JP2011520379A - 光学式多態性コンピュータシステム - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態はノード間でブロードキャストするための高帯域で低遅延の光ファブリックに向けられている。一実施形態において光ファブリックは、ブロードキャストノードに光学式に結合されかつ１つ又は複数のブロードキャスト受信ノードに光学式に結合された光通信経路（５０８）を有する。光ファブリックはまた、光通信経路に光学式に結合されかつブロードキャストノードによって生成された光信号を光通信経路上にブロードキャストするように構成された第１光要素（６１６、６１７）と、光通信経路に光学式に結合されかつ１つ又は複数の受信ノードそれぞれにブロードキャスト光信号の一部の進路を向けるように構成された１つ又は複数の光要素（６１２−６１５）とを有する。
【選択図】図４

Description

本実施形態はコンピュータシステムに関し、具体的には光ファブリックに関する。

ブレードシステムは、サーバブレード又はブレードとして知られる、サーバシャーシが収容する複数のモジュール式の電子回路基板である。サーバシャーシ又はブレードエンクロージャは複数のブレードを保持することが可能であり、電力、冷却、ネットワーキング、多様な相互接続および管理などのサービスを提供する。各ブレードは２つ以上のプロセッサ、メモリ、集中ネットワーク制御装置および他の入／出力ポートで構成することができ、各ブレードはまたローカルドライブを備えて構成されてよく、ネットワーク接続ストレージ、ファイバーチャンネル又はｉＳＣＳＩストレージ・エリア・ネットワークなどによって拡充されるストレージプールに接続することができる。

図１は、ブレードエンクロージャ又はシャーシ１１０の中に設置された８つのブレード１０２−１０９で構成されたブレードシステム１００を示す。ブレード間に入／出力の連結性を与えるスイッチファブリック１１２および１１４の一方又はその両方に各ブレードを電気的に結合することができる。しかしながらスイッチファブリックは典型的にはコヒーレントメモリトラフィックをサポートしない。例えばブレードシステムなどのマルチプロセッサシステムに同時に同一セットのデータを処理する必要がある２つ以上のプロセッサが存在する場合がある。プロセッサがどれもデータの更新をしないならば、プロセッサはデータを無制限に共有することが可能である。その一方で１つのプロセッサがデータを更新するとすぐに他のプロセッサは無効なデータ上で作動することになるであろう。結果として、データはメモリパーティションに記憶され、一度に１つのブレードによって処理するように制限されることが多い。これによりコンピュータ、メモリ、ストレージおよび入／出力など様々なかつ特定の能力を備えたブレードを開発し、顧客の特定のニーズおよび用途を満たすためにそれらを一緒につなぐことが難しくなる。最近では、ブレードシステムはブレード間およびブレードシステム間に配置されたコヒーレントメモリスイッチを有して開発されている。しかしながら必要な帯域がこれらのコヒーレントスイッチのコストを大きく増加させ、ブレードシステムを相互接続するのに必要なケーブルは大型で扱いにくい。これらのスイッチによってブレードシステム間で多段ホップの遅延を生じ、ケーブル管理の問題によって二分割帯域が低下する恐れがあり、これは性能に影響を与える。望まれるのは、物理的に近接する任意のブレードのグループにわたって高速で高帯域かつ低遅延の通信を実現するブレードシステムである。

本発明の実施形態は、ノード間でブロードキャストするための高帯域で低遅延の光ファブリックに向けられている。一実施形態において光ファブリックは、ブロードキャストノードに光学式に結合されかつ１つ又は複数のブロードキャスト受信ノードに光学式に結合された光通信経路を有する。光ファブリックはまた、光通信経路に光学式に結合されかつブロードキャストノードによって生成された光信号を光通信経路上にブロードキャストするように構成された第１の光要素と、光通信経路に光学式に結合されかつ１つ又は複数の受信ノードそれぞれにブロードキャスト光信号の一部の進路を向けるように構成された１つ又は複数の光要素とを有する。

ブレードエンクロージャ内に設置された８つのブレードで構成されたブレードシステムを示す図である。 本発明の実施形態によるサーバブレードが外されたブレードシステムの等角図である。 本発明の実施形態によって構成された受信装置の概略図である。 本発明の実施形態によって構成された駆動装置の概略図である。 本発明の実施形態によって構成された多態性コンピュータシステムの概略図である。 本発明の実施形態によって構成された２つの光ファブリックに関する第１の光ファブリックのトポロジを示す図である。 本発明の実施形態によって構成された光インターフェースの側部平面図である。 本発明の実施形態によって構成された、図６Ａに示される光インターフェースの等角図である。 本発明の実施形態による、２つの隣接する光インターフェースの間に配置された図６に示される光インターフェースの等角図である。 本発明の実施形態によって構成された２つの光ファブリックに関する第２の光ファブリックのトポロジを示す図である。 本発明の実施形態によって構成された２つの光ファブリックに関する第３の光ファブリックのトポロジを示す図である。

本発明の実施形態は、１つ又は複数のブレードシステムのサーバブレード間で光信号をブロードキャストするための高帯域で低遅延の光ファブリックを対象としている。光ファブリックの実施形態は、唯一の故障の箇所であろう中央スイッチチップを全く含まない。光ファブリックの実施形態によって、異種のブレードの使用が可能になり、多態性コンピュータシステムを形成する目的で２つ以上のブレードシステムのブレード同士をシームレスに光学式に相互接続することによってほとんどのコンピュータ機構に本来備わっているシャーシ境界をなくすことができる。また光ファブリックの実施形態によってブレードをいくつでも同時にブロードキャストすることが可能になる。

本発明のシステムの実施形態をサーバブレードおよびブレードシステムを参照して以下に詳細に記載する。しかしながら本発明の実施形態は、これに限定されることを意図していない。当業者は、本発明の光ファブリックの実施形態を使用して多くの異なる種類のコンピュータシステムのノード間の光通信を実現することができることをすぐに理解するであろう。ノードはプロセッサ、メモリ、マルチコア処理ユニット内のコア、回路基板、サーバブレード、外部ネットワーク接続あるいは任意の他のデータ処理、記憶又は伝達装置であってよい。

また構成要素のいくつかの異なる図を参照して本発明のシステムの実施形態を以下に詳細に記載する。読み手がこれらの図を統合して関連させるのを助けるために、読み手が１つの図面中の１つの構成要素の図が他の図面における同一の構成要素又は異なる構成要素の図にどのように関連しているかを判断することができるように、いくつかの図面はデカルト座標系を含んでいる。

図２は、本発明の実施形態による８つのサーバブレード２０２−２０９、光ファブリック２１０およびスイッチファブリック２１２を有するブレードシステム２００の等角図を示す。７つのブレード２０２−２０７と２０９は光ファブリック２１０およびスイッチファブリック２１２に接続されている。ブレード２０８はブレードシステム２００から分離され、標準メザニンカードの通信ポート２１６および光メザニンカード２２０の光通信ポート２１８を見せるためにｚ軸を中心に約９０°回転されている。標準メザニンカードは、ブレード２０８とスイッチファブリック２１２の間に標準的電気通信を形成するように構成することができる。光メザニンカード２２０は、光通信ポート２１８を備える光要素の配置を見せるために拡大されブレード２０８から外されている。光メザニンカード２２０によってブレード２０８が光ファブリック２１０と光通信することが可能になる。光要素は、文字「Ｒ」によって表される光受信装置の列の端部に配置された文字「Ｄ」によって表される１つの光駆動装置２２２を有する。ブレード２０８は、駆動装置２２２を利用して光ファブリック２１０に光信号を送信し、該光ファブリックが他のブレード２０２−２０７および２０９にこの光信号をブロードキャストする。各光受信装置は特定のブレードに対応しており、対応するブレードから光ファブリック２１０全体にブロードキャストされた光信号を受信するためにブレード２０８によって利用される。例えばブレード２０８は、ブレード２０２によって全てのブレード２０３−２０９にブロードキャストされた光信号を受信するのに受信装置即ち光受信装置２２４を利用し、ブレード２０７によって全てのブレード２０２−２０６、２０８および２０９にブロードキャストされた光信号を受信するのに受信装置即ち受信装置２２６を利用する。

各ブレードは、光ファブリック上の光信号を全ての他のブレードに対してブロードキャストすることができる。光信号を受信するブレードは「受信サーバブレード」又は「受信ブレード」と呼ばれ、光信号をブロードキャストするブレードは「ブロードキャストサーバブレード」又は「ブロードキャストブレード」と呼ばれる。用語「ブロードキャストブレード」および「受信ブレード」は相対的な用語である。例えばある時点では、第１ブレードがブレードキャストブレードであり、第２ブレードが第１ブレードによってブロードキャストされた光信号の受信ブレードである場合がある。その後に第２ブレードがブロードキャストブレードであり、第１ブレードが第２ブレードによってブロードキャストされた光信号の受信ブレードである可能性がある。

ブロードキャストブレードは、ヘッダーを有するパケットの形態で光ファブリック全体に光信号をブロードキャストすることができる。各ヘッダーは、光信号によって搬送されるデータの宛先として特定の受信ブレードを特定する。光ファブリックと光学式に通信する全てのブレードが光信号を受信する。しかしながら各パケットのヘッダーが特定の受信ブレードをデータの宛先として特定することから、ヘッダーによって特定された受信ブレードのみが実際に光信号を受信しこれに対して作動する。ヘッダーによって特定されない他の受信ブレードは光信号を廃棄する。

また光ファブリック２１０によってブロードキャストブレードが１つのパケットを複数の受信ブレードに送信することが可能になり、正に機能的なブロードキャスト力が実現する。これは特定のキャッシュコヒーレンスプロトコルに有効である。それはまた、異なる受信ブレードを対象とした複数のパケットを１つのマルチパケットに合体するのに使用することも可能であり、各受信ブレードはそれに適用するマルチパケットの一部のみを消費する。これは、フロー制御情報など少量の情報を複数の受信ブレードのそれぞれに対して送信する必要がある状況で帯域を維持するのに役立つ。

ブロードキャスト光信号は、光ファブリック２１０の光通信経路に沿って伝送される。用語「光通信経路」は、光の相互接続および自由空間内を伝送される光を指す。光相互接続は光導波管又は中空導波管であってよい。光導波管は中実コアのリッジ導波管であってよい。中空導波管は空心を有する管で構成される。中空導波管を形成する構造管は、１より大きい又は１未満の反射率の内部コア材料を有することができる。該管材料は好適な金属、ガラス又はプラスチックで構成することが可能であり、管材料の内側の面に金属および誘電フィルムを付着させることができる。中空導波管は、内部に高い反射率の金属コーティングを備えた中空の金属導波管であってよい。空心は、円形、楕円形、正方形、矩形、又は光を誘導するのに好適な任意の他の形状の断面形状を有することができる。導波管が中空であることから、光信号は中空導波管のコアに沿って空気中又は真空中を光の速度で進むことができる。

図３Ａは、本発明の実施形態によって構成された受信装置３００の概略図を示す。受信装置３００は、１つ又は複数の光検出器３０２、伝達インピーダンス増幅器３０４およびレンズ３０６で構成することができる。光検出器３０２は、ｐ−ｎ又はｐ−ｉ−ｎ接合のフォトダイオード又はｎ−ｐ−ｎ又はｐ−ｎ−ｐのフォトトランジスタであってよい。図３Ａの例に示されるように、レンズ３０６は、光検出器３０２の検出面３０８に入射光信号を集束させるように配置され構成される。光検出器３０２によって入射光信号が、電子結合された伝達インピーダンス増幅器３０４に伝送される電気信号に変換され、伝達インピーダンス増幅器がこの電気信号を増幅させ、プロセッサ又はメモリ（図示せず）など別の電子デバイスに電子結合された信号ライン上にそれを配置する。光検出器３０２から出力された電気信号を増幅する他に、伝達インピーダンス増幅器３０４は、ＳＮ比を縮小させ光検出器３０２の後に抵抗を使用するのと比べてより速い応答時間を実現する。

図３Ｂは本発明の実施形態によって構成された駆動装置３１０の概略図を示す。駆動装置３１０は、光源３１２、レーザ駆動装置３１４およびレンズ３１６を有する。光源３１２は、垂直共振器面発光レーザ、分布帰還形レーザ、量子井戸レーザ、複数の量子井戸レーザ、二重ヘテロ構造レーザ、ＬＥＤ又は光信号を放出する任意の他の好適なデバイスで構成することができる。光源３１２は、プロセッサ又はメモリ（図示せず）などの電子デバイスから電気信号を受信する光源駆動装置３１４に電子結合される。レンズは、光源３１２から出力された光を集束させ誘導するように配置され構成される。また、光が射出される中空導波管の低ロスモードを励起させるためにレンズを使用して光源３１２の光出力を平行にすることもある。光源駆動装置３１４は、「０」および「１」ビットに相当する低電圧と高電圧で光源３１２を駆動させるように構成された集積回路であってよい。電気信号の変化に対応して、電気信号と同一の情報を搬送する光信号を生成するのに使用される特有の低い光度と高い光度が生成される。

光ファブリックは、単一のブレードシステムのブレード間でおよび２つ以上の別個のブレードシステムのブレード間で従来のスイッチファブリックと比べて相対的により低電力かつより低遅延の通信を実現する。また光ファブリックによって２つ以上のブレードが同時にブロードキャストすることが可能になる。図４は、本発明の実施形態によって構成された多態性コンピュータシステム４００の概略図を示す。コンピュータシステム４００は、計算ブレード４０２、メモリブレード４０４および入／出力ブレード４０６などの異種ブレードを組み合わせたものを含む。計算ブレード４０２は、それぞれがデュアルインラインメモリモジュール（「ＤＩＭＭ」）などのローカルメモリと電気的に通信する２つの中央処理装置（「ＣＰＵ」）を有する。メモリブレード４０４はメモリを有し、これはＤＩＭＭ内に配置されたダイナミックランダムアクセスメモリ（「ＤＲＡＭ」）であってよい。Ｉ／Ｏブレード４０６は、比較的大量のデータを記憶するのに使用することができるいくつかのディスクドライブを有する。ブレード４０２および４０６はスイッチファブリックと電気的に通信するために標準メザニンカードを備えてそれぞれ構成され、ブレード４０２、４０４および４０６は、光スイッチファブリック４１０と光学式に通信するために光メザニンカードを有する。ブレード４０２、４０４および４０６は、プロセッサ、メモリ、ストレージおよびＩ／Ｏなどの選択された数のコンピュータリソースを分類するブレードの単なる例である。本発明によって他のリソース分類を有するブレードをサポートすることも可能である。

図４の例に示されるように、光ファブリックはブレード４０２、４０４および４０６間の光通信を実現する。換言すると光ファブリック４１０によって、記憶およびネットワーク能力を付け加えるメモリブレード４０４およびＩ／Ｏブレード４０６など特定のサポート機能を有する異種ブレードを光学式に相互接続することが可能になる。計算ブレードは典型的にはその時点での特定の用途をサポートするのに十分なメモリを備えて作製されるため、より大量のメモリを必要とする用途がその後に付け加えられる際、それをサポートするのに十分なメモリを有していない場合がある。計算ブレード４０２上で利用可能なものより高いメモリ需要を有する用途に対して、メモリブレード４０４をメモリリソースとして使用することができる。例えばＣＰＵ４１４のローカルメモリ４１２がいっぱいであり、かつＣＰＵ４１４が計算ブレード４０２上で実行中の用途によって生成されるデータを記憶する必要があると仮定する。ＣＰＵ４１４はその後、データを搬送するパケットの形態で光ファブリック４１０と光学式に通信する全てのブレードに光信号をブロードキャストするように光メザニンカード４１６に指示することができる。光信号パケットはそれぞれ、メモリブレード４０４を宛先として特定するヘッダーを有する。光ファブリック４１０と光学式に通信する全てのブレードが光信号を受信する。しかしながら各パケットのヘッダーがメモリブレード４０４を宛先として特定することから、メモリブレード４０４のみが光信号上で作動しこのデータを記憶する。

光ファブリック４１０はシームレスにブレードシャーシ境界にまたがっており、これにより多態性コンピュータを実現させるために異種ブレードを相互接続することが可能になる。例えば光ファブリック４１０は、この光ファブリックを他のブレードシステムの光ファブリックに光学式に結合することを可能にする光通信相互接続４１８および４２０を備えて構成されることから、光ファブリック４１０によってブレードシステム４００のシャーシ境界が排除される。結果として、光ファブリック４１０を利用する任意の１つのブレードシステムに特別なブレードを加えることができるだけでなく、光通信相互接続を介してブレードシステムをシームレスに光学式に結合することも可能であることから光ファブリック４１０によって多態性計算が実現する。光ファブリックは取り外すことができ、光メザニンカードも同様に取り外すことができ、かつブレード内の対応するスロットを標準メザニンカードを支持するのに使用することができることから、光ファブリック４１０および結合した光メザニンカードによって非多態性構成にするためのコストの増加量が小さくなることに留意されたい。

図５は、本発明の実施形態によって構成された２つの光ファブリック５０２および５０４の光ファブリックのトポロジの概略図を示す。光ファブリック５０２および５０４は２つの異なるブレードシステム（図示せず）の異なるシャーシ内にそれぞれ配置される。第１の光ファブリック５０２はそれぞれが光通信ポートを備える８つのブレードを支持し、第２光ファブリック５０４はそれぞれが光通信ポートを備える８つのブレードを支持する。図５の例に示されるように、ブレードは１−１６までのラベルで表示され、光通信ポートは全てのブレードにわたって同一である。各光通信ポートは１４の受信装置と１つの駆動装置で構成され、一組が７つの受信装置から成る組二つの間に駆動装置が配置され、それら受信装置と駆動装置は全てｚ軸に平行に伸びる１つの列の中に配置される。

光通信ポートの各受信装置は、以下のように他の光通信ポートのうちのただ１つの駆動装置からブロードキャスト光信号を受信する。図５は、光ファブリック５０２と５０４のｙｚ面内にあり、光ファブリック５０２および５０４の中およびそれらの間の光通信経路に沿って進む光信号の方向を描写するのに使用される羅針図５０６を含む。光ファブリック５０２および５０４は、各駆動装置からの光信号出力を反対方向にブロードキャストされる２つのほぼ同一の光信号に分割するように構成される。光信号の１つはＮＥ方向に光通信ポートの一部にブロードキャストされ、他の光信号はＳＷ方向に光通信ポートの残りの部分にブロードキャストされる。ライン５０８などＮＥからＳＷに伸びるラインは、光信号が各光通信ポートの１つの受信装置を通過する際に光信号がたどる光通信経路を表している。例えば光ファブリック５０４は、光通信ポート１１の駆動装置から出力された光信号を、それぞれがほぼ等しい光パワーを有する２つのほぼ同一の光信号に分割する。第１の光信号は、方向を示す矢印５１２など方向矢印によって示されるようにＮＥ方向に光通信経路５０８に沿って光通信ポート１２−１６および１−２それぞれの中の１つの受信装置にブロードキャストされる。第２の光信号は、方向を示す矢印５１４など方向矢印によって示されるようにＳＷ方向に光通信経路５０８に沿って光通信ポート４−１０それぞれの中の１つの受信装置にブロードキャストされる。一般に光通信経路に沿って配置された各受信装置は、ブロードキャスト光信号から同一量の光パワーを受信し、２つ以上の駆動装置から光信号を受信する受信装置は１つもない。

光ファブリック内の光通信経路は、光導波管および中空導波管などの光相互接続で構成することができる、又は光通信経路は自由空間に伝播する光信号であり得ることに留意されたい。しかしながら、光信号がシャーシ５０２および５０４それぞれの隣接する縁部５２４および５２６に沿って配置された受信装置の間を通過するには光相互接続が必要である。例えば光相互接続は、シャーシ５０４の縁部５２６に沿って配置された受信装置５１７からシャーシ５０２の縁部５２４に沿って配置された受信装置５１８の間をＳＷに拘束された光信号を搬送するのに必要とされる。隣接しない縁部５２８と５３０に沿って配置された受信装置の間を光信号が通過するには、相対的により長い光相互接続が必要となる。図５は、縁部５２８に沿って配置された受信装置に到達するために、縁部５３０に沿って配置された受信装置を通過した後ＮＥに拘束された光信号がたどる光通信経路を表す、縁部５２８および５３０に沿った円で囲まれた数字を含む。例えば円で囲まれた数字の６は、受信装置５３２から受信装置５３４に光信号を搬送する光相互接続を表し、光信号は光通信ポート１−３それぞれの１つの受信装置に向かってＮＥ方向に続く。同様に縁部５２８および５３０に沿って配置された三角形の中の数字は、縁部５３０に沿って配置された受信装置に到達するために縁部５２８に沿って配置された受信装置を通過した後ＳＷに拘束された光信号がたどる光通信経路を表している。

光通信経路５０８によって、光通信ポート１１に結合したブレードが光通信ポートの１４と光学式に通信することが可能になることに留意されたい。具体的には光通信ポート１１は、ＳＷ方向に光通信ポート４−１０と、ならびにＮＥ方向に光通信ポート１２−１６および１−２と光学式に通信する。光通信ポート３など、より遠くに離れたところに位置する光通信ポートは、光通信ポート１１と直接通信することはできない。したがってブロードキャストを完璧にするには光通信ポート２又は４のどちらかからの光通信ポート３に対するホップが必要となる。

一般に光通信ポートは、光通信経路に沿って１方向にＮ個の他の光通信ポートと、および同一の光通信経路に沿って反対方向にＮ個の他の光通信ポートと直接光学式に通信することが可能である。しかしながらＮより更に離れたところに位置する他の光通信ポートはどちらも通信することができない、又は介在ブレードを介する１つ又は複数のホップを必要とする場合がある。これによりＭ個のブレードを備えたシステムの光受信装置の数がからに縮小される。

特定の実施形態において、隣接する光ファブリック５０２および５０４など隣接する光ファブリックの光通信経路上の他の光通信ポートに光信号を伝送することができるように、光通信経路に沿って又は縁部付近の光通信経路の端部に光中継器を配置することができる。中継器は、光信号を受信しこの光信号を増幅させ、その後同一の光通信経路に沿って又は隣接する光ファブリックの異なる光通信経路上にこの光信号を再送信する装置である。中継器によって自由空間によって生じる減衰又は光相互接続のロスが抑えられる。一連の中継器によって比較的長い光通信経路にわたる光信号の拡張が可能になる。光信号の強化に加えて、ノイズ又は光信号の他の望ましくない様相を取り除く目的で光通信経路に沿って中継器を配置することも可能である。

光ファブリックの隣接する縁部間の光相互接続と、隣接しない縁部の光通信経路をつなぐのに使用される光相互接続を囲むループとによって、物理的シャーシ境界が事実上なくなる。その結果、任意の数のブレードシステムの光通信経路を同様のやり方でシームレスに一緒につなぐことが可能になる。互いにＮの距離内にある任意のブレードのグループから、たとえそれらが物理的シャーシ境界にまたがる場合でもパーティションを形成することができる。コンピュータパーティションを形成するために複数のシャーシ内の様々なタイプのサーバブレードを動的に分類することが可能であることから、結果として生じるコンピュータシステムは多態性である。

光ファブリックはビームスプリッタおよびミラーなどの光要素によって構成され、それらは各光通信ポートの受信装置および駆動装置と位置合わせされる。図６Ａは光インターフェース６００の側部平面図を示しており、図６Ｂは本発明の実施形態によって構成された同一の光インターフェース６００の等角図を示す。図６の例およびその後に続く図面では、受信装置、ビームスプリッタ、駆動装置およびミラーは、「Ｒ」、「Ｓ」、「Ｄ」および「Ｍ」とそれぞれラベル表示された箱によって表される光要素である。図６は、光通信ポート６０４の受信装置および駆動装置に対向して位置するビームスプリッタとミラーの１つの可能な配置を見せている。光インターフェース６００は、光ファブリックの光バックプレーン６０６の光要素の一部と、光メザニンカードの光通信ポート６０４を光学式に結合する。光通信ポート６０４は４つの受信装置６０７−６１０と駆動装置６１１とを有し、光バックプレーン６０６は５つのビームスプリッタ６１２−６１６とミラー６１７とを有する。ポート６０４の受信装置６０７−６１０と駆動装置６６１を実質的に同一のｘｚ面内にある光ファブリック６０６の対応するビームスプリッタ６１２−６１６とミラー６１７に光学式に結合することによって、光インターフェース６００が形成される。ビームスプリッタ６１２−６１５は、光ファブリックの異なる面（図示せず）内にある他のビームスプリッタから光信号を受信し、矢印６２０−６２３によってそれぞれ示されるようにこの光信号の一部を受信装置６０７−６１０に対して分割する。駆動装置６１１がビームスプリッタ６１６に対して光信号を出力し、このビームスプリッタが第１面（図示せず）内にあるビームスプリッタに向かう第１の部分と、第２の部分を第２面（図示せず）に誘導するミラー６１７に向かう第２の部分に分割する。

図７は、本発明の実施形態による２つの隣接する光インターフェース７００と７０２の間に配置された光インターフェース６００の等角図を示す。図７では方向矢印は、スイッチファブリックを介して駆動装置６１１、７０４および７０６によって生成されたブロードキャスト光信号の光通信経路を表している。ビームスプリッタおよびミラーは、図５を参照して上記に記載したようにＮＥおよびＳＥ方向に光信号を誘導するように構成され配向される。例えば駆動装置６１１は、ビームスプリッタ７０８に送信される第１の部分と、ミラー６１７に送信される第２の部分に光信号を分割するビームスプリッタ６１６に対して光信号を出力する。ビームスプリッタ７０８は、光信号の一部を受信装置７１０に向けて分割し、光信号の別の部分は隣接する光インターフェース（図示せず）内のビームスプリッタに対して進む。ミラー６１７は、駆動装置６１１から出力された光信号の第２の部分をビームスプリッタ７１２に誘導するように配置され、このビームスプリッタが受信装置７１４に誘導される部分と、隣接する光インターフェース（図示せず）のビームスプリッタに誘導される別の部分とに分割する。

一般に光通信経路に沿って配置されたビームスプリッタは、各受信装置が同一量の光パワーを受信するように、光通信経路に沿って配置された各受信装置に光信号の一部を分割するように構成される。換言するとビームスプリッタは、１つのブロードキャスト方向に光通信経路上の駆動装置から出力された光信号の総光パワーの１／ｎの進路を変えるように構成され、ここでｎは１つのブロードキャスト方向で光通信経路に沿って配置された受信装置の数である。各ビームスプリッタが光信号における光パワーの量を減少させることから、ビームスプリッタは同一量の光パワーの画分の進路を変えるようにもっぱら構成されるわけではない。代わりに各ビームスプリッタは、以下の式に従って光信号パワーの画分の進路を変えるように構成することができる。

ここでｍは、１つのブロードキャスト方向で光通信経路に沿って配置された受信装置を表す整数であり、１≦ｍ≦ｎであり、１は光信号の駆動装置に最も近接する受信装置を表し、ｎは光通信経路に沿って駆動装置から最も遠くに位置するｎ番目の受信装置を表し、Ｒ_mはｍ番目の受信装置に向けられた光信号の画分を表し、Ｔ_mはｍ番目の受信装置を過ぎて次の受信装置に伝送された光信号の画分を表す。

図５に戻ると、一連の画分は、光通信経路に沿った受信装置に向けられた光パワーの画分Ｒ_mに対応する。例えばＳＷ方向に光通信経路５０８に沿って配置されたｎ＝７の受信装置５１６−５２２がある。光ファブリック５０２および５０４内に配置されたビームスプリッタは、Ｒ_mおよびＴ_mに従って受信装置５１６−５２２に対してほぼ同一の光パワーを向けるように構成される。第１受信装置５１６（ｍ＝１）は、ＳＷ方向に進む光信号の光パワーのおよそ１／７を受信する。第２受信装置５１７（ｍ＝２）は、受信装置５１６の後の残りの光信号の光パワーのおよそ１／６を受信する。その後に続く受信装置５１８−５２１（ｍ＝３、４、５、６、７）はこれに対応して、光が各受信装置を通過した後残っている光信号のおよそ１／５、１／４、１／３、１／２を受信する。最終的に７番目の受信装置５２２が残りの光信号の全てを受信する。換言すると各受信装置５１４−５２１は、ＳＷ方向に光通信経路５０８に沿って光通信ポート１１の駆動装置５０６から出力された総光パワーのおよそ１／７を受信する。

他の実施形態では、その上に光相互接続が組み立てられしたがって光通信経路を形成する剛性材料のシートから光ファブリックを作製することができる。具体的には、光信号をブロードキャストするための光通信経路を形成する剛性シートに中空導波管を型押しすることができる。中実コアのプラスチック光導波管の場合、ビームスプリッタは、光パワーの一部が導波管から出て検出器の中へと回折するように設計された回折格子であってよい。中空導波管の場合、ビームスプリッタの代わりに回折格子を使用して所望の量のパワーをタップすることもできる。受信装置に対して導波管から外に所望の量の光を反射させるために、導波管内に埋め込まれた三角形など散乱要素が使用される場合もある。

他の実施形態において光ファブリックは、２つ以上の駆動装置を備えて構成された光通信ポートなど多様な種類の光通信ポートを収容するように構成することができる。光通信経路に沿った全ての受信装置に到達するのに１つの駆動装置によって生成される光パワーでは不十分な場合、１つの光通信ポートごとに２つ以上の駆動装置が必要となる場合がある。図８は、本発明の実施形態によって構成された２つの光ファブリック８０２および８０４に関する光ファブリックのトポロジの概略図を示す。光ファブリック８０２および８０４は、２つの異なるブレードシステム（図示せず）の異なるシャーシの中にそれぞれ配置される。光ファブリック８０２および８０４は、光ファブリック８０２および８０４が１４の受信装置と、ｚ軸に平行に伸びる１つの列の中に配置された２つの駆動装置とを有する光通信ポートを支持するように構成されていること以外は、図５に示される光ファブリック５０２および５０４とほぼ同一に構成される。具体的には光ファブリック８０２および８０４は駆動装置の向かい側にミラーを備えかつビームスプリッタは備えずに構成される。 第１駆動装置によって生成された第１の光信号がＮＥ方向にブロードキャストされ、第２駆動装置によって生成された第２の光信号がＳＷ方向にブロードキャストされるようにミラーを配置することができる。例えば光ファブリック８０４は、光通信ポート１１の第１駆動装置８０６が光通信ポート１２−１６および１−２内の受信装置に対してＮＥ方向に第１の光信号をブロードキャストするように構成される。光ファブリック８０４は同様に、同一ポート１１の第２駆動装置８０８が光通信ポート４−１０内の受信装置に対してＳＷ方向に第２の光信号をブロードキャストするように構成される。

更に他の実施形態において、東西の方向に光信号をブロードキャストするように光ファブリックを構成することができる。図９は、本発明の実施形態によって構成された２つの光ファブリック９０２および９０４に関する光ファブリックのトポロジの概略図を示す。光ファブリック９０２および９０４は、２つの異なるブレードシステム（図示せず）の異なるシャーシの中にそれぞれ配置される。第１の光ファブリック９０２は８つの光通信ポートを支持し、第２の光ファブリック９０４は７つの光通信ポートを支持する。１つのブレードが２つ以上の光通信ポートを使用することが可能であることに留意されたい。図９では光通信ポートは１−１５でラベル表示されている。図９の例に示されるように、各光通信ポートの駆動装置は光ファブリック９０２および９０４のＮＷからＳＥへ伸びる対角線に沿って配置される。光ファブリック９０２および９０４は、各駆動装置から出力された光信号を反対方向にブロードキャストされる２つのほぼ同一の光信号に分割するように構成される。ライン９０６などのＥからＷに伸びるラインは、光信号が各光通信ポートの１つの受信装置を過ぎる際に光信号がたどる光通信経路を表す。１つの光信号は光通信ポートの一部に対してＥ方向にブロードキャストされ、他の光信号は光通信ポートの残りの部分に対してＷ方向にブロードキャストされる。

上記の記載は説明することを目的としており、本発明の完全な理解を実現するために特定の専門用語を使用する。しかしながら本発明を実施するのに特別な詳細は必要ないことが当業者には明らかであろう。上記の本発明の特定の実施形態の記載は、例示および記述を目的として提示されている。それらは開示される厳密な形態に網羅的である、又は本発明をそれに限定することは意図していない。上記の教示を鑑みて多くの修正および変更が可能であることは明らかである。本発明の原理およびその実際の用途を最適に説明し、これにより他の当業者が、本発明および企図される特定の用途に適合するような多くの修正を有する多様な実施形態を最適に利用することができるように本実施形態は示され記載されている。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定義されることを目的としている。

Claims (15)

1. ブロードキャストノードに光学式に結合されかつ１つ又は複数の受信ノードに光学式に結合された光通信経路（５０８）と、
   前記光通信経路に光学式に結合されかつ前記ブロードキャストノードによって生成された光信号を前記光通信経路上にブロードキャストするように構成された第１光要素（６１６）と、
   前記光通信経路に光学式に結合されかつ前記１つ又は複数の受信ノードのそれぞれに前記ブロードキャスト光信号の一部の進路を向けるように構成された１つ又は複数の光要素（６１２−６１５）とを備えることを特徴とする、光ファブリック。
2. 前記光通信経路が
   光導波管、
   中空導波管および
   自由空間に伝播する光のうちの１つを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファブリック。
3. 前記第１光要素が、
   前記ブロードキャスト信号をほぼ同一の第１および第２の光信号に分割するように構成され、前記第１の光信号が前記光通信経路内を第１の方向に進む、ビームスプリッタ（６１６）と、
   前記第１の方向と反対の第２の方向に前記光通信経路上を進むように前記第２の光信号を誘導するように構成されたミラー（６１７）とを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファブリック。
4. 前記１つ又は複数の光要素（６１２−６１５）が、各受信ノードが前記光信号からほぼ同一の量の光パワーを受信するように対応する受信ノードに前記光信号の一部の進路を向けるように構成された１つ又は複数のビームスプリッタを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファブリック。
5. 前記ブロードキャスト光信号が第２の光通信経路に光学式に結合された１つ又は複数の受信ノードによって受信されるように、前記光通信経路を前記光ファブリック内の前記第２の光通信経路に光学式に結合する光相互接続を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファブリック。
6. 前記ノードが、プロセッサ、メモリ制御装置、ブレードシステムのサーバブレード、マルチコア処理ユニット内のコア、回路基板、外部ネットワーク接続のうちの１つ又は複数を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の光ファブリック。
7. 光メザニンカードの光通信ポート（６０４）と、
   光ファブリックの光バックプレーン（６０６）であって、第１の光通信経路上の第１の光信号ブロードキャストの一部の進路を前記光通信ポートに向け、前記光通信ポートによって生成された第２の光信号を第２の光通信経路上に誘導するように構成された光バックプレーン（６０６）とを備えることを特徴とする、光ファブリックインターフェース。
8. 前記光通信ポートが、
   前記第１の光信号の一部を受信するように構成された少なくとも１つの受信装置（６０７）と、
   前記第２の光信号を生成するように構成された駆動装置（６１１）とを更に備えることを特徴とする、請求項７に記載のインターフェース。
9. 前記光バックプレーンが、前記第１の光信号の進路を前記光通信ポート（６０４）に向けるように構成されたビームスプリッタ（６１２）を更に備えることを特徴とする、請求項７に記載のインターフェース。
10. 前記光バックプレーンが、前記第２の光信号を前記第２の光通信経路上に誘導するように構成されたミラー（６１７）を更に備えることを特徴とする、請求項７に記載のインターフェース。
11. 前記光通信経路が光導波管、中空導波管又は自由空間に伝播する光を更に備えることを特徴とする、請求項７に記載のインターフェース。
12. Ｎ個のノード（４０２、４０４、４０６）（但しNが自然数である）と、
    いくつかの光通信経路を有する光ファブリック（４１０、５０２、５０４）とを備えるコンピュータシステム（４００）であって、
    各ノードが前記光通信経路の１つを介して送信ノードの特定の距離内のｎ個のノードに光信号を送信する（但しｎ≦Nである）ことを特徴とする、コンピュータシステム（４００）。
13. 前記光信号が、前記光ファブリック全体のノード間にデータを送信するのに使用されるパケットを更に有することを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。
14. 前記光信号が、１つ又は複数の前記Ｎ個のノードに向けられているパケットを更に有することを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。
15. 前記光ファブリックによって各ノードが前記ｎ個のノードによって延ばされる前記光通信経路を介して前記特定の距離内の前記ｎ個のノードからパケットを受信することが可能になり、各ノードがそれに向けられていないパケットを廃棄するように構成されたことを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータシステム。