及介质，其技术目的是采用光CLOS网络作为连接单元进行互连时，简化光纤的布线，降低光互连网络的复杂性。

本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种实现大型光CLOS网络互连的装置，包括：

至少两个光互连模块，每个所述光互连模块包括至少一个光互连单元；

光CLOS交叉连接装置，包括光波导互连板、光连接器和结构体，所述光波导互连板和所述光连接器通过所述结构体固定；

所述光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板连接。

进一步地，所述光互连模块包括：

第一光互连模块，包括至少一个第一光互连单元；

第二光互连模块，包括至少一个第二光互连单元；

第三光互连模块，包括至少一个第三光互连单元；

其中，所述第一光互连模块和所述第三光互连模块的数量为1，所述第二光互连模块的数量为0或为1，所述第二光互连模块位于所述第一光互连模块和所述第三光互连模块的中间。

进一步地，所述第二光互连模块的数量为0时，所述第一光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板的左侧连接，所述第三光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板的右侧连接。

进一步地，所述第二光互连模块的数量为1时，所述光CLOS交叉连接装置还包括第一光CLOS交叉连接装置和第二光CLOS交叉连接装置，所述第一光CLOS交叉连接装置包括第一光波导互连板和所述第一光连接器，所述第二光CLOS交叉连接装置包括第二光波导互连板和所述第二光连接器；

所述第一光互连单元通过所述第一光连接器与所述第一光波导互连板的左侧连接；所述第二光互连单元通过所述第一光连接器与所述第一光波导互连板的右侧连接以及通过所述第二光连接器与所述第二光波导互连板的左侧连接；所述第三光互连单元通过所述第二光连接器与所述第二光波导互连板的右侧连接。

进一步地，所述第一光互连单元与所述第三光互连单元的数量相同。

进一步地，所述结构体的结构包括白盒交换机和插卡式盒体，所述光波导互连板依序设在所述结构体的中间，所述光互连模块和所述光连接器均设在所述结构体的前端面。

进一步地，所述光波导互连板包括玻璃基光波导互连板和聚合物基光波导互连板。

一种实现大型光CLOS网络互连的方法，该方法通过上述任一所述的实现大型光CLOS网络互连的装置实施，光互连模块的光互连单元通过光连接器与光波导互连板连接，实现光互连模块的连接。

一种实现大型光CLOS网络互连的设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的实现大型光CLOS网络互连的方法。

一种计算机介质，所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的实现大型光CLOS网络互连的方法。

本公开的有益效果在于：本公开所述的实现大型光CLOS网络互连的装置、方法、设备及介质，包括至少两个光互连模块，每个光互连模块包括至少一个光互连单元，光CLOS交叉连接装置包括光波导互连板、光连接器和结构体，光波导互连板和光连接器通过结构体固定，光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板连接。通过该装置及方法在进行设备组网的时候，光纤布线得到了极大优化，屏蔽了光纤互连的个性化需求，大大简化了光互连单元之间光纤连接的复杂性，提升了设备的部署速度，提高了设备的部署质量。

附图说明

图1为本公开装置示意图；

图2为光互连单元的组成示意图；

图3为单个第一光互连单元通过光CLOS交叉连接装置连接到多个第二光互连单元的示意图；

图4为多个第二光互连单元通过光CLOS交叉连接装置连接到多个第三光互连单元的示意图；

图5为现有光CLOS网络的连接示意图；

图6为本发明实施例的光互连单元的CLOS网络互连示意图；

图7为光CLOS交叉连接装置-白盒交换机结构图；

图8为光CLOS交叉连接装置-插卡式盒体结构图；

图9为第一光互连模块和第二光互连模块通过第一光波导互连板交叉互连的示意图；

图10为现有远距离光互连设备的部署布线示意图；

图11为本发明实施例的远距离光互连设备的部署布线示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开技术方案进行详细说明。在本公开的描述中，需要理解地是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，仅用来区分不同的组成部分。

另外，术语“左侧”、“右侧”、“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”、“前端面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

图1为本公开所述的大型光CLOS网络互连的装置示意图，如图1所示，光互连模块的光互连单元通过光连接器与光波导互连板连接，从而实现了不同光互连模块之间的连接，形成了大型光CLOS网络的互连。

图2则为光互连单元的组成示意图，如图2所示，该光互连单元包括两部分，一部分是基于Co-Packaged的大规模数字芯片，Co-Packaged为自主研发的硅光芯片，另一部分则是其它相关的光电电路。光互连功能是由Co-packaged的大规模数字芯片来实现的，该芯片采用光纤束和外部连接，由图2可见，这些光纤束一般来说，经常来自不同的光引擎。

以下为了简化描述，第一光互连模块称为模块A，第二光互连模块为模块B，第三光互连模块为模块C，第一光波导互连板为模块E，第二光波导互连板为模块H，模块A和模块E之间的第一光波导互连板左侧的第一光连接器为模块D，模块B和模块E之间的第一光波导互连板右侧的第一光连接器为模块F，模块B和模块H之间的第二光波导互连板左侧的第二光连接器为模块G，模块C和模块H之间的第二光波导互连板右侧的第二光连接器为模块I，结构体为模块J。

另外，为了便于说明，假设CLOS网络的第一光互连模块有n个第一光互连单元，第二光互连模块有m个第二光互连单元(每个第二光互连单元左右各有1个光互连接口，每个光互连接口有若干的光纤，则m个第二光互连单元共有2m个光互连接口)，第三光互连模块有k个第三光互连单元；每个第一光互连单元有n1根光纤，每个第二光互连单元有m1根光纤，每个第三光互连单元有k1根光纤。常规情况下，n＝k，n1＝k1。

首先将模块D、模块E和模块F组成一个集成模块放置到模块J上，这三个模块组成设备CLOS网络的第一光互连模块和第二光互连模块之间的CLOS光交叉互连网络。同样，把模块G、模块H和模块I组成的集成模块放置到模块J上，这三个模块则组成设备CLOS网络的第二光互连模块和第三光互连模块之间的CLOS光交叉互连网络。针对不同的网络拓扑，需要定制不同的模块E和模块H。

将模块A通过模块D连接到模块E，在模块E中，按照预设的设计，光路将被传送到模块F，从CLOS网络互连的角度，实现了第一光互连模块和第二光互连模块之间的连接，而连接的拓扑的复杂性，通过模块E来实现，从而光互连单元的光纤的复杂性连接被屏蔽掉了。

那么，拥有n1条光路的第一光互连单元1，通过光纤和第一光连接器(即模块D)进入第一光CLOS交叉连接装置后，沿着第一光波导互连板，分别连接到m个第二光互连模块左侧的第一光连接器(即模块F)，再进入第二光互连模块的m个第二光互连单元的左侧(左侧光互连接口，以下相同)。如此，从第一光互连单元1的n1个光路中，就有n1/m个光路沿着波导到达第二光互连模块的第1个第二光互连单元的左侧，同样第二光互连模块其他光互连单元的左侧也会收到n1/m个光路，如图3所示。

同理，第一光互连模块的其他第一光互连单元2，3，...，n，按照统一的连接方式，即通过模块D到模块E，在模块E中分为n1/m路，通过模块F再分别进入到第二光互连模块的第二光互连单元的左侧。这样，第二光互连模块靠近第一光互连模块一侧的第二光互连单元收到[(n1/m)*n]个光路，完成了CLOS网络从第一光互连模块到第二光互连模块的连接，同时，第一光互连模块和第二光互连模块的光互连单元，通过标准纤序的光缆和光CLOS交叉连接装置相连，总体上屏蔽了差异性，优化了设计。

拥有m1个光纤通道的第二光互连模块的第二光互连单元1的右侧(右侧光互连接口)，通过标准纤序的光缆连接到模块G，光路再进入到模块H，在H中按照预先的光路连接规则，分别连接到k个第二光连接器(即模块I)，再通过光纤连接到模块C(即第三光互连模块的所有光互连单元)。这样，每个第三光互连单元的光路数量为m1/k，以此类推，第二光互连模块的第二光互连单元2，3，...，m个光互连单元的右侧到达第三光互连模块的光路为[(m1/k)*m]个，完成了CLOS网络从第二光互连模块到第三光互连模块的连接，即通过标准纤序的光缆和光CLOS交叉连接装置相连，屏蔽了差异性，实现了光互连单元的互连光纤和标准化设计，如图4所示。

现有光CLOS网络的连接示意图如图5所示，假如n1＝192，n＝32，m＝24，那么第二光互连模块接收到的光纤是256根，且这些光纤来自于32个光互连单元，这种高密度的互连对于系统的部署是非常有挑战的，直接带来的问题就是质量隐患、部署的速度和扩容难题。

本发明实施例的网络连接方式如图6所示，具体实施方面，将第一光互连模块的光互连单元1，2，...，32通过标准纤序的192芯光缆连接到第一光CLOS交叉连接装置；第二光互连模块的光互连单元1，2，...，24则使用256芯光缆连接到第一光CLOS交叉连接装置。那么第一光CLOS交叉连接装置在靠近第一光互连模块一侧的第一光连接器(即模块D)共有192条光路，这192条光路连接第二光互连模块左侧的24个第一光连接器(即模块F)，则模块F中的每个光连接器接收8条光纤，由于第一光互连模块共有32个光连接器，所以第二光互连模块左侧的每个光连接器连接的光路为32*8＝256个光路。

综上，第一光CLOS交叉连接装置中共有32*192＝6144条光路，同样可以得到第二光CLOS交叉连接装置中总的光路数。最后，第一光互连模块的光互连单元和第二光互连模块的光互连单元的左侧，通过拥有6144个光路的第一光CLOS交叉连接装置实现连接；第二光互连模块的光互连单元的右侧和第三光互连模块的光互连单元，通过拥有6144个光路的第二光CLOS交叉连接装置实现连接，最终实现整个光网络光互连单元的连接。

如果需要扩容，增加各个模块的光互连单元后，更换光CLOS交叉连接装置即可。

实施例一：玻璃基光波导互连板

光波导互连板是本发明实施例的核心部分，CLOS网络互连的复杂性都由光波导互连板来实现，那么对外互连的光纤互连就可以使用标准纤序。本实施例的光CLOS交叉连接装置使用高密度的光连接器和玻璃基光波导互连板，之所以使用波导作为互连板，主要考虑波导中的光路可以近乎完美的相互穿越，而不产生相互的干扰，也就是在一层的波导中，可以集成非常多的交叉互连网络。

使用玻璃基是因为玻璃基的损耗和成本方式的优势，通过等离子渗透工艺生产的玻璃基的波导，非常完美的支持了单模光纤之间的互连，同时玻璃基波导相对于有机物的波导，国内产业链的可获得性更好。

图9所示的是，第一光互连模块和第二光互连模块通过第一光波导互连板交叉互连的示意图，通过模块D和模块F这两个光连接器将第一光互连模块的光互连单元和第二光互连模块的光互连单元的左侧进行连接，在连接中，全部是使用标准纤序的光纤进行连接。同理，第二光互连模块和第三光互连模块之间的连接一样。

光波导互连板的制作，按照预先设定的CLOS网络互连的拓扑，例如，第一光互连模块有n个第一光互连单元，第二光互连模块有m个第二光互连单元，第三光互连模块有k个第三光互连单元，每个第一光互连单元有n1根光纤，每个第二光互连单元有m1根光纤，每个第三光互连模块有k1根光纤，通常n＝k，n1＝k1。则需要定制两块CLOS网络交叉互连玻璃基光波导互连板，即n*n1到m*m1的fullmesh网络和m*m1到k*k1的fullmesh网络。

实施例二：聚合物基光波导互连板，使用聚合物基主要是因为聚合物的波导和现有的PCB板的融合性更好，可以方便的制作为光电混合的光波导互连板，其他参考实施例一，不再赘述。

实施例三：用于白盒交换机的光CLOS交叉连接装置

如图7所示，本实施例在结构上采用盒体方式，尺寸上和机架中的其他白盒采用统一的尺寸。光波导互连板的大小也可以根据具体的尺寸做调整，同时，可以根据整机的统一风格设计统一的运行显示等电功能，实现光电混合的实际部署。

该白盒交换机包括上面板、下面板、前面板和后面板，面板的上下两层分别安装一个光波导互连板，用来分别对应CLOS网络的两个互连的fullmesh网络，那么一个光CLOS网络交叉互连的盒子就可以支持一个完整的光互连设备；即：面板上层的光波导互连板用于第一光互连模块和第二光互连模块的网络连接，面板下层的光波导互连板用于第二光互连模块和第三光互连模块的连接。

同时，本发明实施例使用前面板进行光纤的互连，提高光纤连接器插拔的容易度，减少灰尘的干扰。

实施例四：用于插卡式盒体的光CLOS交叉连接装置

在CLOS网络中，采用插卡式的组网方式，主要是因其密度比较高。本实施例使用了下托板作为插卡的槽位的导轨，在后面采用螺栓、螺柱作为定位的装置。如图8所示，本实施例采用插卡式盒体的方式，该插卡式盒体包括上面板、下面板、前面板和后面板，其他参考实施例三，不再赘述。

实施例五：远程的光CLOS网络互连

大型的数据中心内部互连的光纤走线越来越长，目前的光纤互连的长度已经可以达到2km，在这种中长距离高密度的光纤连接中，如果使用DWDM(Dense WavelenthDivision Multiplexing,密集型光波复用)设备进行互连，设备的成本就会非常的高，所以直接的单模光纤的互连必定是主流。但是这种长距离的高密度的光纤互连，如何灵活且快速部署设备是亟需解决的问题。

具体来说，假如local1有i个光互连单元，每个互连单元有i1条光纤，按照网络互连的关系，需要和2km外的local2的j个光互连单元进行连接，而local2的每个光互连单元有j1条光纤，如果按照CLOS网络的连接方式，每个local1的光互连单元需要有k1/j个光纤连接到local2的每个光互连单元。一般来说，这种距离的光缆是预先架设好的，通过走线架的形式布线，对应高密度的走线调整纤序是非常麻烦的事情。

现有的解决方案是直接通过接线架的方式，实现这种中长距离的互连，如果需要实现类似CLOS或MESH的网络互连，就必须调整local1或local2的光互连单元的接入光纤的顺序，而且一旦固定下来后更改部署或调整网络拓扑就会非常麻烦，如图10所示，即：local1的光互连单元的纤序和2km的光缆的纤序是关联的。

通过本发明实施例的装置能够轻松解决该问题，具体为：使用光CLOS交叉连接装置来代替其中一个接线架，如图11所示，把网络连接拓扑制作为标准的光CLOS交叉连接装置，如此2km的光缆和local1的光互连单元都可以使用标准的纤序和光CLOS网络交叉互连，从而把光纤的纤序从网络拓扑的特定中解耦出来。若要改变local1和local2的光互连单元的拓扑，直接更换光CLOS交叉连接装置即可。

实施例六：一般而言，第一光互连模块在整个光CLOS网络的最左侧，第三光互连模块在整个光CLOS网络的最右侧，而第二光互连模块则在第一光互连模块和第三光互连模块的中间，第一光互连模块和第三光互连模块的数量为1，第二光互连模块的数量为0或为1个。当第二光互连模块的数量为0时，第一光互连模块和第三光互连模块通过光波导互连板直接连接。

当第二光互连模块的数量为1时，光CLOS交叉连接装置就包括第一光CLOS交叉连接装置和第二光CLOS交叉连接装置，第一光CLOS交叉连接装置包括第一光波导互连板和第一光连接器，第二光CLOS交叉连接装置包括第二光波导互连板和第二光连接器；第一光互连模块的第一光互连单元的右侧设有光互连接口，第三光互连模块的第三光互连单元的左侧设有光互连接口，第二光互连模块的第二光互连单元的左侧和右侧都有光互连接口，具体连接参考上述描述，不再赘述。

以上为本公开示范性实施例，本公开的保护范围由权利要求书及其等效物限定。

Claims (10)

1.一种实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，包括：

至少两个光互连模块，每个所述光互连模块包括至少一个光互连单元；

光CLOS交叉连接装置，包括光波导互连板、光连接器和结构体，所述光波导互连板和所述光连接器通过所述结构体固定；

所述光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板连接。

2.如权利要求1所述的实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，所述光互连模块包括：

第一光互连模块，包括至少一个第一光互连单元；

第二光互连模块，包括至少一个第二光互连单元；

第三光互连模块，包括至少一个第三光互连单元；

其中，所述第一光互连模块和所述第三光互连模块的数量为1，所述第二光互连模块的数量为0或为1，所述第二光互连模块位于所述第一光互连模块和所述第三光互连模块的中间。

3.如权利要求2所述的实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，所述第二光互连模块的数量为0时，所述第一光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板的左侧连接，所述第三光互连单元通过所述光连接器与所述光波导互连板的右侧连接。

4.如权利要求3所述的实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，所述第二光互连模块的数量为1时，所述光CLOS交叉连接装置还包括第一光CLOS交叉连接装置和第二光CLOS交叉连接装置，所述第一光CLOS交叉连接装置包括第一光波导互连板和第一光连接器，所述第二光CLOS交叉连接装置包括第二光波导互连板和第二光连接器；

所述第一光互连单元通过所述第一光连接器与所述第一光波导互连板的左侧连接；所述第二光互连单元通过所述第一光连接器与所述第一光波导互连板的右侧连接以及通过所述第二光连接器与所述第二光波导互连板的左侧连接；所述第三光互连单元通过所述第二光连接器与所述第二光波导互连板的右侧连接。

5.如权利要求4所述的实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，所述第一光互连单元与所述第三光互连单元的数量相同。

6.如权利要求1所述的实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，所述结构体的结构包括白盒交换机和插卡式盒体，所述光波导互连板依序设在所述结构体的中间，所述光互连模块和所述光连接器均设在所述结构体的前端面。

7.如权利要求1-6任一所述的实现大型光CLOS网络互连的装置，其特征在于，所述光波导互连板包括玻璃基光波导互连板和聚合物基光波导互连板。

8.一种实现大型光CLOS网络互连的方法，该方法通过上述权利要求1-7任一所述的实现大型光CLOS网络互连的装置实施，其特征在于，光互连模块的光互连单元通过光连接器与光波导互连板连接，实现光互连模块的连接。

9.一种实现大型光CLOS网络互连的设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求8所述的实现大型光CLOS网络互连的方法。

10.一种计算机介质，其特征在于，所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述的实现大型光CLOS网络互连的方法。

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