DE112019000142T5

DE112019000142T5 - Knoteneinrichtung in optischem netzwerk

Info

Publication number: DE112019000142T5
Application number: DE112019000142.6T
Authority: DE
Inventors: Robert P. Ryan
Original assignee: Western Digital Technologies Inc
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2020-09-03
Also published as: US10862583B2; CN111357299A; CN111344964A; WO2019209451A1; DE112019000130T5; US10560765B2; US10284291B1; CN111344964B; US20190335252A1; WO2019209452A1; US20200145099A1

Abstract

Ein Knoten schließt eine Schaltsteuerung und ein optisches Modul ein, das dazu eingerichtet ist, optische Signale von mindestens einem anderen Knoten in einem Netzwerk zu empfangen. Es wird anhand eines elektrischen Signals für ein erstes optisches Signal bestimmt, ob Daten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird ein erstes optisches Signal von einem ersten Knoten in einem Datenverarbeitungssystem zu einem zweiten Knoten in dem Datenverarbeitungssystem übertragen. Basierend auf einer Auswertung an dem zweiten Knoten wird bestimmt, ob ein oder mehrere nachfolgende optische Signale zu einem dritten Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten.

Description

HINTERGRUND
Aufgrund der steigenden Anforderungen an die Datenspeicherung und Datenverarbeitung wurden neue Ansätze unter Verwendung von Netzwerken vorgeschlagen, aufweisend beispielsweise Speicherknoten und/oder Verarbeitungsknoten zum Verteilen der Verarbeitung und Speicherung von Daten über die Knoten in dem Netzwerk. In einigen Fällen wurden Netzwerke vorgeschlagen, die optische Verbindungen zwischen einigen oder allen Knoten einschließen, um die Bandbreite zwischen den Knoten zu verbessern. In solchen Fällen beinhaltet das Routing von optischen Signalen zwischen den Knoten ein Umwandeln der optischen Signale in elektrische Signale zum Verarbeiten an Zwischenknoten, bevor das optische Signal zurück zu dem nächsten Knoten in Richtung des vorgesehenen endgültigen Orts des optischen Signals gesendet wird.
Die Umwandlung von optischen Signalen zum Verarbeiten an den Zwischenknoten wird durchgeführt, um die Integrität der optischen Signale aufrechtzuerhalten und die optischen Signale richtig durch das System zu leiten. Dieses Verarbeiten an Zwischenknoten führt jedoch zu einer zusätzlichen Latenz beim Übertragen optischer Signale durch das Netzwerk. Die Latenz verstärkt sich, wenn die Anzahl von Knoten und Verbindungen in dem Netzwerk zunimmt, wodurch die praktische Anzahl von Knoten und Verbindungen in solchen Systemen beschränkt wird.
Figurenliste
Die Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher hervorgehen. Die Zeichnungen und die damit verbundenen Beschreibungen sind bereitgestellt, um Ausführungsformen der Offenbarung zu veranschaulichen, und nicht den Schutzumfang der Patentansprüche einzuschränken.

1 veranschaulicht ein Beispiel eines optischen Signalwegs in einem Datenverarbeitungssystem, einschließlich Knoten, gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm eines Knotens in dem beispielhaften Netzwerk von 1 gemäß einer Ausführungsform.
3 stellt ein optisches Modul eines Knotens gemäß einer Ausführungsform dar.
4 stellt eine Schalteranordnung eines optischen Moduls eines Knotens gemäß einer Ausführungsform dar.
5 ist ein Flussdiagramm eines anfänglichen optischen Signalhandhabungsverfahrens an einem Knoten gemäß einer Ausführungsform.
6 ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsverfahren gemäß einer Ausführungsform.
7A ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsteilverfahren gemäß einer Ausführungsform.
7B ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsteilverfahren gemäß einer Ausführungsform.
8 ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signal-Routing-Verfahren gemäß einer Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsverfahren eines Datenverarbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Jedoch wird für den Durchschnittsfachmann offensichtlich sein, dass die verschiedenen offenbarten Ausführungsformen ohne einige dieser spezifischen Details in der Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen wurden gut bekannte Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um zu vermeiden, dass die verschiedenen Ausführungsformen unnötig verkompliziert werden.
Beispielhafte Systemumgebung
1 veranschaulicht ein Beispiel eines optischen Signalwegs in dem Netzwerk 10 gemäß einer Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt schließt das Netzwerk 10 Knoten ein, wie Knoten 100₁ bis 100₁₂ , die zusammen ein Datenverarbeitungssystem bilden. Wie nachstehend ausführlicher erläutert schließt das Netzwerk 10 optische Fasern oder Zusammenschaltungen 111 ein, die Knoten in dem Netzwerk 10 optisch verbinden. In einigen Implementierungen kann das Netzwerk 10 zusätzliche Verbindungen zwischen anderen Knoten einschließen, die nicht in 1 gezeigt sind. Zum Beispiel können einer oder mehrere der Knoten in dem Torus oder Ring von Knoten, die in 1 gezeigt sind, mit mindestens einem anderen Knoten, der nicht in 1 gezeigt ist, verbunden sein, um so ein zusammengeschaltetes Maschennetzwerk mit Knoten bereitzustellen, die mit mehr als zwei Knoten in dem Netzwerk 10 verbunden sind, wie zum Beispiel in einer 3-dimensionalen Toruszusammenschaltung, bei der jeder Knoten mit drei anderen Knoten verbunden ist.
Obwohl eine höhere Anzahl von Zusammenschaltungen oder Dimensionen zwischen den Knoten in einem Netzwerk eine schnellere Verbindung zwischen den Knoten ermöglichen kann, indem die Anzahl der Zwischenknoten oder Hops reduziert wird, die für das Verarbeiten und Senden von Daten von einem Knoten zum nächsten erforderlich sind, steigt die Anzahl der im Netzwerk benötigten optischen Fasern oder Zusammenschaltungen mit der Anzahl der Knoten an. In Fällen, in denen viele Knoten im Netzwerk vorhanden sind, wie in zukünftigen Netzwerken, die Hunderte oder Tausende von Knoten einschließen können, kann die Anzahl der optischen Fasern oder Zusammenschaltungen, sowohl in Bezug auf den physischen Raum als auch in Bezug auf die Verarbeitungs- und Speicherressourcen, die an jedem Knoten für das Lenken der optischen Signale im Netzwerk benötigt werden, unüberschaubar werden.
Unter einem Gesichtspunkt stellt die vorliegende Offenbarung Beispiele für Knoten bereit, die optische Signale, die durch den Knoten empfangen werden, aus dem Knoten leiten können, ohne die empfangenen optischen Signale in elektrische Signale zum Verarbeiten von Daten von den optischen Signalen umzuwandeln. Wie nachstehend ausführlicher behandelt wird, kann ein solches Routing eine geringere Anzahl optischer Fasern oder Zusammenschaltungen pro Knoten besser ausnutzen, indem einige oder alle der Zwischenknoten hinsichtlich der Latenz effektiv transparent gemacht werden. Darüber hinaus werden der Stromverbrauch und die Ressourcen (z. B. Speicher- und Verarbeitungsressourcen), die an solchen transparenten Zwischenknoten für das Bearbeiten der geleiteten optischen Signale verwendet werden, effektiv eliminiert.
In dem Datenverarbeitungssystem von 1 kann jeder der Knoten dieselbe Einrichtung aufweisen oder sie kann unterschiedlich sein. Zum Beispiel können die Knoten 100₁ und 100₁₂ Verarbeitungs- oder Rechenknoten sein, einschließlich eines oder mehrerer Prozessoren zum Verarbeiten von Daten, die lokal an dem Knoten oder an verschiedenen anderen Knoten in dem Datenverarbeitungssystem gespeichert sind. Um mit diesem Beispiel fortzufahren, können andere Knoten Speicherknoten sein, einschließlich eines relativ großen persistenten oder flüchtigen Speichers zum Speichern von Daten, die gemeinsam mit anderen Knoten in dem Datenverarbeitungssystem genutzt werden können. Zusätzlich können Knoten in dem Datenverarbeitungssystem eine Multi-Chip-Moduleinrichtung (MCM-Einrichtung) aufweisen, bei der mehrere Komponenten wie ein Speicher und eine Schaltsteuerung oder ein Prozessor auf demselben Substrat montiert sind. Beispiele und eine weitere Beschreibung solcher MCM-Knoten sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 16/024,723 mit dem Titel „NODE WITH COMBINED OPTICAL AND ELECTRICAL SWITCHING“ (Aktenzeichen des Anwalts: WDA-3751-US) bereitgestellt, die am Freitag, 29. Juni 2018, eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
In dem Beispiel von 1 wird eine Reihe von miteinander verbundenen optischen Signalen von einem ersten oder Initiatorknoten 100₁ übertragen. Die optischen Signale sind für den Knoten 100₁₂ vorgesehen, müssen aber durch die Zwischenknoten 100₂ bis 100₁₁ laufen, bevor sie ihren Zielort an dem Knoten 100₁₂ erreichen. Die Knoten 100₁ und 100₁₂ sind als die Initiator- und Ortsknoten in 1 mit diagonaler Kreuzschraffur angegeben. Die Knoten mit eingerahmter Kreuzschraffur in 1 sind Knoten in der Schleife oder dem Torus, welche die optischen Signale nicht empfangen. In dieser Hinsicht kann der Initiatorknoten 100₁ bestimmen, dass der Weg, der in 1 gezeigt ist, kürzer als ein Senden der optischen Signale in der entgegengesetzten Richtung ist. Diese Bestimmung kann zum Beispiel basierend auf einem Adressierschema für die Knoten in dem Netzwerk 10 vorgenommen werden oder kann basierend auf einem Reaktionssignal oder Ping-Signal, das von dem Ortsknoten 100₁₂ als Reaktion auf ein anfängliches Signal von dem Initiatorknoten 10₁ empfangen wird, vorgenommen werden.
Die Zwischenknoten 100₂ , 100₃ , 100₄ , 100₅ , 100₆ , 100₇ , 100₉, 100₁₀ und 100₁₁ empfangen die Reihe miteinander verbundener optischer Signale, und wie nachstehend erläutert leiten sie die optischen Signale ohne Umwandeln der optischen Signalen in entsprechende elektrische Signale zum Verarbeiten durch den Zwischenknoten. Dies reduziert die Hop-Latenz, die herkömmlicherweise mit dem Übertragen von Signalen durch Zwischenknoten in einem Datenverarbeitungssystem verbunden ist.
Wie durch die horizontale Kreuzschraffur in 1 gezeigt, gestaltet der Zwischenknoten 100₈ die optischen Signale in optische Signale mit größerer Stärke um, wobei ein Zeitanpassen, ein Umformen und/oder eine Fehlerkorrektur für Daten von den optischen Signalen vorgenommen wird. Dies ermöglicht, dass die optischen Signale stark genug bleiben und sich von einer Signaldämpfung, Datenverlusten und/oder einem Rauschen erholen, das beim Laufen durch die Zwischenknoten 100₂ , 100₃ , 100₄ , 100₅ , 100₆ und 100₇ entsteht. Wie nachstehend in Bezug auf die optischen Signalhandhabungsteilverfahren von 7A und 7B ausführlicher erläutert kann jeder der Zwischenknoten 100₂ bis 100₁₁ bestimmen, ob Daten von optischen Signalen zu verarbeiten sind. In anderen Implementierungen können mindestens einige der Zwischenknoten 100₂ bis 100₁₁ bestimmen, ob Daten von optischen Signalen zu verarbeiten sind. Die Knoten können bestimmen, ob die Daten von den optischen Signalen zum Beispiel basierend darauf zu verarbeiten sind, ob der Knoten ein Zielort für die optischen Signale ist (d. h. ein Ortsknoten im Gegensatz zu einem Zwischenknoten), basierend auf einer Signalstärke oder Qualität eines anfänglichen optischen Signals und/oder einer Anzahl von vorherigen Knoten, die zuvor das anfängliche optische Signal empfangen haben.
Wie nachstehend in Bezug auf 2 und 3 ausführlicher erläutert ist jeder optische Eingangsweg zu dem Knoten dazu eingerichtet, optische Signale von außerhalb des Knotens 100 zu empfangen, und ein optisch-elektrischer Wandler des Knotens ist dazu eingerichtet, optische Signale, die auf dem optischen Eingangsweg empfangen werden, beim Verarbeiten von Daten von den optischen Signalen in elektrische Signale umzuwandeln. Ebenso ist jeder optische Ausgangsweg von dem Knoten dazu eingerichtet, optische Signale zu einem nächsten Knoten zu übertragen, und ein elektrisch-optischer Wandler des Knotens ist dazu eingerichtet, elektrische Signale zum Übertragen über den optischen Ausgangsweg in optische Signale umzuwandeln.
In einigen Fällen kann der Knoten bestimmen, dass Daten von einem oder mehreren optischen Signalen, die durch den optischen Knoten empfangen werden, an dem Knoten zu verarbeiten oder zu speichern sind. In anderen Fällen kann der Knoten die empfangenen Daten zurück in ein oder mehrere optische Signale umwandeln, die von dem Knoten über das Netzwerk 10 an einen anderen Knoten zu senden sind. In noch anderen Fällen kann der Knoten wahlweise optische Signale aus dem Knoten leiten, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten.
In dieser Hinsicht können die Knoten 100 in dem Datenspeichersystem von 1 sowohl eine optische als auch eine Standard-/elektrische Schaltung bereitstellen, um drei unterschiedliche Funktionen umzusetzen. Bei einer ersten Funktion können die Knoten 100 Daten von dem Netzwerk 10 zum Verarbeiten oder zur Speicherung durch eine lokale Komponente des Knotens empfangen. Bei einer zweiten Funktion können die Knoten 100 ein Standardnetzwerk oder einen elektrischen Schaltvorgang bereitstellen, indem sie ein empfangenes optisches Signal in ein elektrisches Signal und zurück in ein optisches Signal umwandeln, um ein Zeitanpassen, ein Umformen, eine Fehlerkorrektur und/oder ein Verbessern der Stärke oder Qualität des optischen Signals zum Senden zu einem anderen Knoten vorzunehmen. Bei einer dritten Funktion können die Knoten 100 eine optische Schaltung bereitstellen, indem sie ein bestimmtes elektrisches Verarbeiten umgehen, das normalerweise zu einer zusätzlichen Latenz führt, sodass der Knoten als „transparenter“ Zwischenknoten fungiert.
Die optischen Signalhandhabungs- und Routing-Verfahren, die durch die Knoten 100 in dem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden, wie die Verfahren von 5 bis 9, die nachstehend erläutert sind, können durch eine Steuerung oder einen Prozessor des Knotens (z. B. die Schaltsteuerung 106 in 2) durchgeführt werden, die computerausführbare Anweisungen (z. B. eine Firmware oder eine Software), die in einem Speicher des Knotens gespeichert sind, ausführt. Dies kann normalerweise ermöglichen, dass Anpassungen in solchen Routing- und Handhabungsverfahren vorgenommen werden, wie durch Ändern der Kriterien oder Schwellenwerte (z. B. einer optischen Signalstärke oder einer Anzahl von vorherigen Knoten), die verwendet werden, um zu bestimmen, ob bestimmte optische Signale zu verarbeiten sind, ohne Daten von dem optischen Signal zu verarbeiten.
2 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Knotens 100 in dem Netzwerk 10 gemäß einer Ausführungsform. Wie den Durchschnittsfachleuten bekannt ist, können unterschiedliche Implementierungen des Knotens 100 andere Komponenten oder eine andere Anordnung von Komponenten als die in 2 gezeigten einschließen.
Wie in 2 gezeigt schließt der Knoten 100 das optische Modul 104 und das System auf einem Chip (SoC) 109 ein, das die Schaltsteuerung 106 einschließt. Die Schaltsteuerung 106 schließt eine Schaltlogik zum Steuern des optischen Moduls 104 und zum Verarbeiten von Daten ein, die von optischen Signalen über das optische Modul 104 empfangen werden. Die Schaltsteuerung 106 kann z. B. einen oder mehrere Prozessoren zum Ausführen von Anweisungen einschließen und kann einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor (Digital Signal Processor, DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (Field Programmable Gate Array, FPGA), festverdrahtete Logik, analoge Schaltlogik und/oder eine Kombination davon einschließen. In einigen Implementierungen kann die Schaltsteuerung 106 einen programmierbaren Netzschaltchip oder einen „System on a Chip“ (SoC) mit eigenem Speicher und/oder mehreren Prozessoren einschließen. In dieser Hinsicht kann die Schaltsteuerung 106 computerausführbare Anweisungen (z. B. eine Firmware oder Software) für den Betrieb des Knotens 100 einschließlich der nachstehend behandelten optischen Routing-Prozesse speichern.
In dem Beispiel von 2 bildet die Schaltsteuerung 106 Teil des SoC 109, das andere Komponenten wie den Hardware-Beschleuniger 112 und den Prozessor 107 einschließt. Für Durchschnittsfachleute versteht sich, dass andere Implementierungen andere Komponenten in dem SoC 109 wie ein FPGA oder einen Speicher einschließen können. In anderen Implementierungen muss die Schaltsteuerung 106 nicht Teil eines SoC sein und kann stattdessen von dem Prozessor 107 und dem Hardware-Beschleuniger 112 getrennt sein.
Der Prozessor 107 schließt Schaltlogik wie einen oder mehrere Prozessoren zum Ausführen von Anweisungen ein und kann einen Mikrocontroller, einen DSP, einen ASIC, ein FPGA, festverdrahtete Logik, analoge Schaltlogik und/oder eine Kombination davon einschließen. In einigen Implementierungen kann der Prozessor 107 einen SoC einschließen. Darüber hinaus kann Prozessor 107 in einigen Implementierungen einen RISC-basierten Prozessor (Reduced Instruction Set Computer - Rechner mit reduziertem Befehlssatz) (z. B. RISC-V, ARM) oder einen CISC-basierten Prozessor (Complex Instruction Set Computer - Rechner mit komplexem Befehlssatz) einschließen. Wie vorstehend erwähnt, kann der Prozessor 107 es dem Knoten 100 ermöglichen, als Verarbeitungsknoten oder Rechenknoten im Netzwerk 10 zu dienen, z. B. für verteiltes Rechnen zwischen verschiedenen Knoten im Netzwerk 10. Der Prozessor 107 kann das Verarbeiten oder Berechnungen unter Verwendung der vom optischen Modul 104 empfangenen Daten und/oder das Verarbeiten der im flüchtigen Speicher 108 oder im nichtflüchtigen Speicher 110 gespeicherten Daten durchführen.
Der Hardwarebeschleuniger 112 kann spezielle Schaltlogik für das Verarbeiten von Daten für die Schaltsteuerung 106 oder für die Durchführung eines bestimmten Vorgangs oder einer Reihe von Vorgängen einschließen, z. B. eine kryptographische, eine analytische oder eine Datenkohärenzfunktion (z. B. Gewährleisten der Kohärenz der Speicherzugriffsorte). In einigen Implementierungen kann der Hardware-Beschleuniger 112 dazu verwendet werden, eine Adresse, die in Daten von einem optischen Signal eingeschlossen ist, mit einem optischen Koppelpunktschalter wie dem optische Koppelpunktschalter 158₁ in dem optischen Modul 104 in Bezug zu setzen, um wahlweise ein optisches Signal von einem optischen Eingangsweg zu einem optischen Ausgangsweg des optischen Moduls 104 zu leiten.
Der flüchtige Speicher 108 kann einen Speicher einschließen, der über eine Schnittstelle mit der Schaltsteuerung 106, dem Prozessor 107 oder dem Hardwarebeschleuniger 112 verbunden ist, um während der Ausführung von Anweisungen oder Funktionen in Softwareprogrammen, wie einer vom Prozessor 107 ausgeführten Anwendung, Daten bereitzustellen, die im flüchtigen Speicher 108 gespeichert sind. Der flüchtige Speicher 108 kann einen Speicher einschließen, auf den schnell zugegriffen werden kann, wie einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM). In anderen Implementierungen kann der flüchtige Speicher 108 andere Arten von Festkörperspeichern einschließen oder durch sie ersetzt werden, einschließlich eines nichtflüchtigen Speichers, auf den schnell zugegriffen werden kann, wie magnetoresistive RAM (MRAM) oder andere Speicherklassenspeicher (SCM).
Durch den nichtflüchtigen Speicher 110 kann der Knoten 100 als Speicherknoten dienen, indem er eine relativ größere Speicherkapazität als andere Knoten im Netzwerk 10 bereitstellt. In einigen Implementierungen können Daten zwischen den Knoten in Netzwerk 10 gemeinsam genutzt oder verteilt werden, um den Zugriff oder das Verarbeiten durch verschiedene Knoten in Netzwerk 10 zu ermöglichen. Der nichtflüchtige Speicher 110 schließt einen persistenten Speicher zum Speichern von Daten über Leistungszyklen hinweg ein und kann beispielsweise ein Festplattenlaufwerk (HDD), einen Festkörperspeicher wie einen SCM, eine Kombination von beiden Speichertypen oder Sätze solcher Speicher einschließen.
Während die Beschreibung hierin auf einen Festkörperspeicher im Allgemeinen Bezug nimmt, versteht es sich, dass ein Festkörperspeicher eine oder mehrere verschiedene Arten von Speichervorrichtungen wie integrierte Flash-Schaltungen, Chalcogenid-RAM (C-RAM), Phasenwechselspeicher (PCM, PC-RAM oder PRAM), programmierbare Metallisierungszellen-RAM (PMC-RAM oder PMCm), Ovonic-Unified-Speicher (OUM), resistiver RAM- (ReRAM-), NAND-Speicher (z. B. Einstufenzellenspeicher (SLC-Speicher), Mehrstufenzellenspeicher (MLC-Speicher) oder eine beliebige Kombination davon), NOR-Speicher, EEPROM, ferroelektrische Speicher (FeRAM), MRAM, andere diskrete NVM-Chips oder eine beliebige Kombination davon aufweisen kann.
Wie vorstehend erwähnt, kann der Knoten 100 eine MCM-Konstruktion einschließen oder eine Vorrichtung eines anderen Konstruktionstyps sein, wie Komponenten auf einer Leiterplatte mit Leiterbahnen zwischen einigen oder allen der Komponenten. Darüber hinaus können andere Implementierungen des Knotens 100 eine andere Anzahl von Komponenten oder eine andere Anordnung von Komponenten einschließen. Beispielsweise schließen andere Implementierungen unter Umständen nicht einen oder mehrere vom Hardwarebeschleuniger 112, Prozessor 107, flüchtigen Speicher 108 oder nichtflüchtigen Speicher 110 ein. Als ein solches Beispiel kann eine SCM-Art wie MRAM, PCM, ReRAM oder eine anderer SCM-Art als nichtflüchtiger Speicher 110 verwendet werden, in welchem Fall auf den flüchtigen Speicher 108 verzichtet werden kann. Zusätzlich können eine oder mehrere der Komponenten in 2 zusammen in einigen Implementierungen integriert werden, wobei die Schaltsteuerung 106, der Prozessor 107 und der Hardware-Beschleuniger 112 zusammen etwa als ein einziges SoCs ausgebildet werden, wie in dem Beispiel von 2 gezeigt, oder wobei der Prozessor 107 mit der Schaltsteuerung 106 als eine einzige Steuerung/Prozessoreinheit kombiniert werden kann. In noch anderen Implementierungen können zusätzliche Komponenten in dem Knoten 100 eingeschlossen sein, wie durch Hinzufügen eines FPGA zu dem Knoten 100.
Das optische Modul 104 schließt den optischen Ausgangsweg 154₁ und den optischen Eingangsweg 156₁ ein. Der optische Ausgangsweg 154₁ wird über den Koppler 1401 mit der optischen Faserverbindung 124 verbunden, um optische Signale aus dem Knoten 100 über die optische Faser 111B1 zu leiten. Der Laser 144₁ liefert den Modulatoren 146₁ , die in 2 als Ringe dargestellt sind, Licht mit verschiedenen Frequenzen, die verschiedenen Wellenlängen oder Farben von Licht entsprechen. In einigen Implementierungen kann der Laser 144₁ einen Dauerstrich-Kammlaser (Continuous Wave-, CW-Kammlaser) einschließen.
Die verschiedenen Modulatoren 146₁ (die durch vier Kreise mit unterschiedlichen Linienmarkierungen zur Kennzeichnung der verschiedenen Modulatoren dargestellt sind) werden durch elektrische Signale aktiviert, die vom Treiberverstärker 148₁ als Reaktion auf elektrische Signale gesendet werden, die von der Schaltsteuerung 106 empfangen werden. In dieser Hinsicht bilden der Laser 144₁ , die Modulatoren 146₁ und der Treiberverstärker 148₁ einen elektrisch-optischen Wandler 151₁ , der so eingerichtet ist, dass er die von der Schaltsteuerung 106 empfangenen elektrischen Signale in optische Signale umwandelt, die über den optischen Ausgangsweg 154₁ außerhalb des Knotens 100 übertragen werden. In dem Beispiel von 2 sind die Modulatoren 146₁ als Ringmodulatoren gezeigt. Andere Implementierungen können andere Komponenten für einen elektrisch-optischen Wandler verwenden, wie Scheibenmodulatoren, Mach-Zehnder-Strukturen, Graphen auf D-Mikrofaser-Modulatoren oder MEMS-Spiegel (Micro Electro Mechanical System-Spiegel) anstelle von Ringmodulatoren.
In dem Beispiel von 2 ermöglicht die Aktivierung der Modulatoren 146₁ , dass Licht mit einer bestimmten Frequenz auf dem optischen Ausgangsweg 154₁ als optischer Signalausgang von dem optischen Modul 104 läuft. In dieser Hinsicht können mehrere optische Signale mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig auf demselben optischen Ausgangsweg 154₁ laufen, um die Bandbreite der Daten zu erhöhen, die vom optischen Modul 104 ausgegeben werden. Der elektrisch-optische Wandler 151₁ für den optischen Ausgangsweg 154₁ ist so eingerichtet, dass er elektrische Signale, die von der Schaltsteuerung 106 empfangen werden, in optische Signale zum Übertragen außerhalb des Knotens 100 über den optischen Ausgangsweg 154₁ umwandelt und mehrere optische Signale zur gleichzeitigen Übertragung auf dem optischen Ausgangsweg 154₁ multiplext.
Darüber hinaus kann das optische Modul 104 eine Vielzahl von optischen Ausgangswegen und eine Vielzahl von optischen Eingangswegen einschließen, von denen jeder in der Lage ist, gleichzeitig verschiedene optische Signale mit unterschiedlichen Frequenzen zu übertragen. Obwohl in dem Beispiel von 2 vier Resonatoren und vier Modulatoren gezeigt sind, kann bei anderen Implementierungen eine andere Anzahl von Resonatoren und Modulatoren für eine andere Anzahl von Lichtfrequenzen verwendet werden. Zum Beispiel können 12 unterschiedliche Lichtfrequenzen (d. h. Kanäle), die jeweils 100 GB/s bereitstellen, in einen optischen Weg gemultiplext werden, der 1,2 TB/s auf dem optischen Weg bereitstellt. Wenn in einem bestimmten Knoten 24 optische Ausgangswege 154 und 24 optische Eingangswege 156 verwendet werden, würde die gesamte Bandbreite für den Knoten in einem solchen Beispiel etwa 28 TB/s betragen.
In dem Beispiel von 2 wird der optische Eingangsweg 156₁ über die Faserverbindung 124 und den Koppler 142₁ mit der optischen Eingangsfaser 111A₁ verbunden. Optische Signale, die über die optischen Eingangsfaser 111A₁ empfangen werden, werden von Ringresonatoren und entsprechenden Avalanche-Photodioden (APDs) 150₁ erfasst, die elektrische Signale an den Transimpedanzverstärker (TIA) 152₁ bereitstellen. In einigen Implementierungen können eine oder mehrere Komponenten des optisch-elektrischen Wandlers 153₁ , wie Ringresonatoren und/oder TIA 152₁ , die Umformung der Signale bereitstellen, wie durch Herausfiltern von Frequenzen außerhalb eines bestimmten optischen oder elektrischen Frequenzbandes. Die elektrischen Signale werden dann der Schaltsteuerung 106 zum Verarbeiten bereitgestellt. In dieser Hinsicht bilden die Resonatoren und APDs 150₁ zusammen mit TIA 152₁ den optisch-elektrischen Wandler 153₁ , der so eingerichtet ist, dass er die auf dem optischen Eingangsweg 156₁ empfangenen optischen Signale in elektrische Signale zum Verarbeiten durch die Schaltsteuerung 106 umwandelt. Andere Implementierungen können andere Komponenten für einen optisch-elektrischen Wandler verwenden, z. B. durch Verwendung eines anderen Photodiodentyps oder durch Verwendung von Scheibenresonatoren, Mach-Zehnder-Strukturen oder MEMS-Spiegeln anstelle von Ringresonatoren.
Darüber hinaus können einige Implementierungen einen oder mehrere Pegelverteiler im optisch-elektrischen Wandler 153₁ einschließen, die so eingerichtet sind, dass sie einen Abschnitt eines optischen Signals empfangen, um eine Signalstärke des optischen Signals zu messen. Die Signalstärke kann dann durch die Schaltsteuerung 106 verwendet werden, um zu bestimmen, ob nachfolgende optische Signale über den optischen Koppelpunktschalter 158₁ zu leiten sind oder Daten von nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind, um die optischen Signale mit einer größeren Signalstärke oder Amplitude umzugestalten. In noch anderen Fällen kann ein Pegelverteiler verwendet werden, um den optischen Eingangsweg 156₁ periodisch zu beobachten, um eine Reihe verwandter optischer Signale zu vervollständigen oder um einen Fehler oder eine Ausnahme bei der Übertragung von optischen Signalen auf dem optischen Eingangsweg 156₁ zu identifizieren.
Wie nachstehend in Bezug auf 3 ausführlicher erläutert schließt das optische Modul 104 auch den optischen Koppelpunktschalter 158 ein, wie den optischen Koppelpunktschalter 158₁ , der dazu eingerichtet ist, die optischen Signale, die von dem optischen Modul 104 empfangen werden, wahlweise aus dem Knoten 100 zu leiten, ohne dass der Knoten 100 Daten von den empfangenen optischen Signalen puffert oder ohne dass die empfangenen optischen Signale in elektrische Signale zum Verarbeiten von Daten von den empfangenen optischen Signalen durch die Schaltsteuerung 106 umgewandelt werden. Der optische Koppelpunktschalter 158₁ kann z. B. Ringresonatoren, Plattenresonatoren, Mach-Zehnder-Strukturen oder MEMS-Spiegel einschließen, die, wenn sie aktiviert sind, optische Signale vom optischen Eingangsweg 156₁ auf den optischen Ausgangsweg 154₁ lenken.
Wie hier verwendet, bezeichnet ein optischer Koppelpunktschalter einen Schalter, der Licht von einem optischen Eingangsweg zu einem optischen Ausgangsweg lenken kann. Das optische Modul 104 schließt einen oder mehrere solcher optischen Koppelpunktschalter ein und kann gegebenfalls eine oder mehrere Anordnungen solcher optischen Koppelpunktschalter einschließen, wie nachstehend in Bezug auf 4 ausführlicher beschrieben.
Die Aktivierung des optischen Koppelpunktschalters 158₁ bei einer bestimmten Frequenz kann einer Deaktivierung eines Resonators 150₁ und der Sperrung eines elektrischen Weges für diese bestimmte Frequenz entsprechen, sodass die für diese Lichtfrequenz empfangenen optischen Signale nicht umgewandelt und/oder an die Schaltsteuerung 106 übertragen werden. In einigen Implementierungen kann ein gesamter Verstärker, wie TIA 152₁ , zusätzlich zu anderen Komponenten entlang des gesperrten elektrischen Weges, wie der Serialisator/Deserialisator-Schnittstelle (SerDes-Schnittstelle) 162₁ , oder anderen Schaltlogik entlang des elektrischen Weges zur Schaltsteuerung 106, abgeschaltet werden. Dieses Abschalten von elektrischen Komponenten kann normalerweise den Stromverbrauch des Knotens 100 reduzieren, der für eine Vielzahl von optischen Eingangswegen in Knoten 100 um ein Vielfaches erhöht sein kann.
Der Treiberverstärker 148₁ für den optischen Ausgangsweg 154₁ wird über einen Hochgeschwindigkeits-Silizium-Interposer 130A an die übertragende SerDes-Schnittstelle 160₁ des SoC 109 angeschlossen. Darüber hinaus wird der TIA 152₁ für den optischen Eingangsweg 156₁ mit der SerDes-Schnittstelle 162₁ des SoC 109 über einen Hochgeschwindigkeits-Silizium-Interposer 130A verbunden. Die übertragende SerDes-Schnittstelle 160₁ des SoC 109 kann parallel verschiedene elektrische Signale von der Schaltsteuerung 106 empfangen, damit Daten in verschiedenen jeweiligen optischen Signalen auf dem optischen Ausgangsweg 154₁ gesendet werden können. Die übertragende SerDes-Schnittstelle 160₁ serialisiert die Daten aus den parallelen elektrischen Signalen, die von der Schaltsteuerung 106 empfangen werden, zur Übertragung über den Interposer 130A. Der Treiberverstärker 148₁ des optischen Moduls 104 wandelt die über den Interposer 130A empfangenen seriellen Hochgeschwindigkeitsdaten in elektrische Signale um, um die entsprechenden Modulatoren 146₁ zu aktivieren. In einigen Implementierungen kann der Treiberverstärker 148₁ auch die Umformung oder Filterung der elektrischen Signale bereitstellen.
Dagegen kann die empfangende SerDes-Schnittstelle 162₁ serialisierte Daten in Form von elektrischen Signalen vom TIA 152₁ empfangen, die verschiedene optische Signale darstellen, die auf dem optischen Eingangsweg 156₁ empfangen werden. Die empfangende SerDes-Schnittstelle 162₁ deserialisiert die über den Interposer 130A empfangenen Daten in parallele elektrische Signale, die den verschiedenen optischen Signalen zum Verarbeiten durch die Schaltsteuerung 106 entsprechen.
In anderen Implementierungen können sich eine oder beide SerDes-Schnittstellen 160₁ und 162₁ stattdessen auf der anderen Seite des Interposers 130A befinden, um in das optische Modul 104 eingeschlossen zu werden. Die Anordnung der SerDes-Schnittstellen 160₁ und 162₁ im SoC 109 reduziert jedoch die Anzahl der benötigten Anschlüsse.
Die Verwendung der empfangenden SerDes-Schnittstelle 162₁ und der übertragenden SerDes-Schnittstelle 160₁ in 2 kann normalerweise eine relativ große Anzahl von optischen Wegen und optischen Koppelpunktschaltern 158 für eine gegebene Größe oder Anzahl von Verbindungen in dem Interposer 130A ermöglichen. Wie nachstehend ausführlicher behandelt wird, können andere an den SoC 109 angeschlossene Komponenten, wie der nichtflüchtige Speicher 110 oder der flüchtige Speicher 108, stattdessen eine Parallelschnittstelle oder einen Parallelbus ohne Serialisierung und Deserialisierung nutzen. In dieser Hinsicht ist bei Parallelverbindungen wie einer Parallelschnittstelle oder einem Parallelbus, die eine relativ kurze Strecke zurücklegen (z. B. innerhalb desselben MCM-Knotens 100), im Vergleich zu anderen Datenwegen, die eine größere Entfernung aufweisen, die Wahrscheinlichkeit geringer, dass es zu einer Verzerrung oder einer zeitlichen Fehlanpassung der Daten zwischen den parallelen Hochgeschwindigkeitssignalen kommt. Die über optische Eingangswege empfangenen Daten können dagegen typischerweise als ein oder mehrere serialisierte Kanäle empfangen werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Verzerrung zu verringern. In einigen Implementierungen können die SerDes-Schnittstellen 160₁ und/oder 162₁ ein Zeitanpassen der Signale auf ihrem Weg durch den Knoten zu ihrem Zielortknoten ermöglichen.
Obwohl die SerDes-Schnittstellen 160₁ und 162₁ unter Umständen eine Zeitanpassung und eine Platzersparnis bei einer größeren Bandbreite für eine gegebene Verbindung ermöglichen, kann die Serialisierung und Deserialisierung von Daten zu zusätzlicher Latenz beim Verarbeiten von Daten für ein bestimmtes optisches Signal führen und Strom verbrauchen. Wie nachstehend ausführlicher erläutert kann die Verwendung des optischen Koppelpunktschalters 158₁ die zusätzliche Latenz verhindern, die durch einen Zwischenknoten beim Verarbeiten von elektrischen Signalen verursacht wird, die durch den Knoten umgewandelt werden (z. B. die Umwandlung von optischen Signalen durch den optisch-elektrischen Wandler 153₁ ). Solch ein Verarbeiten durch einen Zwischenknoten kann zum Beispiel eine Übertragung von Daten von einem optischen Signal durch SerDes-Schnittstellen 160₁ und 162₁ oder ein Puffern von solchen Daten durch Komponenten des Knotens 100 einschließen, wie durch die Schaltsteuerung 106. Diese Latenz oder Hop-Latenz erhöht sich mit jedem Zwischenknoten, der das optische Signal in ein elektrisches Signal zum Verarbeiten durch den Knoten umwandelt, bevor das elektrische Signal wieder in das optische Signal zur Übertragung an den nächsten Knoten umgewandelt wird. Die Verwendung eines oder mehrerer optischer Koppelpunktschalter 158 im Knoten 100 kann diese Hop-Latenz eliminieren, was mehr Knoten und/oder weniger Zusammenschaltungen (d. h. optische Faserverbindungen) zwischen den Knoten im Netzwerk 10 ermöglichen kann, indem die Latenz für optische Signale, die mehr Knoten durchlaufen, als in Netzwerken mit konventionellen Knoten möglich ist, reduziert wird.
Das SoC 109 in dem Beispiel von 2 schließt das Schaltmodul 164₁ ein, das die Aktivierung des optischen Koppelpunktschalters 158₁ über den Hochgeschwindigkeitssiliziuminterposer 130B und die Verbindung 176₁ in dem optischen Modul 104 steuert. In einigen Implementierungen kann das Schaltmodul 164₁ eine Treiberschaltung und/oder einen oder mehrere Zeitgeber zum Steuern der Aktivierung des optischen Koppelpunktschalters 158₁ einschließen.
Wie nachstehend in Bezug auf 3 und 4 ausführlicher erläutert kann jeder optische Weg mehrere optische Koppelpunktschalter 158 einschließen, um optische Signale wahlweise von einem optischen Eingangsweg zu einem optischen Ausgangsweg zu leiten, ohne die optischen Signale in elektrische Signale zum Verarbeiten durch die Schaltsteuerung 106 umzuwandeln. In solchen Implementierungen kann jeder optische Eingangs- oder Ausgangsweg sein eigenes Schaltmodul 164 zum Aktivieren der optischen Koppelpunktschalter 158 auf dem optischen Weg oder sogar zum Aktivieren bestimmter Resonatoren innerhalb jedes optischen Koppelpunktschalters 158 auf dem optischen Weg einschließen.
Wie in 2 gezeigt schließt das SoC 109 auch die Parallelschnittstellen 166 und 167 zum Anbinden des Hardware-Beschleunigers 112 beziehungsweise des Prozessors 107 an die Schaltsteuerung 106 ein. Ein Bereitstellen einer Parallelschnittstelle ermöglicht normalerweise eine höhere Bandbreite von Daten zwischen der Schaltsteuerung 106 und Komponenten wie dem Prozessor 107 und dem Hardware-Beschleuniger 112.
Zusätzlich zu den Parallelverbindungen oder Schnittstellen für Komponenten innerhalb des SoC 109 schließt das Beispiel von 2 auch die Parallelschnittstellen 170 und 168 zur Verbindung mit dem nichtflüchtigen Speicher 110 und dem flüchtigen Speicher 108 über die Hochgeschwindigkeitssiliziuminterposer 131 beziehungsweise 132 ein. Die Verwendung von Parallelschnittstellen bietet eine höhere Datenbandbreite zwischen der Schaltsteuerung 106 und Komponenten außerhalb von SoC 109, wie dem nichtflüchtigen Speicher 110 und dem flüchtigen Speicher 108. Der nichtflüchtige Speicher 110 und der flüchtige Speicher 108 schließen ihrerseits Parallelschnittstellen 172 bzw. 174 zum Senden und Empfangen von Daten an Komponenten im SoC 109 ein, wie die Schaltsteuerung 106, den Prozessor 107 oder den Hardwarebeschleuniger 112.
Beispiele und eine weitere Beschreibung von Parallelschnittstellen und Parallelbussen innerhalb eines Knotens sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 16/024,723 , die am Freitag, 29. Juni 2018, eingereicht wurde und oben durch Bezugnahme aufgenommen ist.
3 stellt Abschnitte eines optischen Moduls gemäß einer Ausführungsform dar. In 3 gezeigte Komponenten mit ähnlichen Bezugszeichen wie die in 2 gezeigten Komponenten des optischen Moduls 104 weisen eine ähnliche Beschreibung wie vorstehend für 2 bereitgestellt auf.
Wie in 3 gezeigt wird der optische Eingangsweg 156₁ mit den optischen Ausgangswegen 154₁ und 154₂ über die optischen Koppelpunktschalter 158₁ beziehungsweise 158₄ verbunden. Darüber hinaus ist der optische Eingangsweg 156₂ mit den optischen Ausgangswegen 154₁ und 154₂ über die optischen Koppelpunktschalter 158₃ bzw. 158₂ verbunden. Mit dieser Anordnung können optische Signale, die vom optischen Modul 104 auf einem der optischen Eingangswege 156₁ oder 156₂ empfangen werden, selektiv auf einen der optischen Ausgangswege 154₁ oder 154₂ geleitet werden.
Jeder der optischen Koppelpunktschalter 158₁ , 158₂ , 158₃ und 158₄ in dem Beispiel von 3 schließt Ringresonatoren ein, die wahlweise durch einen elektrischen Signalmultiplexer des optischen Koppelpunktschalters aktiviert werden können, wie durch die elektrischen Signalmultiplexer 194₁ , 194₃ , 194₄ . Der elektrische Signalmultiplexer für den optischen Koppelpunktschalter 158₂ ist in 3 nicht gezeigt, um zu vermeiden, dass der optische Koppelpunktschalter 158₂ unnötig verdeckt wird.
Die elektrischen Signalmultiplexer 194 können elektrische Aktivierungssignale von einem Schaltmodul wie dem Schaltmodul 164, über die Verbindung 176₁ in 2 empfangen. In einigen Implementierungen können alle Resonatoren 191 in einem bestimmten optischen Koppelpunktschalter 158 gleichzeitig aktiviert werden. In anderen Implementierungen können ein oder mehrere Resonatoren aller Resonatoren 191 aktiviert werden, um nur bestimmte Kanäle oder Frequenzen des Lichts vom optischen Eingangsweg zum optischen Ausgangsweg zu leiten. Wie hier verwendet, kann sich die Aktivierung eines optischen Koppelpunktschalters auf die Aktivierung mindestens eines Abschnitts des optischen Koppelpunktschalters beziehen.
In dem Beispiel von 3 wird der optische Koppelpunktschalter 158₁ aktiviert, sodass die Ringresonatoren 191₁ in dem optischen Koppelpunktschalter 158₁ erregt werden, um die optischen Signale, die auf dem optischen Eingangsweg 156₁ empfangen werden, auf den optischen Ausgangsweg 154₁ durchzuleiten. Ebenso wird der optische Koppelpunktschalter 158₂ aktiviert, sodass die Ringresonatoren 191₂ in dem optischen Koppelpunktschalter 158₂ erregt werden, um die optischen Signale, die auf dem optischen Eingangsweg 156₂ empfangen werden, auf den optischen Ausgangsweg 154₂ durchzuleiten.
Wie den Durchschnittsfachleuten bekannt ist, können andere Implementierungen eines optischen Moduls andere Komponenten aufweisen oder eine andere Anordnung von Komponenten als die in 3 gezeigten einschließen. Zum Beispiel können in anderen Implementierungen optische Koppelpunktschalter 158 eine andere Art von optischen Schaltern mit einer anderen Konstruktion sein. In dieser Hinsicht können optische Koppelpunktschalter 158 anstelle von Ringresonatoren 191 stattdessen Plattenresonatoren, Mach-Zehnder-Strukturen oder MEMS-Spiegel verwenden.
4 stellt die Schalteranordnung 195 eines optischen Moduls gemäß einer Ausführungsform dar. Wie in 4 gezeigt treten eine Vielzahl der optischen Eingangswege 114A in die Schalteranordnung 195 ein und werden mit jedem optischen Ausgangsweg einer Vielzahl der optischen Ausgangswege 114B an den optischen Koppelpunktschaltern 158 verbunden, die in 4 als schwarze Punkte an dem Schnittpunkt der optischen Wege dargestellt sind. Die Schalteranordnung 195 kann zum Beispiel ein optisches Substrat einschließen, das Silizium, Siliziumnitrat und/oder III-V-Halbleitermaterialien als Wellenleiter für die optischen Wege einschließt.
In dem Beispiel von 4 wird das optische Signal 1 über einen optischen Eingangsweg der optischen Eingangswege 114A empfangen. Der optische Koppelpunktschalter 158y entlang des optischen Eingangsweges in der Schalteranordnung 195 wird aktiviert oder erregt, sodass das optische Signal 1 aus der Schalteranordnung 195 auf dem optischen Ausgangsweg, der den optischen Eingangsweg am optischen Koppelpunktschalter 158y schneidet, herausgeführt oder umgelenkt wird. Wie vorstehend erwähnt, kann der optische Koppelpunktschalter 158y für alle Lichtkanäle oder -frequenzen oder nur für bestimmte Lichtkanäle oder -frequenzen aktiviert werden.
Das optische Signal 2 wird über einen anderen optischen Eingangsweg der optischen Eingangswege 114A empfangen. Der optische Koppelpunktschalter 158x entlang des optischen Eingangsweges in der Schalteranordnung 195 wird aktiviert oder erregt, sodass das optische Signal 2 aus der Schalteranordnung 195 auf dem optischen Ausgangsweg, der den optischen Eingangsweg an dem optischen Koppelpunktschalter 158x schneidet, geleitet oder umgelenkt wird. Wie vorstehend erwähnt kann der optische Koppelpunktschalter 158x für alle Lichtkanäle oder -frequenzen oder nur für bestimmte Lichtkanäle oder -frequenzen aktiviert werden.
Andere Implementierungen können eine andere Einrichtung von optischen Wegen und optischen Koppelpunktschaltern einschließen. Beispielsweise können einige Implementierungen einen oder mehrere optische Eingangswege mit nur einem optischen Koppelpunktschalter oder optische Koppelpunktschalter für nur eine Teilmenge aller optischen Ausgangswege im optischen Modul 104 oder der Schalteranordnung 195 einschließen. In noch anderen Implementierungen kann das optische Modul 104 die mehreren Schalteranordnungen 195 einschließen, die gemeinsam optische Wege nutzen, um die Anzahl an optischen Pfade und optischen Koppelpunktschaltern in dem Knoten 100 zu erhöhen. In solchen Implementierungen können optische Verstärker wie jene, die aus III-V-Halbleitermaterialien hergestellt sind, verwendet werden, um die Signalqualität oder -stärke der optischen Signale zu verbessern.
Beispielhafte optische Signal-Routing- und Handhabungsverfahren
5 ist ein Flussdiagramm eines anfänglichen optischen Signalhandhabungsverfahrens an einem Knoten gemäß einer Ausführungsform. Das anfängliche optische Signalhandhabungsverfahren von 5 wird durch die Schaltsteuerung 106 durchgeführt, die computerausführbare Anweisungen (z. B. Firmware oder Software) ausführt. In Bezug auf 1 oben kann das Verfahren von 5 durch jeden Knoten in einem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden oder kann durch eine Teilmenge von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden, wie durch eine Teilmenge von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem, die in einem relativ längeren Ring oder Torus von optisch verbundenen Knoten eingeschlossen sind (z. B. länger als eine vorbestimmte Anzahl von Knoten).
In dem Block 502 empfängt ein zweiter Knoten ein erstes optisches Signal von einem ersten Knoten in dem Datenverarbeitungssystem des Netzwerks 10. Das erste optische Signal wird von einem optischen Modul des zweiten Knotens empfangen. In Bezug auf den beispielhaften Knoten 100 von 2 kann das erste optische Signal durch den optischen Weg 156₁ über die optische Faser 111A₁ empfangen werden.
In dem Block 504 wird das erste optische Signal durch einen optisch-elektrischen Wandler des optischen Moduls des zweiten Knotens in ein elektrisches Signal umgewandelt. In dem Beispiel des Knotens 100 in 2 kann der optisch-elektrische Wandler 153₁ das erste optische Signal in ein elektrisches Signal umwandeln und das elektrische Signal über den Interposer 130A an die Schaltsteuerung 106 senden.
In dem Block 506 bestimmt die Schaltsteuerung 106 von dem elektrischen Signal, das von dem optisch-elektrischen Wandler empfangen wird, ob Daten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten 100 zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten. Das Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen kann mindestens eines von einem Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale unter Verwendung des optisch-elektrischen Wandlers und einem Puffern von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen in einem Speicher des Knotens 100 einschließen. In einigen Fällen kann ein Puffer der Schaltsteuerung 106 verwendet werden, um Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu puffern. In anderen Fällen kann ein Puffer des Knotens 100 außerhalb der Schaltsteuerung 106 beim Verarbeiten der Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen verwendet werden.
Wie oben erläutert kann ein Leiten des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale von dem Knoten 100, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signale zu verarbeiten, die Zwischenknotenlatenz beim Lenken des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale durch das Netzwerk 10 verringern. In anderen Fällen kann der Knoten 100 in dem Block 506 bestimmen, dass Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen durch den Knoten 100 zu verarbeiten sind. In solchen Fällen kann der Knoten 100 Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen verarbeiten, um die optischen Signale zur Übertragung von dem Knoten 100 umzugestalten, oder er kann die Daten verarbeiten, wenn bestimmt wird, dass der Knoten 100 der Ortsknoten für die optischen Signale ist.
6 ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsverfahren gemäß einer Ausführungsform. Das optische Signalhandhabungsverfahren von 6 kann durch die Schaltsteuerung 106 durchgeführt werden, die computerausführbare Anweisungen ausführt. In einigen Implementierungen kann das optische Signalhandhabungsverfahren von 6 den Block 506 in 5 ersetzen und ausgehend von dem anfänglichen optischen Signalhandhabungsverfahren von 5 fortfahren.
In dem Block 602 von 6 bestimmt die Schaltsteuerung 106 basierend auf dem ersten optischen Signal, ob der zweite Knoten ein Zielort- oder ein Zwischenknoten für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist. In dieser Hinsicht kann die Schaltsteuerung 106 ausgehend von einem entsprechenden ersten elektrischen Signal, das von dem ersten optischen Signal abgeleitet ist, bestimmen, ob eine Adresse, die durch Daten von dem ersten optischen Signal angegeben ist, eine Adresse entsprechend dem zweiten Knoten angibt. Wenn dem so ist, ist der zweite Knoten der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale. Wenn dem nicht ist, ist der zweite Knoten ein Zwischenknoten für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale.
Die Schaltsteuerung 106 kann auf eine Adresse von Daten von dem ersten optischen Signal, die in einem Puffer gespeichert sind, zum Beispiel unter Verwendung einer Deep-Packet-Inspektion zugreifen oder sie identifizieren. In einigen Implementierungen kann eine Ortsadresse durch eine Flag angegeben werden oder eine bestimmte Position einnehmen, wie in einem Header eines Datenpakets, das in dem Puffer gepuffert ist. Die Daten, die für das optische Signal in dem Puffer gepuffert sind, können auch angeben, ob es sich um ein anfängliches optisches Signal oder um ein Datenwegbefehlssignal für eine nachfolgende Reihe von miteinander verbundenen optischen Signalen handelt, die auf dem optischen Eingangsweg zu empfangen sind.
Wenn in dem Block 602 bestimmt wird, dass der zweite Knoten der Zielort ist, empfängt der Knoten 100 ein oder mehrere nachfolgende optische Signale in dem Block 604 über das optische Modul 104. Das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale werden auf demselben optischen Eingangsweg (z. B. dem optischen Eingangsweg 156₁ in 2) wie das erste optische Signal empfangen.
In dem Block 606 werden das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale beim Verarbeiten von Daten von den optischen Signalen an dem zweiten Knoten umgewandelt. Das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale können durch einen optisch-elektrischen Wandler des optischen Moduls 104 für eine gegebene Zeitdauer, für eine bestimmte Anzahl von optischen Signalen oder, bis ein endgültiges optisches Signal empfangen wird, umgewandelt werden. In dieser Hinsicht kann das erste optische Signal einen Zeitraum oder eine Datengröße für die Reihen von optischen Signalen einschließlich des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale angeben. In anderen Implementierungen kann ein endgültiges optisches Signal Daten wie eine Flag- oder Paketanzahl einschließen, die angeben, dass es das endgültige optische Signal für die Reihe von optischen Signale einschließlich des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale ist.
Die Schaltsteuerung 106 leitet Daten intern von dem einen oder den mehreren elektrischen entsprechenden Signalen zum weiteren Verarbeiten der Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten. Zum Beispiel kann die Schaltsteuerung 106 Daten von den optischen Signale an den Prozessor 107 leiten, um Vorgänge unter Verwendung der Daten durchzuführen oder die Daten zu modifizieren. In anderen Beispielen kann die Schaltsteuerung 106 die Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu dem flüchtigen Speicher 110 oder dem nichtflüchtigen Speicher 108 zum Speichern an dem zweiten Knoten leiten.
Wenn dagegen in dem Block 602 bestimmt wird, dass der zweite Knoten nicht der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist, fährt das Verfahren von 6 mit dem optischen Signalhandhabungsteilverfahren von 7A oder 7B fort.
Obwohl die Blöcke 602 bis 606 in 6 als unterschiedlich gezeigt sind, können sich einige der Vorgänge bei diesen Blöcken zeitlich überschneiden. Zum Beispiel kann sich die Umwandlung des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale mit einem Empfangen von zusätzlichen optischen Signalen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale überschneiden.
7A ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsteilverfahren gemäß einer Ausführungsform. Das optische Signalhandhabungsteilverfahren von 7A kann durch die Schaltsteuerung 106 durchgeführt werden, die computerausführbare Anweisungen ausführt. In einigen Implementierungen kann das optische Signalhandhabungsteilverfahren von 7A von Block 602 in 6 erfolgen, wenn von dem ersten optischen Signal bestimmt wird, dass der zweite Knoten nicht der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist. Wie bei den Verfahren von 5 und 6 oben erläutert kann das Verfahren von 7A durch jeden Knoten in einem Datenverarbeitungssystem oder durch eine Teilmenge von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden, wie durch eine Teilmenge von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem, die in einem relativ längeren Ring oder Torus von optisch verbundenen Knoten eingeschlossen sind.
In dem Block 702A bestimmt die Schaltsteuerung 106 eine Anzahl von Knoten, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben. In einigen Implementierungen können die Daten von dem ersten optischen Signal eine Anzahl einschließen, die durch jeden Zwischenknoten erhöht wird, der Daten von dem ersten optischen Signal verarbeitet. Zum Beispiel kann jeder Knoten, der das erste optische Signal empfängt, das erste optische Signal in ein entsprechendes erstes elektrisches Signal umwandeln und Daten von dem ersten elektrischen Signal puffern, bevor ein Zählwert in den Daten erhöht wird und die Daten für das erste optische Signal zurück in ein optisches Signal zur Übertragung von dem Knoten umgewandelt werden. Der zweite Knoten in dem Block 702A kann dann die Anzahl von Knoten bestimmen, die zuvor das erste optische Signal von dem Zählwert empfangen haben.
In dem Block 704A wird bestimmt, ob die Anzahl von Knoten, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben, geringer als eine Schwellenanzahl von Knoten ist. Zum Beispiel kann der zweite Knoten die Anzahl von vorherigen Knoten, die in dem Block 702A bestimmt wurden, mit einer Schwellenanzahl von Knoten vergleichen, wie fünf vorherige Knoten. Die Schwellenanzahl von Knoten kann zum Beispiel auf einer durchschnittlichen oder erwarteten Anzahl von Knoten in dem Netzwerk 10 basieren, bevor eine Signalqualität oder Signalstärke unter einen gewünschten Pegel fällt. In Bezug auf das Beispiel von 1 könnte die Schwellenanzahl von Knoten sieben Knoten sein, sodass zu der Zeit, zu der das erste optische Signal den Zwischenknoten 100₈ erreicht, die Schwellenanzahl von sieben Knoten zuvor das erste optische Signal empfangen hat. Der Knoten 100₈ würde dann in dem Block 704A bestimmen, dass die Anzahl von Knoten, die zuvor das erste optische Signal empfangen, nicht geringer als die Schwellenanzahl von Knoten ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von vorherigen Knoten geringer als die Schwellenanzahl von Knoten in dem Block 704A ist, fährt das Verfahren von 7A mit dem Block 706 fort, um einen optischen Koppelpunktschalter oder einen Abschnitt davon des zweiten Knotens zu aktivieren, um ein oder mehrere nachfolgende optische Signale von dem zweiten Knoten zu einem dritten Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten. In Bezug auf den beispielhaften Abschnitt eines optischen Moduls in 3 kann Schaltsteuerung 106 den optischen Koppelpunktschalter 158₁ aktivieren oder erregen, indem elektrische Signale an den Multiplexer 194₁ für elektrische Signale gesendet werden, um einen oder mehrere Resonatoren 191₁ mit Strom zu versorgen und optische Signale, die auf dem optischen Weg 156₁ empfangen werden, auf den optischen Ausgangsweg 154₁ zu lenken.
In einigen Implementierungen kann die Schaltsteuerung 106 bestimmte elektrische Komponenten, die zum Verarbeiten von Daten von den optischen Signalen verwendet werden, die auf dem optischen Weg 156₁ empfangen werden, ausschalten oder abschalten. Zum Beispiel kann wie oben erwähnt ein ganzer Verstärker wie TIA 152₁ in 2 zusätzlich zu anderen Komponenten entlang des abgeschalteten elektrischen Wegs wie die SerDes-Schnittstelle 162₁ oder andere Schaltlogik entlang des elektrischen Wegs zu der Schaltsteuerung 106 ausgeschaltet werden. Dieses Ausschalten von elektrischen Komponenten kann normalerweise den Stromverbrauch des zweiten Knotens reduzieren.
Wenn in dem Block 704A bestimmt wird, dass die bestimmte Anzahl von Knoten, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben, nicht geringer als die Schwellenanzahl von Knoten ist, empfängt der zweite Knoten in dem Block 708 das eine oder die mehreren der nachfolgenden optischen Signale über das optische Modul 104. Das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale werden auf demselben optischen Eingangsweg wie das erste optische Signal empfangen.
In dem Block 710 werden das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale beim Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen umgewandelt. In dem beispielhaften Verfahren von 7A schließt das Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signale ein Umwandeln der optischen Signale in entsprechende elektrische Signale und ein Puffern der Daten von den Signalen ein. Das Verarbeiten durch den zweiten Knoten kann weiterhin zum Beispiel eine Fehlerkorrektur von Daten von dem einem oder den mehreren nachfolgenden optischen Signale einschließen. Solch eine Fehlerkorrektur kann unter Verwendung von Techniken wie einem Fehlerkorrekturcode (ECC) mit Paritätsdaten oder redundanten Daten, die in den Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen eingeschlossen sind, durchgeführt werden.
In dem Block 712 werden das eine oder die mehreren entsprechenden elektrischen Signale zurück in das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale mit einer größeren Signalstärke und fehlerkorrigierten Daten umgewandelt. In dieser Hinsicht kann die Schaltsteuerung 106 des zweiten Knotens korrigierte Daten oder die ursprünglichen Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signale an den Treiberverstärker 148₁ des elektrisch-optischen Wandlers 151₁ zur Umwandlung zurück in das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale unter Verwendung des Lasers 144₁ und der Modulatoren 146₁ senden.
In dem Block 714 überträgt der zweite Knoten das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale mit mindestens einer von einer höheren Signalstärke und korrigierten Daten von dem optischen Modul 104 zu dem dritten Knoten. Zusätzlich kann die Umgestaltung der optischen Signale in dem Block 712 andere Verbesserungen der Signale einschließen, wie ein Umformen oder Zeitanpassen. Diese Verbesserung der Signalstärke und/oder der Qualität der optischen Signale kann es ermöglichen, dass die optischen Signale durch mehr Knoten in dem Netzwerk 10 fortfahren, als es sonst ohne das Verarbeiten an dem zweiten Knoten möglich wäre.
Wie oben erwähnt kann das Verarbeiten an Zwischenknoten auf eine Bedarfsbasis im Gegensatz zu einem Durchführen eines solchen Verarbeitens an jedem Zwischenknoten beschränkt sein, um die Menge von angehäuften Verspätungen zu reduzieren, die durch ein solches Verarbeiten entstehen, wie durch ein Puffern der Daten und Serialisieren/Deserialisieren der Daten über SerDes-Schnittstellen an dem Knoten. Durch Verringern der Latenz in dem Netzwerk 10 ist es normalerweise möglich, die Anzahl von Knoten in dem Netzwerk 10 zu erhöhen und/oder weniger optische Verbindungen in dem Netzwerk 10 zu verwenden, da optische Signale in einem gegebenen Zeitraum durch mehr Zwischenknoten laufen können. Zusätzlich zu einem Reduzieren der Latenz zum Laufen von optischen Signale durch das Netzwerk 10 können die vorstehenden Verfahren auch den Strom an dem Knoten reduzieren, indem sie bestimmte elektrische Komponenten, die zum Verarbeiten von Daten von den geleiteten optischen Daten verwendet werden, vorübergehend ausschalten. Der Verbrauch von Verarbeitungs- und Speicherressourcen an dem Knoten wird auch reduziert, indem das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale nicht verarbeitet werden müssen.
Obwohl die Blöcke 702A bis 714 in 7 als unterschiedlich gezeigt sind, können sich einige der Vorgänge bei diesen Blöcken zeitlich überschneiden. Zum Beispiel kann sich die Umwandlung des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale mit einem Empfangen von zusätzlichen optischen Signalen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale und einem Umwandeln des einen oder der mehreren entsprechenden optischen Signale zurück in optische Signale überschneiden.
7B ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsverfahren gemäß einer Ausführungsform, das in einigen Implementierungen anstelle des optischen Signalhandhabungsverfahrens von 7A durchgeführt werden kann. Das optische Signalhandhabungsteilverfahren von 7B kann durch die Schaltsteuerung 106 durchgeführt werden, die computerausführbare Anweisungen ausführt. In einigen Implementierungen kann das optische Signalhandhabungsteilverfahren von 7B von Block 602 in 6 erfolgen, wenn von dem ersten optischen Signal bestimmt wird, dass der zweite Knoten nicht der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist. Wie bei den oben für 5 bis 7A erläuterten Verfahren kann das Verfahren von 7B durch jeden Knoten in einem Datenverarbeitungssystem oder durch eine Teilmenge von Knoten in einem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden.
Das optische Signalhandhabungsteilverfahren von 7B ähnelt dem optischen Signalhandhabungsteilverfahren von 7A, außer dass sich die Bestimmung und der Vergleich, der in den Blöcken 702B und 702B in 7B vorgenommen werden, von denen, die in den Blöcken 702A und 704A von 7A unterscheiden.
Wie in dem Block 702B von 7B gezeigt wird eine Signalstärke des ersten optischen Signals bestimmt. Die Signalstärke kann zum Beispiel unter der Verwendung eines Pegelverteilers eines optisch-elektrischen Signalwandlers des optischen Moduls 104 gemessen werden, das eine Angabe zu der Schaltsteuerung 106 der Signalstärke sendet. In anderen Implementierungen kann ein TIA-Verstärker eines optisch-elektrischen Signalwandlers (z. B. der TIA 152₁ in 2) eine Signalstärke angeben, wenn die Daten von dem ersten optischen Signal zu der Schaltsteuerung 106 gesendet werden.
In dem Block 704B wird bestimmt, ob die Signalstärke des ersten optischen Signals größer als eine Schwellensignalstärke ist. Zum Beispiel kann ein Wert, der eine Signalstärke darstellt, durch einen optisch-elektrischen Wandler bereitgestellt werden und mit einem Schwellenwert durch die Schaltsteuerung 106 verglichen werden. Wenn die Schaltsteuerung 106 in dem Block 704B bestimmt, dass die Signalstärke größer als die Schwellensignalstärke ist, fährt das Verfahren von 7B mit dem Block 706 fort, um einen optischen Koppelpunktschalter zu aktivieren und das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem zweiten Knoten zu leiten, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten, wie oben für 7A beschrieben.
Wenn die Schaltsteuerung 106 dagegen in dem Block 704B von 7B bestimmt, dass die Signalstärke des ersten optischen Signals nicht größer als die Schwellensignalstärke ist, fährt das Verfahren von 7B mit Blöcken 708 bis 714 fort, um Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, wie oben für 7A beschrieben.
In anderen Implementierungen können die optischen Signalhandhabungsteilverfahren von 7A und 7B kombiniert werden. Zum Beispiel können die Blöcke 704A und 704A in einigen Implementierungen kombiniert werden, sodass bestimmt wird, ob die Signalstärke des ersten optischen Signals größer als die Schwellensignalstärke in dem Block 704B von 7B ist, und wenn die Anzahl von Knoten, die zuvor die ersten optischen Signals empfangen haben, geringer als eine Schwellenanzahl von Knoten wie in dem Block 704A von 7A ist. In einem solchen Beispiel verarbeitet der zweite Knoten, wenn eine dieser Bedingungen nicht zutrifft, die Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen, um die optischen Signale mit einer größeren Signalstärke, verbesserten Signalqualität (z. B. Zeitanpassen oder Umformen) und/oder mit korrigierten Daten zu dem dritten Knoten umzugestalten.
8 ist ein Flussdiagramm für ein optisches Routing-Verfahren gemäß einer Ausführungsform. In einigen Implementierungen kann das Verfahren von 8 durch die Schaltsteuerung 106 oder Abschnitte davon, wie durch ein Bypass-Modul der Schaltsteuerung 106, durchgeführt werden. Das Verfahren von 8 kann zum Beispiel als ein Teilverfahren des Blocks 706 in 7A oder 7B beim Aktivieren eines optischen Koppelpunktschalters (oder eines Abschnitts davon) durchgeführt werden, um ein oder mehrere nachfolgende optische Signale von dem zweiten Knoten zu einem dritten Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten. Zusätzlich kann das Verfahren von 8 durch jeden Knoten in einem Datenverarbeitungssystem oder durch eine Teilmenge von Knoten in einem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden, wie bestimmten Knoten, die mehrere optische Eingangswege und mehrere optische Ausgangswege einschließen.
In dem Block 802 in dem beispielhaften Verfahren von 8 identifiziert die Schaltsteuerung 106 eine Adresse von dem elektrischen Signal entsprechend des ersten optischen Signals. Die Adresse kann einem Knoten im Netzwerk 10 oder einer Gruppe von Knoten im Netzwerk 10 entsprechen, die über einen bestimmten optischen Ausgangsweg des optischen Moduls 104 zugänglich sind.
In einigen Implementierungen kann die Schaltsteuerung 106 auf eine Adresse von Daten, die in einem Puffer für das erste Signal gespeichert sind, zum Beispiel unter Verwendung einer Deep-Packet-Inspektion, zugreifen oder sie identifizieren. In einigen Implementierungen kann eine Ortsadresse durch eine Flag angegeben werden oder eine bestimmte Position einnehmen, wie in einem Header eines Datenpakets. Die Daten von dem optischen Signal können auch angeben, ob es sich um ein anfängliches optisches Signal oder ein Datenwegbefehlssignal für eine nachfolgende Reihe von miteinander verbundenen optischen Signalen handelt, die auf dem optischen Eingangsweg zu empfangen sind, wie einem der optischen Eingangswege 114A von 4.
In dem Block 804 bestimmt die Schaltsteuerung 106 einen optischen Koppelpunktschalter, um ihn von einer Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern, die mit dem optischen Eingangsweg für das anfängliche Signal verbunden sind, basierend auf der identifizierten Adresse zu aktivieren. In einigen Implementierungen kann ein Adressierungsschema von Netzwerk 10 Informationen liefern, die mit einem bestimmten optischen Ausgangsweg korrelieren, der verwendet werden soll, um den oder die Knoten zu erreichen, die der identifizierten Adresse entsprechen. Zum Beispiel kann die Schaltsteuerung 106 eine Nachschlagetabelle verwenden, um die identifizierte Adresse mit einem optischen Koppelpunktschalter des optischen Moduls 104 in Bezug zu setzen.
In dem Block 806 aktiviert die Schaltsteuerung 106 die bestimmten optischen Koppelpunktschalter, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem einen oder den mehreren Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten. Wie oben erläutert kann das Verarbeiten von Daten zum Beispiel mindestens eines von einem Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in entsprechende elektrische Signale, einem Puffern von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen und einem Fehlerkorrigieren von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen einschließen. Zusätzlich zum Aktivieren des optischen Wegs über den optischen Koppelpunktschalter kann die Schaltsteuerung 106 auch bestimmte elektrische Komponenten in dem Block 806 für einen elektrischen Weg in dem Knoten 100 deaktivieren oder ausschalten, um Strom zu sparen, während die optischen Signale aus dem Knoten 100 geleitet werden, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten.
In dem Beispiel von 2 kann die Schaltsteuerung 106 einen optischen Koppelpunktschalter 158₁ über den Hochgeschwindigkeitssiliziuminterposer 130B, die Verbindung 176₁ und das Schaltmodul 164₁ aktivieren. Wie vorstehend erläutert können einige Implementierungen nur bestimmte Resonatoren in dem optischen Koppelpunktschalter aktivieren oder erregen, um so wahlweise optische Signale eines bestimmten Lichtkanals oder einer bestimmten Lichtfrequenz zu leiten.
In dem Block 808 schaltet die Schaltsteuerung 106 den aktivierten optischen Koppelpunktschalter aus, um den optischen Eingangsweg von dem optischen Ausgangsweg nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder als Reaktion auf ein Empfangen eines endgültigen optischen Signals auf dem optischen Eingangsweg zu trennen. In einigen Implementierungen kann ein optisch-elektrischer Wandler (z. B. der optisch-elektrische Wandler 153₁ in 2) auf dem optischen Eingangsweg ein optisches Signal, das auf dem optischen Eingangsweg empfangen wird, periodisch in ein elektrisches Signal umwandeln, um zu diagnostizieren oder zu beobachten, ob die Reihen des einen oder der mehreren optischen Signale beendet worden sind, oder um zu bestimmen, ob die Signalstärke oder -qualität unter einen Schwellenwert gefallen ist, um ein Zeitanpassen, Umformen, Verstärken oder Fehlerkorrigieren der verbliebenen optischen Signale zur erneuten Übertragung von dem Knoten 100 vorzunehmen.
Wie oben erläutert kann das erste optische Signal eine Angabe dazu bereitstellen, wie lange der optische Koppelpunktschalter aktiviert bleiben sollte, was auf einer Größe der Daten, die durch die optischen Signale übertragen werden, basieren kann. In anderen Fällen kann eine Abschlussbestätigung von dem Zielortknoten auf einem separaten optischen Weg gesendet werden, aber durch dieselben Knoten geleitet werden (d. h. auf einem Rückweg), um schnell optische Koppelpunktschalter anzugeben, die deaktiviert werden können. In noch anderen Fällen kann während der periodischen Beobachtung der optischen Signale ein Endebefehl empfangen werden, der bewirkt, dass die Schaltsteuerung 106 den optischen Koppelpunktschalter deaktiviert und beliebige elektrische Komponenten aktiviert oder mit Strom versorgt werden, die während des optischen Routings über den Koppelpunktschalter möglicherweise ausgeschaltet worden sind.
9 ist ein Flussdiagramm für ein optisches Signalhandhabungsverfahren eines Datenverarbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren von 9 kann durch Knoten in einem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden, das dazu eingerichtet ist, Daten zu verarbeiten, wie das Datenverarbeitungssystem, das in 1 gezeigt und oben beschrieben ist. Wie oben in Bezug auf 5 bis 8 erläutert kann das Verfahren von 9 durch eine Teilmenge von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem durchgeführt werden, wie durch eine Teilmenge von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem, die in einem relativ längeren Ring oder Torus von optisch verbundenen Knoten eingeschlossen sind.
In dem Block 902 wird ein erstes optisches Signal von einem ersten Knoten in dem Datenverarbeitungssystem an einen zweiten Knoten in dem Datenverarbeitungssystem übertragen. Das erste optische Signal kann ein anfängliches optisches Signal für eine Reihe von miteinander verbundenen optischen Signalen sein, um Daten von einem ersten oder Initiatorknoten in dem Datenverarbeitungssystem zu einem dritten oder Zielortknoten in dem Datenverarbeitungssystem zu übertragen.
In dem Block 904 wird das erste optische Signal in ein elektrisches Signal an dem zweiten Knoten umgewandelt. Die Umwandlung kann durch einen optisch-elektrischen Wandler (z. B. den optisch-elektrischen Wandler 153₁ in 2) durchgeführt werden.
In dem Block 906 wird das elektrische Signal an dem zweiten Knoten ausgewertet. In einigen Implementierungen kann die Auswertung zum Beispiel ein Puffern von Daten von dem ersten optischen Signal in einem Speicher des zweiten Knotens und ein Durchführen einer Inspektion oder Analyse der gepufferten Daten wie eine Deep-Packet-Inspektion einschließen, um einen Ort für das erste optische Signal zu bestimmen und ob das erste optische Signal ein anfängliches optisches Signal in einer Reihe von miteinander verbundenen optischen Signalen ist.
In dem Block 908 bestimmt der zweite Knoten basierend auf einer Auswertung des elektrischen Signals in dem Block 906, ob ein oder mehrere nachfolgende optische Signale, die von dem ersten Knoten zu einem dritten Knoten übertragen werden, zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten. Wie oben erläutert kann der zweite Knoten eine Adresse von dem ersten optischen Signal identifizieren, wobei der dritte Knoten oder eine Gruppe von Knoten einschließlich des dritten Knotens als der Ort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale angegeben wird. In einem solchen Beispiel bestimmt der zweite Knoten, das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem dritten Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten. Das Routing des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale kann durch Aktivieren eines optischen Koppelpunktschalters in dem optischen Modul des zweiten Knotens durchgeführt werden, um das eine oder die mehreren optischen Signale, die über einen optischen Eingangsweg empfangen werden, auf einem optischer Ausgangsweg zu dem dritten Knoten zu lenken, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten.
In anderen Fällen kann der zweite Knoten bestimmen, dass er der Zielortknoten ist, und infolgedessen Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten verarbeiten. Die verarbeiteten Daten können durch eine Steuerung oder einen Prozessor des zweiten Knotens verwendet werden oder in einem Speicher des zweiten Knotens gespeichert werden.
In noch anderen Fällen kann der zweite Knoten bestimmen, dass Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signale verarbeitet werden sollten, bevor die entsprechenden elektrischen Signale zurück in das eine oder die mehreren optischen Signale mit einer größeren Signalstärke, einer verbesserten Signalqualität und/oder mit fehlerkorrigierten Daten umgewandelt werden.
Aufgrund der Fähigkeit des zweiten Knotens, das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu leiten, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten, ist es möglich, dass ein Datenverarbeitungssystem mehr Knoten aufweist und/oder eine geringere Anzahl von optischen Verbindungen zwischen den Knoten aufgrund der schnelleren Laufgeschwindigkeit durch transparente Zwischenknoten in dem Netzwerk besser zu verwenden, die Daten von den optischen Signalen nicht verarbeiten. Der gesamte Stromverbrauch des Systems kann auch reduziert werden, indem bestimmte elektrische Komponenten ausgeschaltet werden, die nicht benötigt werden, während das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale optisch geleitet werden, ohne Daten von den optischen Signalen an dem Zwischenknoten zu verarbeiten. Verarbeitungs- und Speicherressourcen werden auch an den transparenten Zwischenknoten erhalten. Zusätzlich kann die wahlweise Fähigkeit von Zwischenknoten, Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, ermöglichen, dass die optischen Signale durch mehr Knoten in dem Datenverarbeitungssystem fortfahren, bevor sie ihren Zielort erreichen.
Weitere Ausführungsformen
Für Durchschnittsfachleute versteht sich, dass die verschiedenen veranschaulichenden Logikblöcke, Module, und Prozesse, Komponenten, Verfahren und Algorithmen, die in Verbindung mit den hierin beschriebenen Beispielen offenbart werden, als elektronische Hardware, Computersoftware oder Kombinationen von beiden implementiert werden können. Darüber hinaus können die vorgenannten Prozesse auf einem computerlesbaren Medium verkörpert sein, das einen Prozessor oder eine Steuerung veranlasst, bestimmte Funktionen auszuführen oder zu erfüllen.
Um diese Austauschbarkeit von Hardware und Software klar zu veranschaulichen, wurden vorstehend verschiedene veranschaulichende Komponenten, Blöcke und Module im Allgemeinen hinsichtlich ihrer Funktionalität beschrieben. Ob eine derartige Funktionalität als Hardware oder Software implementiert ist, hängt von der spezifischen Anwendung und Designeinschränkungen ab, denen das Gesamtsystem unterliegt. Durchschnittsfachleute können die beschriebene Funktionalität für jede spezielle Anwendung auf unterschiedliche Weise implementieren, aber solche Implementierungsentscheidungen sollten nicht so interpretiert werden, als dass sie eine Abweichung vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung bewirkten.
Die verschiedenen veranschaulichenden Logikblöcke, Einheiten und Module, die in Verbindung mit den hierin offenbarten Beispielen beschrieben werden, können mit einem Prozessor oder einer Steuerung, wie einer CPU, einer MPU, einer MCU oder einem DSP, implementiert oder ausgeführt werden und können z. B. ein FPGA, einen ASIC oder eine andere programmierbare logische Vorrichtung, diskrete Gate- oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten oder eine beliebige Kombination davon einschließen, die zur Ausführung der hierin beschriebenen Funktionen konstruiert ist. Ein Prozessor oder eine Steuerung kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen, wie eine Kombination aus einem DSP und einem MPU, einer Vielzahl von MPUs, einem oder mehreren MPUs in Verbindung mit einem DSP-Kern oder einer beliebigen anderen derartigen Einrichtung, implementiert sein. In einigen Implementierungen kann die Steuerung oder der Prozessor mindestens einen Teil eines SoCs bilden.
Die Aktivitäten eines Verfahrens oder eines Prozesses, die in Verbindung mit den hier offenbarten Beispielen beschrieben werden, können direkt in Hardware, in einem Softwaremodul, das von einem Prozessor oder einem Controller ausgeführt wird, oder in einer Kombination aus Hardware und Software umgesetzt sein. Die Schritte des Verfahrens oder des Algorithmus können auch in einer von den in den Beispielen angegebenen Schritten abweichenden Reihenfolge ausgeführt werden. Ein Softwaremodul kann sich in einem RAM-Speicher, Flash-Speicher, ROM-Speicher, EPROM-Speicher, EEPROM-Speicher, anderen Arten von Festkörperspeichern, Registern, einer auf einer Festplatte, einem Wechselmedium, einem optischen Medium oder jeder anderen Form von Speichermedien befinden, die in der Technik bekannt sind. Ein beispielhaftes Speichermedium ist mit einem Prozessor oder einer Steuerung gekoppelt, sodass der Prozessor oder die Steuerung Informationen vom Speichermedium lesen und Informationen auf das Speichermedium schreiben kann. Alternativ dazu kann das Speichermedium integraler Bestandteil des Prozessors oder der Steuerung sein.
Die vorstehende Beschreibung der offenbarten Ausführungsbeispiele wird bereitgestellt, um es einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung herzustellen oder zu verwenden. Verschiedene Modifikationen an diesen Beispielen werden Durchschnittsfachleuten ohne Weiteres ersichtlich sein, und die hier offenbarten Prinzipien können auf andere Beispiele angewandt werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht nur als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 16024723 [0008]
US 16/024723 [0043]

Claims

Knoten, aufweisend: ein optisches Modul, das dazu eingerichtet ist zum Empfangen optischer Signale von mindestens einem anderen Knoten in einem Netzwerk, wobei das optische Modul einen optisch-elektrischen Wandler einschließt, der eingerichtet ist zum Umwandeln optischer Signale, die durch das optische Modul empfangen werden, in elektrische Signale; und eine Schaltsteuerung, die eingerichtet ist zum: Empfangen eines elektrischen Signals von dem optisch-elektrischen Wandler für ein erstes optisches Signal, das durch das optische Modul empfangen wird und durch den optisch-elektrischen Wandler umgewandelt wird; und anhand des elektrischen Signals, das von dem optisch-elektrischen Wandler empfangen wird, Bestimmen, ob Daten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen mindestens eines von einem Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale, Puffern von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen und Fehlerkorrigieren von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen einschließt.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltsteuerung weiterhin eingerichtet ist zum: Bestimmen einer Anzahl von anderen Knoten in dem Netzwerk, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben; Vergleichen der bestimmten Anzahl von anderen Knoten mit einer Schwellenanzahl von Knoten; und basierend auf dem Vergleich der bestimmten Anzahl von anderen Knoten mit der Schwellenanzahl von Knoten, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltsteuerung weiterhin eingerichtet ist zum: Bestimmen einer Signalstärke des ersten optischen Signals; Vergleichen der bestimmten Signalstärke mit einer Schwellensignalstärke; und basierend auf dem Vergleich der bestimmten Signalstärke mit der Schwellensignalstärke, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltsteuerung als Reaktion auf ein Bestimmen, Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin eingerichtet ist zum: Empfangen des einen oder der mehreren entsprechenden elektrischen Signale von dem optisch-elektrischen Wandler; und Steuern des optischen Moduls zum: Zurückumwandeln des einen oder der mehreren entsprechenden elektrischen Signale in das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale mit einer größeren Signalstärke; und Übertragen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale mit der größeren Signalstärke aus dem Knoten zu einem anderen Knoten in dem Netzwerk.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltsteuerung beim Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin eingerichtet ist zum: anhand des elektrischen Signals, das von dem optisch-elektrischen Wandler empfangen wird, Bestimmen, ob der Knoten ein Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist; und als Reaktion auf ein Bestimmen, dass der Knoten der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist, Empfangen von einem oder mehreren entsprechenden elektrischen Signalen von dem optisch-elektrischen Wandler zum Verarbeiten durch die Schaltsteuerung.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltsteuerung als Reaktion auf ein Bestimmen, das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin eingerichtet ist zum: Aktivieren eines optischen Koppelpunktschalters des optischen Moduls, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Knoten gemäß Anspruch 7, wobei die Schaltsteuerung weiterhin eingerichtet ist zum: Deaktivieren des aktivierten optischen Koppelpunktschalters, um einen optischen Eingangsweg von einem optischen Ausgangsweg nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu trennen, als Reaktion auf eine Abschlussbestätigung von einem Zielortknoten in dem Netzwerk oder als Reaktion auf ein Erfassen eines endgültigen optischen Signals, das auf dem optischen Eingangsweg empfangen wird.
Knoten gemäß Anspruch 1, wobei das optische Modul eine Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern einschließt, die eingerichtet sind zum selektiven Leiten optischer Signale, die durch das optische Modul empfangen werden, aus dem Knoten zu jeweiligen Knoten in dem Netzwerk, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten, und wobei die Schaltsteuerung weiterhin eingerichtet ist zum: Identifizieren einer Adresse von dem elektrischen Signal, das von dem optisch-elektrischen Wandler empfangen wird, entsprechend eines oder mehrerer anderer Knoten in dem Netzwerk; Bestimmen eines optischen Koppelpunktschalters der Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale basierend auf der identifizierten Adresse zu aktivieren; und Aktivieren des bestimmten optischen Koppelpunktschalters, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem einen oder den mehreren anderen Knoten in dem Netzwerk zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Datenverarbeitungssystem, aufweisend: eine Vielzahl von Knoten, die zum Verarbeiten von Daten eingerichtet sind; und optische Verbindungen zwischen Knoten der Vielzahl von Knoten, wobei die optischen Verbindungen zum Übertragen von optischen Signalen zwischen den Knoten eingerichtet sind; und wobei jeder Knoten der Vielzahl von Knoten eingerichtet ist, basierend auf einem ersten optischen Signal, das durch den Knoten empfangen wird, zum Bestimmen, ob Daten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei das Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen mindestens eines von einem Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale, Puffern von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen und Fehlerkorrigieren von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen einschließt.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei mindestens einige der Vielzahl von Knoten weiterhin eingerichtet sind zum: basierend auf mindestens einer von einer Signalstärke des ersten optischen Signals und einer Anzahl von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei mindestens einige der Vielzahl von Knoten als Reaktion auf ein Bestimmen, Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin eingerichtet sind zum: Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale; Zurückumwandeln des einen oder der mehreren entsprechenden elektrischen Signale in das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale mit einer größeren Signalstärke; und Übertragen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale mit der größeren Signalstärke aus dem Knoten zu einem anderen Knoten der Vielzahl von Knoten.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei mindestens einige der Vielzahl von Knoten beim Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, jeweils weiterhin eingerichtet sind zum: anhand des ersten optischen Signals, Bestimmen, ob der Knoten ein Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist; und als Reaktion auf ein Bestimmen, dass der Knoten der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist, Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale zum Verarbeiten durch den Knoten.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei mindestens einige der Vielzahl von Knoten als Reaktion auf ein Bestimmen, das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signalen aus dem Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, jeweils weiterhin eingerichtet sind zum: Aktivieren eines optischen Koppelpunktschalters des Knoten, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 15, wobei die mindestens einigen der Vielzahl von Knoten weiterhin eingerichtet sind zum: Deaktivieren des aktivierten optischen Koppelpunktschalters, um einen optischen Eingangsweg von einem optischen Ausgangsweg nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu trennen, als Reaktion auf eine Abschlussbestätigung von einem Zielortknoten oder als Reaktion auf ein Erfassen eines endgültigen optischen Signals, das auf dem optischen Eingangsweg empfangen wird.
Datenverarbeitungssystem gemäß Anspruch 10, wobei mindestens einige der Vielzahl von Knoten eine Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern einschließen, die eingerichtet sind zum selektiven Leiten optischer Signale, die durch den Knoten empfangen werden, aus dem Knoten zu jeweiligen Knoten in dem Netzwerk, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten, und wobei die mindestens einigen der Vielzahl von Knoten weiterhin eingerichtet ist zum: Identifizieren einer Adresse von dem ersten optischen Signal entsprechend eines oder mehrerer anderer Knoten in dem Netzwerk; Bestimmen eines optischen Koppelpunktschalters der Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale basierend auf der identifizierten Adresse zu aktivieren; und Aktivieren des bestimmten optischen Koppelpunktschalters, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem einen oder den mehreren anderen Knoten in dem Netzwerk zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Verfahren zum Betreiben eines Knotens, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines ersten optischen Signals; Umwandeln des ersten optischen Signals in ein elektrisches Signal; und anhand des elektrischen Signals, Bestimmen, ob Daten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen mindestens eines von einem Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale, Puffern von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen und Fehlerkorrigieren von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin aufweisend: Bestimmen einer Anzahl von anderen Knoten, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben; Vergleichen der bestimmten Anzahl von anderen Knoten mit einer Schwellenanzahl von Knoten; und basierend auf dem Vergleich der bestimmten Anzahl von anderen Knoten mit der Schwellenanzahl von Knoten, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin aufweisend: Bestimmen einer Signalstärke des ersten optischen Signals; Vergleichen der bestimmten Signalstärke mit einer Schwellensignalstärke; und basierend auf dem Vergleich der bestimmten Signalstärke mit der Schwellensignalstärke, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Verfahren als Reaktion auf ein Bestimmen, Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin aufweist: Empfangen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale; Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale; Zurückumwandeln des einen oder der mehreren entsprechenden elektrischen Signale in das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale mit einer größeren Signalstärke; und Übertragen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale mit der größeren Signalstärke aus dem Knoten zu einem anderen Knoten.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Verfahren beim Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin aufweist: anhand des elektrischen Signals, Bestimmen, ob der Knoten ein Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist; und als Reaktion auf ein Bestimmen, dass der Knoten der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist: Empfangen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale; und Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale zum Verarbeiten durch den Knoten.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Verfahren als Reaktion auf ein Bestimmen, das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin aufweist: Aktivieren eines optischen Koppelpunktschalters des Knoten, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale aus dem Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Verfahren gemäß Anspruch 24, weiterhin aufweisend Deaktivieren des aktivierten optischen Koppelpunktschalters, um einen optischen Eingangsweg von einem optischen Ausgangsweg nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu trennen, als Reaktion auf eine Abschlussbestätigung von einem Zielortknoten oder als Reaktion auf ein Erfassen eines endgültigen optischen Signals, das auf dem optischen Eingangsweg empfangen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei der Knoten eine Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern einschließt, die dazu eingerichtet sind, optische Signale, die durch den Knoten empfangen werden, wahlweise aus dem Knoten zu jeweiligen Knoten zu leiten, ohne Daten von den optischen Signalen zu verarbeiten, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Identifizieren einer Adresse von dem elektrischen Signal entsprechend eines oder mehrerer anderer Knoten; Bestimmen eines optischen Koppelpunktschalters der Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale basierend auf der identifizierten Adresse zu aktivieren; und Aktivieren des bestimmten optischen Koppelpunktschalters, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem einen oder den mehreren anderen Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten.
Verfahren zum Betreiben eines Datenverarbeitungssystems, wobei das Verfahren aufweist: Übertragen eines ersten optischen Signals von einem ersten Knoten in dem Datenverarbeitungssystem zu einem zweiten Knoten in dem Datenverarbeitungssystem; Umwandeln des ersten optischen Signals in ein elektrisches Signal an dem zweiten Knoten; Auswerten des elektrischen Signals an dem zweiten Knoten; und basierend auf der Auswertung des elektrischen Signals, Bestimmen, ob Daten an dem zweiten Knoten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen, die von dem ersten Knoten an den zweiten Knoten übertragen werden, zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu einem dritten Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Verarbeiten von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten mindestens eines von einem Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale an dem zweiten Knoten, Puffern von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen und Fehlerkorrigieren von Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten einschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 27, weiterhin aufweisend: Bestimmen einer Anzahl von Knoten in dem Datenverarbeitungssystem, die zuvor das erste optische Signal empfangen haben, durch den zweiten Knoten; Vergleichen der bestimmten Anzahl von Knoten mit einer Schwellenanzahl von Knoten; und basierend auf dem Vergleich der bestimmten Anzahl von Knoten mit der Schwellenanzahl von Knoten, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten sind.
Verfahren gemäß Anspruch 27, weiterhin aufweisend: Bestimmen einer Signalstärke des ersten optischen Signals durch den zweiten Knoten; Vergleichen der bestimmten Signalstärke mit einer Schwellensignalstärke; und basierend auf dem Vergleich der bestimmten Signalstärke mit der Schwellensignalstärke, Bestimmen, ob Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten sind.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Verfahren als Reaktion auf ein Bestimmen, Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten, weiterhin aufweist: Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale an dem zweiten Knoten; Zurückumwandeln des einen oder der mehreren entsprechenden elektrischen Signale in das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale mit einer größeren Signalstärke an dem zweiten Knoten; und Übertragen des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale mit der größeren Signalstärke von dem zweiten Knoten zu dem dritten Knoten.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Verfahren beim Bestimmen, ob Daten von einem oder mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten sind oder das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem dritten Knoten zu leiten sind, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen zu verarbeiten, weiterhin aufweist: anhand des ersten optischen Signals Bestimmen, ob der zweite Knoten ein Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist; und als Reaktion auf ein Bestimmen, dass der zweite Knoten der Zielort für das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale ist, Umwandeln des einen oder der mehreren nachfolgenden optischen Signale in ein oder mehrere entsprechende elektrische Signale an dem zweiten Knoten.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Verfahren als Reaktion auf ein Bestimmen, das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale von dem Knoten zu dem dritten Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren entsprechenden elektrischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten, weiterhin aufweist: Aktivieren eines optischen Koppelpunktschalters des zweiten Knotens, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale von dem zweiten Knoten zu dem dritten Knoten zu leiten, ohne das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten.
Verfahren gemäß Anspruch 33, weiterhin aufweisend Deaktivieren des aktivierten optischen Koppelpunktschalters, um einen optischen Eingangsweg von einem optischen Ausgangsweg an dem zweiten Knoten nach einer vorbestimmten Zeitdauer zu trennen, als Reaktion auf eine Abschlussbestätigung von einem Zielortknoten oder als Reaktion auf ein Erfassen eines endgültigen optischen Signals, das auf dem optischen Eingangsweg empfangen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei der zweite Knoten eine Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern einschließt, die dazu eingerichtet sind, optische Signale, die durch den zweiten Knoten empfangen werden, wahlweise zu jeweiligen Knoten in dem Datenverarbeitungssystem zu leiten, ohne Daten von den empfangenen optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Identifizieren einer Adresse von dem ersten optischen Signal entsprechend des einen oder der mehreren anderen Knoten in dem Datenverarbeitungssystem einschließlich des dritten Knotens an dem zweiten Knoten; Bestimmen eines optischen Koppelpunktschalters der Vielzahl von optischen Koppelpunktschaltern des zweiten Knotens, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale basierend auf der identifizierten Adresse zu aktivieren; und Aktivieren des bestimmten optischen Koppelpunktschalters, um das eine oder die mehreren nachfolgenden optischen Signale zu dem dritten Knoten zu leiten, ohne Daten von dem einen oder den mehreren nachfolgenden optischen Signalen an dem zweiten Knoten zu verarbeiten.