JP2015513241A - スケーラブルな光学ブロードキャスト相互接続 - Google Patents

Abstract

モジュラー相互接続は、ｍｎ?ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックを含み、ｍｎ?ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックが非ブロッキングで輻輳がなく、ｍは２以上の整数、ｎは２以上の整数である。モジュラー相互接続の作動段階は、ｍｎ入力の各々をｍｎ出力の各々及び全ての出力に分散する段階を含む。【選択図】図４

Description

大部分のコンピュータ相互接続は、限定的な数のノード又はエンドポイントを提供している。より大きな相互接続は通常、１つの相互接続モジュールを、ツリー、ファットツリー、及び様々な異なるトポロジーで構成されたスイッチの他のネットワーク（スイッチ型ファブリックとして公知）の形式の別の相互接続モジュールに結合することによるより小さな相互接続モジュールから構築される。

このようなネットワークにおける各スイッチは、１又はそれ以上のホストコンピュータに接続され、及び１又はそれ以上のストレージデバイスに接続することができる。加えて、スイッチ対スイッチ接続及びスイッチ対コンセントレータ（集信装置）接続が存在することができる。スイッチ対スイッチ接続は一般に、スイッチ間のデータを複数のホスト又はストレージデバイスに分散できるように、スイッチ対ホスト又はスイッチ対ストレージ接続よりも高帯域幅のものである。コンセントレータは、レベル２スイッチとも呼ばれ、１又はそれ以上のスイッチから入力を取り、１又はそれ以上のスイッチ型ファブリックと、他のデータネットワークへのゲートウエイのような他のデバイスとの間でブリッジを形成する。これらの実施構成におけるデータの流れは、データ経路、スイッチ対スイッチトラフィックのためのパッキングメッセージ、及び個々のエンドポイント（ホストコンピュータ又はストレージデバイス）への分散のためのこのようなメッセージのアンパッキングに関して内部的に管理しなくてはならない。

図１（従来技術）を参照すると、米国特許第７，９７０，２７９号に記載されるようなブロードキャスト光に基づく典型的なｎ方向（又はｎ×ｎ）相互接続（「Ｎ方向シリアルチャネル相互接続」）が示されている。本図は、入力から（一般的にはｎノード又はエンドポイントから）出力への（一般的には同じｎノード又はエンドポイントへの）完全に接続されたｎ×ｎ相互接続を示している。

ブロードキャスト分散モジュール１００（直接ブロードキャスト光学相互接続用の「ＤＢＯＩ」でラベル付けされている）は、ｎ入力１１０の各々から光（好ましい実施形態では）又は他のデータキャリア手段で符号化された情報を分散する。このブロードキャスト分散は、１１５のラベルが付けられた複数のファンアウト及びファンイン線によって示される。好ましい実施形態では、これらの線１１５は、入力１１０の各々からブロードキャストされた光のブロードキャスト分散と出力線１２０の各々への収集を概略的に示している。本明細書における「光」の使用は、図１によって示されるようにして操作できる情報の何れかのキャリアが図１に関連して有効であるような光学手段に限定されることを意味するものではない。上記で引用された特許によって説明される相互接続の光学形態において、幾つかの入力からブロードキャストされた光は、レンズによって集められて、光学事例におけるマルチモードファイバであり、電気事例における伝送回線又はケーブルである出力１２０に集束される。４つの収集ポイントの各々（矢印１２０の尾部）は、ｎ個の入力１１０の入力データストリームの４つの複製としてｎ個の信号を包含する。ＤＢＯＩ相互接続のオリジナルの実施構成では、ｎは３２であり、各入力ストリームは、３２データストリームの各々の光学ファンアウトデバイス複製によって４つの方向に分割される。次に、これらの光学信号は、４つの検出器アレイ又は光ファイババンドルに結合され、各々がオリジナルの３２の入力データストリームのコピーを包含する。従って、ブロードキャスト分散モジュール１００から出る４つのデータストリーム１２０が描かれている。

数ｎ＝３２であり、便宜上４つの光学ファンアウトが選択されていた点に留意されたい。他の選択も実施可能である。例えば、１２８方向相互接続は、図１に示された４の代わりに１２０のラベル付けされた１６出力バンドルに至る、１６倍の光学又は電気ファンアウトを有することができる。区分１３５は、この特定の実施形態の４倍のモジュラー構造を例示していることを意図している。

図１を更に参照すると、モジュール１３０（電気−光学ノードインタフェースコントローラに対して「ＥＯＮＩＣ」でラベル付けされた）は、光学信号１２０を受信し（好ましい実施形態において）、これらを電気信号に変換し、ここで、矢印１２０で表される４つのバンドルの各々におけるｎ信号の各々が、８方向にファンアウトし、各オリジナル入力信号１１０の８つのコピーを伝達し、従って、信号の総数は各区分においてｎ＝３２となる。モジュール１３０における線１３５で分離された区分の各々は、ｎ／４出力又はエンドポイント１４０を包含する。例えば、モジュール１３０における上部区分は、ｎ＝３２の場合、ノード１から８までの出力を包含し、第２区分は、出力９から１６を包含する、等である。従って、各入力ストリーム１１０が各出力ストリーム１４０で表されるのが容易に分かる。

モジュール１００又はモジュール１３０の何れかの内部にはスイッチ又はルーティング機構が存在しない点に特に留意されたい。すなわち、データは、どのような障害もなくｎ入力１１０の何れかからｎ出力１４０の何れかに自由に流れることができる。この直接的な結果、図１で表された相互接続内にはデータ輻輳が存在し得ないことになる。

実際には、モジュール１３０は、出力ノード１４０でコンテンションを防ぐのに必要な符号化された宛先並びにフロー制御回路に従って、様々なデジタルデータストリームを収集、格納、及びゲート制御するための付加的なソフトウエア及び／又はハードウエアを包含する。ファンアウト及びファイン回路に対するこれらの付加的な機能は、上記に引用された米国特許第７，９７０，２７９号に記載されている。

図２（従来技術）を参照すると、ｎノードの４つのセットを別々に相互接続し、各セットがその内部で完全に相互接続されるようにする方法が示されている。結果として得られる４ｎノードは、当然ながら、完全には相互接続されていない。

４つのモジュール２００は各々、ｎチャネル各々が独立した入力１２０を有する。上述のように、各セットは、光学的に分散され（好ましい実施形態では）、各相互接続の行（横列）における光学出力２２０の４つのセットに提示される。４つのＥＯＮＩＣ２３０は、光学入力の４つのセットを受け取り、上述のように、これらを分散して出力の４つのセット２４０に結合する。４ｎ独立入力２１０は、上部モジュール２００に提示されたデータストリームが、例えば、３つの下部モジュール２３０の何れにも現れることができないように４のグループにおいて処理される。インジケータ２００、２１０、２２０、２３０、及び２４０のシーケンスによって示される４つのセクションは、同じｎ×ｎ相互接続のコピーであるので区別されない点に留意されたい。

米国特許第７，９７０，２７９号公報 米国特許第７，４５０，８５７号公報 第７，６３０，６４８号公報 第７，７９６，８８５号公報 第７，９７０，２７９号公報 第８，０８１，８７６号公報

データセンタ、クラウドコンピューティング、及びスーパーコンピュータ用途において想定される今日のコンピューティングクラスタは、シングルスイッチ相互接続によって組み込まれる数十よりも多いノード又はエンドポイントに対処することが意図されている。相互接続拡張の典型的な方法は、様々な問題のあるデバイスを使用して、多ノードシステムにおける各ノードが何れかの他のノードに確実に接続できるようにする。何れかの所与のノード対ノード接続の可能性は必ずしも恒久的に確立される訳ではないか、又はこのような接続を必要に応じて設定できる点に留意されたい。例えば、内部のスイッチ及び関連のルーティングハードウエア、及びソフトウエア制御、これらのスイッチネットワークは、競合するデータ経路におけるメッセージトラフィックによって内部的にブロックされる可能性がある。スイッチネットワークにおけるデータ輻輳に加えて、データは、離散的ホップの形式でデータをスイッチからスイッチに渡さなければならないことが多く、ノード対ノード通信が連続した段階で起こり、各段階で遅延及びブロックが発生する可能性がある。加えて、スイッチのこのようなスイッチ型ファブリックにおける多様なハードウエア要素の異種混在の性質は、データセンタ、コンピューティング又はストレージクラウド、或いはスーパーコンピュータクラスタの構築及び維持を複雑にし、コストが増大する。

従来、上述の欠陥を排除するノード相互接続に対する取り組みはこれまで存在しなかった。必要とされているのは、ノードを相互接続する改良された技術である。

本開示の以下の態様に対する必要性が存在する。当然ながら、本開示は、これらの態様に限定されない。

本開示の１つの実施形態によれば、装置は、ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックを含むモジュラー相互接続を備え、ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックは非ブロッキングで輻輳がなく、ｍは２以上の整数、ｎは２以上の整数である。本開示の別の実施形態によれば、方法は、ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックを含むモジュラー相互接続を作動させる段階を含み、ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックは、非ブロッキングで輻輳がなく、ｍは２以上の整数、ｎは２以上の整数であり、ｍｎ入力の各々をｍｎ出力の各々及び全ての出力に分散する段階を含む。

本開示のこれらの及び他の実施形態は、以下の説明及び添付の図面と共に検討したときにより良く評価及び理解されるであろう。しかしながら、以下の説明は、本開示の様々な実施形態及びその多数の特定の詳細を示しており、例証の目的のために与えられたものであり、限定を意味するものではない点を理解されたい。多くの置換、変更、追加及び／又は再構成を本開示の実施形態の範囲内で行うことができ、本開示の実施形態は、全てのこのような置換、変更、追加及び／又は再構成を含む。

本明細書に添付され本明細書の一部を形成する図面は、本開示の特定の実施形態を示すために含まれる。本出願に記述される実施形態の明確な概念は、図面に示される例示的及び従って限定ではない実施形態を参照することによって容易に明らかであろう（同じ参照数字（これらが１つより多い図に現れる場合）は同じ要素を示す）。記載される実施形態は、本明細書に提示される以下の説明と組み合わせてこれらの図面の１又はそれ以上を参照することによってより良く理解することができる。図面に示される特徴は必ずしも縮尺通りではない点に留意されたい。

従来技術としてｎノードを完全に相互接続した直接ブロードキャスト光学相互接続を示す図である。 同じく従来技術として図１に示された４つの独立した直接ブロードキャスト光学相互接続を含むグループを示す図である。ここでｎノードの４つのセットは各々、４つのｎの完全に接続されたノードの独立セットとして接続されている。 全ての４ｎノードが、本開示の実施形態を表すモジュラー相互接続で完全に相互接続されるように図２に示されたグループの全てのノードを相互接続する付加的な構造を示す図である。 ４ｎ＋ｎノードが、本開示の実施形態を表すように完全に相互接続されるように、図３の複合（モジュラー）相互接続を拡張する付加的な構造を示す図である。複合相互接続のスケーラビリティ又は拡張性がこれによって示される。

本開示において提示される実施形態及びその様々な特徴及び利点の詳細は、添付の図面で例示され且つ以下の説明において詳述される非限定的な実施形態を参照してより完全に解説される。公知の技術、構成要素及び装置の説明は、本開示の実施形態の詳細を不必要に曖昧にしないように省略される。しかしながら、詳細な説明及び特定の実施例は、単に例証として与えられており、限定としてではない点を理解されたい。ベースとなる本発明の概念の範囲内の様々な置換、変更、追加及び／又は再構成は、本開示から当業者には明らかになるであろう。

本明細書で引用される米国特許は、意図される目的を満たす実施形態を開示している。米国特許第７，４５０，８５７号、第７，６３０，６４８号、第７，７９６，８８５号、第７，９７０，２７９号、及び第８，０８１，８７６号の全内容は、本明細書において引用により明確に組み入れられる。

本発明は、相互接続ファブリックにおける異種のハードウエア要素に対する必要性を回避して、相互接続ファブリックにおけるスイッチに対する必要性を排除する。本発明から得られる相互接続ファブリックは、厳密に非ブロッキングで輻輳のない直接ブロードキャスト相互接続（モジュール）の同一のコピーを使用することができる。基本概念は、拡張入力の何れかと拡張出力（ノード）の何れかとの間の直接接続を中間スイッチ又はデータのリルーティングなしに可能にする構成でマルチ直接ブロードキャスト相互接続モジュールを接続することである。すなわち、拡張システム（モジュラー相互接続）における全ての入力は、全ての出力に恒久的に完全に接続され、何れかの入力ノードと何れかの出力ノードとの間のデータの連続した中断されない流れを可能にする。

従って、本発明は、一般に、コンピュータシステム及び／又はそのサブシステム並びにネットワーク及び／又はそのサブシステムのための相互接続の分野に関する。より具体的には、本発明は、単一の直接−ブロードキャスト相互接続によって網羅及び／又は対処されるノードの数をその何らかの倍数に拡張することに関する。

一般に、本発明の関連は、光学信号、光学及び電気（デジタル）信号の混合、並びに純粋な電気（デジタル）信号によるデータの分散及び収集を含むことができる。本発明の関連は、インコヒーレント光及び／又はコヒーレント光送信によるデータの転送を含むことができる。本発明の関連は、音響送信によるデータの転送を更に含むことができる。本発明の物理的な関連は、特に複数のエンドポイント、コンピュータ、コンピューティングデバイス、及び／又はストレージデバイス間の高速及び大容量データ転送のためのネットワーク、コンピュータシステム、ノード、回路基板及び／又はモデムを含むことができる。

本発明は、超高速転送を実施するために精密なタイミングを使用したパルス幅変調及び／又は復調を含むことができる。本発明は、無線用の自由空間送信又は同軸ケーブル又はデータバス又は電線及び光用の自由空間伝送又は光導体又は光ファイバを含むことができる。

本発明は、ビットストリームによるキャリアの高速変調を含むことができ、該変調は、任意選択的に、全デジタル処理において行われる。本発明は、ビットストリームを回復するためのキャリアの高速復調を含むことができ、該復調は、任意選択的に全デジタル処理で行われる。

本発明は、上述のように符号化されたキャリアを変調及び検出するための全デジタル処理を含むことができる。存在する場合、変調器及び復調器のアナログ部分は、当業者に公知の一般的な位相、周波数、及び増幅デバイスとすることができる。

ここで、一部の詳細な種々の特徴要素において例示する役割を果たすことになる以下の非限定的な実施例によって特定の例示的な実施形態を更に説明する。以下の実施例は、本開示の実施形態を実施することができる方法の理解を助けるために含まれる。しかしながら、本開示の実施形態の範囲から逸脱することなく、同じ又は同様の結果を依然として得ながら、開示される例示的な実施形態に対して多くの変更を行い得る点を理解されたい。従って、実施例は、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではない。

実施例１
図３（モジュラー相互接続）は、図２に示されるような４つの相互接続の同じセットを示しているが、４つの直接ブロードキャスト相互接続の各々が互いに完全に接続されて、４ｎ入力の各々が４ｎ出力の各々及び全ての出力において存在するようになっているという重要な改良点を有する。この図３は、本発明の中心的概念を示しており、拡大された完全に接続されたシステムは、より小さなモジュールから構成され、特定のブロードキャスト分散モジュールの複製に基づく相互接続拡張又はスケーリングの方法を示している。

図３を参照すると、光学入力信号のブロードキャスト分散を表す４つのブロードキャスト分散モジュールは、互いに完全に接続され、ラベル３００、３０２、３０４、及び３０６によって識別される。これは、分離されたモジュールの各々が同じラベル２００によって同一と識別された図２との重要な違いである。図３の最初の行（横列）では、モジュール３００への入力３１０が、複合（モジュラー）相互接続への最初のｎ入力を表し、複合相互接続は、図３に示された実施例であり、本発明の実施形態である。次のセットの入力３１２は、ブロードキャスト分散モジュール３０２への入力ｎ＋１から２ｎを表す。第３のセットにおける入力３１４は、ブロードキャスト分散モジュール３０４への入力２ｎ＋１から３ｎを表す。最後にブロードキャスト分散モジュール３０６への入力３１６は、入力３ｎ＋１から４ｎを表す。次に、図に示された複合相互接続への入力の総数は４ｎであり、各入力は、（好ましい実施形態では）別個とすることができ、又は接続性及びエンドポイントハードウエアにおける冗長性の目的で複製が存在してもよい。

分散モジュール３００は、図２のモジュール２００と同様に、当該モジュールに対するｎ入力３１０のコピーを各々が包含する４つの出力チャネルを有する。（この場合も同様に、「４」は、汎用相互接続の特定の実施構成を表す）。出力３２０の第１セットは、ノードインタフェースコントローラ３３０への入力の第１グループとしての役割を果たす。モジュール３００からの出力３２１の第２セットは、第２行（横列）におけるノードインタフェースコントローラ３３２への入力の第１グループとしての役割を果たし、モジュール３００からの出力３２２の第３セットは、第３行（横列）におけるノードインタフェースコントローラ３３４への入力の第１グループとしての役割を果たす。最後に、モジュール３００からの出力３２３のセットは、この実施例の第４及び最終行（横列）におけるノードインタフェースコントローラ３３６への入力の第１グループとしての役割を果たす。

このパターンは、残りのブロードキャスト分散モジュール３０２、３０４、及び３０６間の接続によって示される次のモジュールの各々において繰り返され、その結果、各ブロードキャスト分散モジュールは、各ノードインタフェースコントローラに接続され、各ノードインタフェースコントローラは、各ブロードキャスト分散モジュールからの接続を受け取るようになる。このようにして、何れかの選択入力に提示された情報（３１０、３１２、３１４、及び３１６のラベルが付けられたｎ入力のセットを有する）は、出力の何れ（出力セット３４０、３４２、３４４、及び３４６の各々におけるｎ出力を有する）においても受け取ることができる。このようにして、図３に表されたクロス接続複合（モジュラー）相互接続は、４ｎ×４ｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続を示し、厳密に非ブロッキングで輻輳がない。

図３におけるノードインタフェースコントローラの機能は、図面には示されておらず、又は引用されていないが、これは、上記で引用された米国特許第７，９７０，２７９号（「Ｎ方向シリアルチャネル相互接続」）において詳細に記載されている。しかしながら、図３に表された相互接続に必要なノードインタフェースコントローラと、図１の相互接続のノードインタフェースコントローラとの間には重要な違いがある。この違いは、主として多重性の違いであり、本明細書において説明する。上述のファンアウト回路の機能は、ノードインタフェースコントローラ３３０、３３２、３３４、及び３３２において必要とされる。しかしながら、これらのファンアウトは、図１及び図２のデバイスのような１×８ではなく、１×ｎにしなければならない。１×ｎファンアウトの理由は、各ノードインタフェースコントローラへのｎ入力の４つのバンドルの各々が、必ずしも互いのコピーではないことである。ノードインタフェースコントローラの出口側において、各ノードインタフェースコントローラへの異なる４ｎ入力の各々を４ｎ出力線の各々に存在させることができるように、４ｎ×１ファンインでなければならない（図１及び図２の相互接続では、これらのファンインはｎ×１である）。また、これらのファンアウト及びファンインデバイスは、デジタル電子回路の技術に精通した当業者に公知であり、標準的な公知の設計の集積回路デバイス又は回路表示の何れとしてもデジタル設計者に容易に利用可能である。本開示の範囲又は目的を変えることなく、中間及び時間ストレージ、特定の経路決定のため及びフロー制御に対処するための論理を含む付加的な回路を何れかの実際の実施構成に組み入れることができる。

実施例２
図４（拡張された相互接続）は、モジュールの第５セットに対して別の直接ブロードキャストｎ×ｎ相互接続を追加することによる、図３の相互接続への拡張を例示している。この図は、本開示の別の技術的革新、すなわち上記に引用された特許において完全に開示された図１に示されるオリジナルの概念の完全に接続されたブロードキャスト特性を保持しながら、一度に１つのモジュールのモジュール相互接続を増分的に拡張する方法を示している。

図４を参照すると、第１の４つの行（横列）は、図３の複製の全体（ノードインタフェースコントローラモジュールの各々への付加的な入力の重要な追加を有する）を表している。相互接続の増分的拡張は、図の下部行（横列）に包含される。入力４１０、４１２、４１４、及び４１６は、図３の入力３１０、３１２、３１４、及び３１６に相当する。同様に、ブロードキャスト分散モジュール４００、４０２、４０４、及び４０６は、図３のブロードキャスト分散モジュール３００、３０２、３０４、及び３０６に相当し、ノードインタフェースコントローラモジュール４３０、４３２、４３４、及び４３６は、図３のノードインタフェースコントローラモジュール３３０、３３２、３３４、及び３３６に相当する。ブロードキャスト分散モジュール４００、４０２、４０４、及び４０６とノードインタフェースモジュール（実施例のラベル４２０）との間の相互接続を表す太い先頭部分を有する太い矢印のセットが、図３に存在するこれらの複製である。

図３と図４の違いは、入力４１８、ブロードキャスト分散モジュール４０８、ノードインタフェースコントローラ４３８、及び相互接続出力４４８を含む第５行が追加されたことを始めとして、接続とは別に、ハードウエア及び機能に関する限り単に他の行の何れか１つのコピーにすることができることである。ブロードキャスト分散モジュール４０８のｎ入力４１８の４つのコピーは、白抜きの先頭部分を有する、４５０、４５２、４５４、及び４５６のラベルの付いた細い矢印としてモジュールの出口に示されている。各ノードインタフェースコントローラ、４３０、４３２、４３４、４３８（及びここでは）４３８は、ｎデータ線を包含する第５入力バンドルを有する（他の入力線は、太い実線の先頭部分を有する矢印によって表される）。ｎデータ線４５０は、ブロードキャスト分散モジュール４０８をその第５入力上のノードインタフェースコントローラ４３０に接続する。同様に、ｎデータ線４５２は、ブロードキャスト分散モジュール４０８をその第５入力におけるノードインタフェースコントローラ４３２に接続し、ｎデータ線４５４は、ブロードキャスト分散モジュール４０８をその第５入力におけるノードインタフェースコントローラ４３４に接続し、ｎデータ線４５８は、ブロードキャスト分散モジュール４０８をデバイス４６０による複製の後でその第５入力におけるノードインタフェースコントローラ４３６に接続する。

各ブロードキャスト分散モジュールが４つの出力バンドルのみ（実施例は線４２０である）を有し、各ノードインタフェースコントローラがここでは５つの入力バンドル（幾つかの白抜きの先頭部分を有する矢印の先頭部分で表される）を有するので、ブロードキャスト分散モジュールの各々のモジュールからの出力バンドルの少なくとも１つ（図４の実施例では）における複製構造を提供しなければならない。ブロードキャスト分散モジュール４０８を検討する。その対応する複製又はクローニングデバイスが、バンドル４５６上に存在するｎ信号の各々のコピーを単に提供する、白丸４６０によって表されている。複製構造は、信号伝播の従来技術（例えば、電気ケースにおける単純な電気ファンアウト又は光学ケースにおける光学ファンアウト）に精通した当業者に公知であるので示されていない。複製デバイス４６０は、この複製又はファンアウトを提供し、これによってｎ入力４１８のコピーが、モジュール４０８の内側での信号分散及び収集に従う線４５６上に存在する。

デバイス４６０の出力はその入力のコピーである。１つのコピーは、上述のように線４５８上に提示され、第５入力をノードインタフェースコントローラ４３６に提供し、第２コピーが線４５９上に提示され、第５入力を第５ノードインタフェースコントローラ４３８に提供する。同様にして、他の４つのノードインタフェースコントローラの各々の１つの出力バンドルが、図４の他の４つの白丸で表される複製デバイスに提示される。具体的には、ブロードキャスト分散モジュール４００の出力は、２つのコピーに複製され、第１コピーは、第１入力をノードインタフェースコントローラ４３６に提供し、第２コピーは線４５１上に現れ、第１入力をノードインタフェースコントローラ４３８に提供する。同様に、ブロードキャスト分散モジュール４０２の出力は２つのコピーに複製され、第１コピーは第２入力をノードインタフェースコントローラ４３６に提供し、第２コピーは線４５３上に見られ、第２入力をノードインタフェースコントローラ４３８に提供し、ブロードキャスト分散モジュール４０４の出力は、２つのコピーに複製され、第１コピーは第３入力をノードインタフェースコントローラ４３６に提供し、第２コピーは線４５５上に見られ、第３入力をノードインタフェースコントローラ４３８に提供し、最後にブロードキャスト分散モジュール４０６の出力は、２つのコピーに複製され、第１コピーは、第４入力をノードインタフェースコントローラ４３６に提供し、第２コピーが線４５７上に見られ、第４入力をノードインタフェースコントローラ４３８に提供する。

このようにして、５つのノードインタフェースコントローラ４３０、４３２、４３４、４３６、及び４３８の各々は、ブロードキャスト分散モジュール４００、４０２、４０４、４０６、及び４０８の各々からの入力を受け取り、これによって入力４１０、４１２、４１４、４１６、及び４１８のセット全体に存在する全ての信号が、５つのノードインタフェースコントローラ４３０、４３２、４３４、４３６、及び４３８の各々に提示される。ノードインタフェースコントローラの機能は、上記で説明されたように、５ｎ出力線４４０、４４２、４４４、４４６、及び４４８の各々が、５ｎ入力線４１０、４１２、４１４、４１６、及び４１８の各々に直接的に接続されるのを確保する。従って、図４に示された拡張された相互接続は、厳密には非ブロッキングであり輻輳がない完全な５ｎ×５ｎブロードキャスト相互接続を形成し、フルデータチャネルレートでの全対全接続性をサポートする。各電気−光学ノードインタフェースコントローラの出口接続でのコンテンションの処理は、上記に引用された米国特許第７，９７０，２７９号（「Ｎ方向シリアルチャネル相互接続」において詳細に論じられたような本開示の主題ではない。

可能性のある中間相互接続、並びに図３〜４に示された実施形態を越えて拡張される相互接続が存在する。詳細には、図１に示された種類のマルチｎ×ｎ直接−ブロードキャスト相互接続に基づく本発明は、ｍｎ×ｍｎタイプの直接ブロードキャスト、シングルレイヤ、完全接続の相互接続を形成するために使用することができ、ここでｎは単一の構成要素相互接続におけるノードの数であり、ｍはゼロより大きい何れかの整数である。一例として、ｎ＝３２（上記に使用されるように）の場合、３２、６４、９６、１２８、１６０などに対処する相互接続は、単に、（必要に応じて、各々ｎ入力の）入力バンドルを追加するためにノードインタフェースコントローラモジュールを変更し、各付加的な入力に対するファンアウト回路のセットを追加し、相互接続出力に至るファンイン回路の多重度を増加させ、更に適切な内部接続を行うことによって達成することができる。

定義
「プログラム要素」という表現は、コンピュータシステムでの実行に合わせて設計された命令シーケンスを意味するものとする（例えば、プログラム及び／又はコンピュータプログラムは、サブルーチン、関数、手順、オブジェクト方法、オブジェクト実施構成、実行可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／動的ロードライブラリ及び／又はコンピュータ又はコンピュータシステムでの実行に合わせて設計された他の命令シーケンスを含むことができる）。

「実質的に」という用語は、指定されたものを大まかに意味し、必ずしも全体ではない。「約」という用語は、所与の値に少なくとも近い（例えば、その１０％以内である）ことを意味するものとする。「ほぼ」という用語は、所与の状態に少なくとも近いことを意味するものとする。「結合された」という用語は、必ずしも直接的ではなく、必ずしも機械的でなく接続されることを意味するものとする。

「第１又は１つの」という用語、及び「少なくとも第１又は少なくとも１つの」という表現は、他に意味されることが本明細書の固有の文章から明らかでない限り、単数又は複数を意味するものとする。「第２又は別の」という用語、及び「少なくとも第２又は少なくとも別の」という表現は、他に意味されることが本明細書の固有の文章から明らかでない限り、単数又は複数を意味するものとする。本明細書の固有の文章においてそうでないことが明示的に記載されていない限り、「又は」という用語は、包含的な「又は」を意味し、排他的な「又は」を意味しないものとする。具体的には、条件Ａ又はＢは、以下の何れか１つ、すなわちＡは真（又は存在する）及びＢは偽である（又は存在しない）、Ａは偽である（又は存在しない）及びＢは真である（又は存在する）、及びＡとＢの両方が真である（又は存在する）によって満足される。「及び／又は」という用語は、文法的な形式のため及び単に便宜上利用される。

「複数の」という用語は、２又は２よりも多いことを意味するものとする。「何れかの」という用語は、あるセットの全ての適用可能な要素又はセットの全ての適用可能な要素の少なくとも１つのサブセットを意味するものとする。本明細書で導き出される「何れかの整数」という表現は、本明細書に記載された対応する数の間の整数を意味するものとする。本明細書で導き出される「何れかの範囲」という表現は、これらの対応する数以内にある何れかの範囲を意味するものとする。「手段」という用語は、「のための」という用語の前に付く場合、その結果を達成するためのハードウエア、ファームウエア及び／又はソフトウエアを意味するものとする。「ステップ」という用語は、「のための」という用語の前に付く場合、記載された結果を達成するための（サブ）方法、（サブ）処理及び／又は（サブ）ルーチンを意味するものとする。別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合には、本定義を含む本明細書が優先する。

記載された実施形態及び実施例は、単に例証の目的のものであり、限定を意図するものではない。本開示の実施形態は別々に実施することができるが、本開示の実施形態を関連付けられるシステムに統合することもできる。本明細書で開示された本開示の実施形態の全ては、本開示の観点から過度の実験を行うことなく実施及び使用することができる。本開示の実施形態は、本明細書に記載された理論的な記載（あるとすれば）によって限定されない。本開示の実施形態の個々の段階は、開示の方法で実行する必要はなく、又は開示される順序で結合される必要はないが、何れか及び全ての方法で実行できる及び／又は何れか及び全ての順序で結合することができる。本開示の実施形態の個々の構成要素は、開示される構成に結合する必要はないが、何れか及び全ての構成に結合することができる。

本開示の実施形態の特徴の様々な置換、変更、追加及び／又は再構成は、ベースとなる本発明の概念の範囲から逸脱することなく行い得る。開示される要素及び各開示される実施形態の特徴の全てを、このような要素又は特徴が相互に排他的である場合を除いて、開示される要素及びあらゆる他の開示される実施形態の特徴に結合することができ、又はこれに置き換えることができる。添付の請求項及びその等価物によって定義されるベースとなる本発明の概念の範囲は、全てのこのような置換、変更、追加及び／又は再構成を網羅する。

添付の請求項は、ミーンズプラスファンクションの限定が、「のための手段」「のための機構」及び／又は「のための段階」という表現を使用して所与の請求項に明示的に記載されない限り、このような限定を含むものと解釈すべきではない。本発明の下位の実施形態は、添付の独立請求項及びその等価物によって正確に説明される。本発明の特定の実施形態は、添付の従属請求項及びその等価物によって区別される。

４００ ４０２ ４０４ ４０６ ブロードキャスト分散モジュール
４０８ ブロードキャスト分散モジュール
４１０ ４１２ ４１４ ４１６ 入力
４１８ 入力
４２０ 線
４３０ ４３２ ４３４ ４３６ ４３８ ノードインタフェースコントローラ
４４０ ４４２ ４４４ ４４６ ４４８ ５ｎ出力線
４５０ ４５２ ４５４ ４５６ 白抜きの矢印先頭部を持つ細い矢印
４５１ ４５３ ４５５ ４５７ ４５９ 線
４５６ バンドル
４５８ ｎデータ線
４６０ 複製デバイス

Claims (17)

1. ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックを含むモジュラー相互接続を備えた装置であって、前記ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックが非ブロッキングで輻輳がなく、ｍは２以上の整数、ｎは２以上の整数である、装置。
2. 前記相互接続ファブリックが、スイッチ及びルータを含まない、請求項１に記載の装置。
3. 前記ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックが、ｍ直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続（３００、３０２、３０４、３０６、４００、４０２、４０４、４０６）を含み、その各々が非ブロッキングであり輻輳がない、請求項２に記載の装置。
4. 前記ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックが、ｍ電気−光学ノードインタフェースコントローラ（３３０、３３２、３３４、３３６、４３０、４３２、４３４、４３６）を含み、前記ｍ電気−光学ノードインタフェースコントローラの各々が、ｍ直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続の各々に結合される、請求項３に記載の装置。
5. 前記ｍ直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続及び前記ｍ電気−光学ノードインタフェースコントローラの両方に結合されたｍｎノードを更に備える、請求項４に記載の装置。
6. ｉ）前記ｍ電気−光学ノードイン多フェースコントローラの各々に結合された別の直接ブロードキャストｎ×ｎ相互接続（４０８）と、
   ｉｉ）前記別の直接−ブロードキャストｎ×ｎ相互接続及び前記ｍ直接ブロードキャストｎ×ｎ相互接続の各々の両方に結合された別の電気−光学ノードインタフェースコントローラ（４３８）と、
   を更に備える、請求項４に記載の装置。
7. 前記別の直接ブロードキャストｎ×ｎ相互接続が、前記ｍ電気−光学ノードインタフェースコントローラの１つ及び前記別の電気−光学ノードインタフェースコントローラの両方に複製ファンアウトデバイス（４６０）を介して結合される、請求項６に記載の装置。
8. ａ）前記ｍ直接−ブロードキャストポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続及びｂ）前記別の直接ブロードキャストｎ×ｎ相互接続、及びａ）前記ｍ電気−光学ノードインタフェースコントローラ及びｂ）前記別の電気−光学ノードインタフェースコントローラの両方に結合された（ｍ＋１）ｎノードを更に備える、請求項７に記載の装置。
9. 請求項１の装置を備えた光学ネットワーク。
10. 請求項１の装置を備えたコンピュータシステム。
11. ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックを含むモジュラー相互接続を作動させる段階を含む方法であって、前記ｍｎ×ｍｎ完全接続、直接ブロードキャスト、ポイント対ポイント、全対全相互接続ファブリックが、非ブロッキングで輻輳がなく、ｍは２以上の整数、ｎは２以上の整数であり、ｍｎ入力の各々をｍｎ出力の各々及び全てに分散することを含む、方法。
12. 前記作動段階が、ｎ入力を第１直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続（３００、３０２、３０４、３０６、４００、４０２、４０４、４０６）に入力する段階と、ｎ＋１から２ｎ入力を、第２直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続に入力する段階と、を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記作動段階が、前記ｎ入力の第１コピーを前記第１直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から、第１ノードインタフェースコントローラ（３３０、３３２、３３４、３３６、４３０、４３２、４３４、４３６）に分散する段階と、前記ｎ入力の第２コピーを前記第１直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から第２ノードインタフェースコントローラに分散する段階と、前記ｎ＋１から２ｎ入力の第１コピーを前記第２直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から前記第１ノードインタフェースコントローラに分散する段階と、前記ｎ＋１から２ｎ入力の第２コピーを前記第２直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から前記第２ノードインタフェースコントローラに分散する段階と、を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記モジュラー相互接続を拡張する段階を更に含み、
    前記作動段階が、
    別のｎ入力を別の直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続（４０８）に入力する段階と、
    前記別のｎ入力の第１コピーを前記別の直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から前記第１ノードインタフェースコントローラに分散する段階と、
    前記別のｎ入力の第２コピーを前記別の直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から前記第２ノードインタフェースコントローラに分散する段階と、
    前記第１ｎ入力の別のコピーを前記第１直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から第１複製ファンアウトデバイスを介して別のノードインタフェースコントローラ（４３８）に分散する段階と、
    前記第２ｎ入力の別のコピーを前記第２直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から第２複製ファンアウトデバイスを介して前記別のノードインタフェースコントローラに分散する段階と、
    前記別のｎ入力の別のコピーを前記別の直接−ブロードキャスト、ポイント対ポイントｎ×ｎ相互接続から別の複製ファンアウトデバイス（４６０）を介して前記別のノードインタフェースコントローラに分散する段階と、
    を含む、請求項１３に記載の方法。
15. ビットストリームによる光学キャリアのパルス幅変調及び前記パルス幅変調光学キャリアのパルス幅復調を更に含む、請求項１１に記載の方法。
16. 請求項１１の方法を実施するために翻訳可能なコンピュータ又は機械可読プログラム要素を含む、コンピュータ可読媒体。
17. 本明細書に実質的に記載される装置／方法。

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