JP2018527767A - スイッチングマトリクスがバッファリングされたマクロスイッチ - Google Patents
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Abstract
Description
分野
本開示は、光信号を伝達するための技術に関する。より具体的には、本開示は、スイッチングマトリクスがバッファリングされた光学式クロスポイントマクロスイッチ(optical cross-point macro-switch)に関する。
多段式のClosパケットスイッチングネットワークは、コンピューティングおよび電気通信スイッチングおよびルーティングシステムにおいて広く用いられており、これらのシステムにおいて多くの別個のエンドポイントまたはポート間で共有される相互接続性を提供している。特に、これらのパケットスイッチングネットワークは、典型的には、何千ものポートにスケーリングすることのできる空間分割スイッチとして実現されている。しかしながら、入出力ポートが競合するので、非ブロッキングClosネットワークにおいても、このようなシステムがスケールアップされると、しばしば効率損失が生じる。この競合は、各々の段内でバッファリングされたスイッチングノードを用いることによって排除することができるので、すべての中間ノードがパケットを格納することができ、これにより、ヘッド・オブ・ラインブロッキング(head-of-line blocking)および/または出力ポートブロッキングを軽減することができる。
本開示の一実施形態は、第1の集積回路を含むマクロスイッチを提供する。この第1の集積回路は表面を有し、第1のスイッチ部を含む。第1のスイッチ部の各々は、第1の制御論理および第1のメモリバッファを含む。第1の集積回路はさらに、第2のスイッチ部を含む。第2のスイッチ部の各々は第2の制御論理および第2のメモリバッファを含む。さらに、マクロスイッチは、上記表面に面する第2の表面を有する第2の集積回路を含む。第2の集積回路は、光源に結合することができる光ポートと、光ポートおよび第1のスイッチ部に光学的に結合された光導波路と、第1のスイッチ部および第2のスイッチ部に光学的に結合された第2の光導波路とを含む。なお、マクロスイッチが第1のスイッチ部と第2のスイッチ部との間に完全接続型トポロジを有することに留意されたい。
さらに、所与の第1のスイッチ部は、動作中に、入力光信号を入力電気信号に変換し、出力電気信号を出力光信号に変換するトランシーバを含み得る。さらに、所与の第2のスイッチ部は、動作中に、第2の入力光信号を第2の入力電気信号に変換し、第2の出力電気信号を第2の出力光信号に変換する第2のトランシーバを含み得る。
マクロスイッチ、マクロスイッチを含むシステム、およびマクロスイッチを用いて光信号を切替えるための技術についての実施形態が記載される。マクロスイッチは、対向する集積回路を含み得る。当該集積回路のうち一方は、光信号を伝達する光導波路を実現し、他方の集積回路は、複数のスイッチ部の各々において制御論理(ロジック)、電気スイッチおよびメモリバッファを実現する。さらに、マクロスイッチは、スイッチ部同士の間に完全接続型トポロジを有し得る。さらに、各スイッチ部におけるメモリバッファは、スケジューリング/ルーティングを過度に複雑にすることなく、パケットをバッファリングし、輻輳を軽減する。
入力光信号は、光カプラによって集積回路112から集積回路110に光学的に結合されてもよい。たとえば、光導波路126−1を用いて伝達された入力光信号は、光カプラ(O.C.)210−1によってスイッチ部114−1に光学的に結合されてもよい。この光カプラは、回折格子および/またはミラーを含み得る。いくつかの実施形態においては、光結合は光近接通信を伴う。この場合、集積回路110と集積回路112との間の垂直方向の空間は、集積回路110と集積回路112との間で光学的に結合されている光信号の1つ以上のキャリア波長よりも短いか、または1つ以上のキャリア波長と同じオーダである。
さらに、スイッチ部300は、シリアライザ/デシリアライザと入出力スクラッチパッドとの間に入出力クロスバーを含み得る。
さらに、非ブロッキング全二分割帯域幅を提供するために、各リーフスイッチ部のうち(各方向への)残りの96個の波長は、スパイン・スイッチ部のすべてにわって分散されていてもよい。さらに、各々のスパイン部は1つの光導波路を有してもよい。1つの光導波路は、各々のリーフ部に接続された(各方向ごとに)4つのキャリア波長を含むかまたは伝達する。スパイン・スイッチ部が一方向への192の波長で最大の接続性を有し得るので、マクロスイッチは、非ブロッキング全二分割帯域幅構成ですべてのリーフスイッチを接続するために合計24個のスパイン・スイッチを必要とする可能性がある。さらに、各スイッチ部を通じて最大の総トラヒックが384GB/sであり得るので、各スイッチ部が1GHzの公称周波数で動作すると想定すると、各スイッチ部は、12個のバンク付きの3MB入出力スクラッチパッド(256KB/バンク)を必要とする可能性がある。
Claims (21)
- マクロスイッチであって、
表面を有する第1の集積回路を含み、前記第1の集積回路は、
第1のスイッチ部を含み、前記第1のスイッチ部の各々は第1の制御論理および第1のメモリバッファを含み、前記第1の集積回路はさらに、
第2のスイッチ部を含み、前記第2のスイッチ部の各々は第2の制御論理および第2のメモリバッファを含み、前記マクロスイッチはさらに、
前記表面に面する第2の表面を有する第2の集積回路を含み、前記第2の集積回路は、
光源に結合するように構成された光ポートと、
前記光ポートおよび前記第1のスイッチ部に光学的に結合された第1の光導波路と、
前記第1のスイッチ部および前記第2のスイッチ部に光学的に結合された第2の光導波路とを含み、前記マクロスイッチは、前記第1のスイッチ部と前記第2のスイッチ部との間に完全接続型トポロジを有する、マクロスイッチ。 - 前記マクロスイッチはクロスポイントスイッチを含む、請求項1に記載のマクロスイッチ。
- 前記マクロスイッチは非ブロッキングとなる、請求項1または2に記載のマクロスイッチ。
- 動作中、所与の第1のスイッチ部における前記第1の制御論理は、前記所与の第1のスイッチ部についての所与の第1のスイッチングスケジュールを決定し、
動作中に、所与の第2のスイッチ部における前記第2の制御論理は、前記所与の第2のスイッチ部についての所与の第2のスイッチングスケジュールを決定する、請求項1から3のいずれか一項に記載のマクロスイッチ。 - 前記所与の第1のスイッチングスケジュールは、前記第1のスイッチ部および前記第2のスイッチ部についての他のスイッチングスケジュールから独立して決定され、
前記所与の第2のスイッチングスケジュールは、前記第1のスイッチ部および前記第2のスイッチ部についての前記他のスイッチングスケジュールから独立して決定される、請求項4に記載のマクロスイッチ。 - 所与の光ポートと所与の第1のスイッチ部との間における前記第1の光導波路は、動作中に、前記所与の光ポートから前記所与の第1のスイッチ部に情報を伝達する1つの光導波路と、動作中に、前記所与の第1のスイッチ部から前記所与の光ポートに情報を伝達する別の光導波路とを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のマクロスイッチ。
- 所与の第1のスイッチ部と所与の第2のスイッチ部との間における前記第2の光導波路は、動作中に、前記所与の第1のスイッチ部から前記所与の第2のスイッチ部に情報を伝達する1つの光導波路と、動作中に、前記所与の第2のスイッチ部から前記所与の第1のスイッチ部に情報を伝達する別の光導波路とを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載のマクロスイッチ。
- 光結合は、回折格子、ミラーおよび光近接通信のうちの1つを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載のマクロスイッチ。
- 所与の第1のスイッチ部は、動作中に、入力光信号を入力電気信号に変換し、出力電気信号を出力光信号に変換するトランシーバを含み、
所与の第2のスイッチ部は、動作中に、第2の入力光信号を第2の入力電気信号に変換し、第2の出力電気信号を第2の出力光信号に変換する第2のトランシーバを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載のマクロスイッチ。 - 前記第2の集積回路は、
基板と、
前記基板上に配置された埋込み酸化物(BOX)層と、
前記BOX層上に配置された半導体層とを含み、前記第1の光導波路および前記第2の光導波路は、前記半導体層において少なくとも部分的に実現される、請求項1から9のいずれか一項に記載のマクロスイッチ。 - 前記基板、前記BOX層および前記半導体層はシリコン・オン・インシュレータ技術を構成する、請求項10に記載のマクロスイッチ。
- プロセッサと、
前記プロセッサに結合されて、動作中に前記プロセッサによって実行されるプログラムモジュールを格納するメモリと、
請求項1から11のいずれか一項に記載の前記マクロスイッチと含む、システム。 - プロセッサと、
前記プロセッサに結合されて、動作中に前記プロセッサによって実行されるプログラムモジュールを格納するメモリと、
マクロスイッチとを含むシステムであって、前記マクロスイッチは、
表面を有する第1の集積回路を含み、前記第1の集積回路は、
第1のスイッチ部を含み、前記第1のスイッチ部の各々は第1の制御論理および第1のメモリバッファを含み、前記第1の集積回路はさらに、
第2のスイッチ部を含み、前記第2のスイッチ部の各々は第2の制御論理および第2のメモリバッファを含み、前記マクロスイッチはさらに、
前記表面に面する第2の表面を有する第2の集積回路を含み、前記第2の集積回路は、
光源に結合するように構成された光ポートと、
前記光ポートおよび前記第1のスイッチ部に光学的に結合された第1の光導波路と、
前記第1のスイッチ部および前記第2のスイッチ部に光学的に結合された第2の光導波路とを含み、前記マクロスイッチは、前記第1のスイッチ部と前記第2のスイッチ部との間に完全接続型トポロジを有する、システム。 - 前記マクロスイッチはクロスポイントスイッチを含み、
前記マクロスイッチは非ブロッキングとなる、請求項13に記載のシステム。 - 動作中、所与の第1のスイッチ部における前記制御論理は、前記所与の第1のスイッチ部についての所与の第1のスイッチングスケジュールを決定し、
動作中、所与の第2のスイッチ部における前記第2の制御論理は、前記所与の第2のスイッチ部についての所与の第2のスイッチングスケジュールを決定する、請求項13または14に記載のシステム。 - 前記所与の第1のスイッチングスケジュールは、前記第1のスイッチ部および前記第2のスイッチ部についての他のスイッチングスケジュールから独立して決定され、
前記所与の第2のスイッチングスケジュールは、前記第1のスイッチ部および前記第2のスイッチ部についての前記他のスイッチングスケジュールから独立して決定される、請求項15に記載のシステム。 - 所与の光ポートと所与の第1のスイッチ部との間における前記第1の光導波路は、動作中に、前記所与の光ポートから前記所与の第1のスイッチ部に情報を伝達する1つの光導波路と、動作中に、前記所与の第1のスイッチ部から前記所与の光ポートに情報を伝達する別の光導波路とを含む、請求項13から16のいずれか一項に記載のシステム。
- 所与の第1のスイッチ部と所与の第2のスイッチ部との間における前記第2の光導波路は、動作中に、前記所与の第1のスイッチ部から前記所与の第2のスイッチ部に情報を伝達する1つの光導波路と、動作中に、前記所与の第2のスイッチ部から前記所与の第1のスイッチ部に情報を伝達する別の光導波路とを含む、請求項13から17のいずれか一項に記載のシステム。
- 所与の第1のスイッチ部は、動作中に、入力光信号を入力電気信号に変換し、出力電気信号を出力光信号に変換するトランシーバを含み、
所与の第2のスイッチ部は、動作中に、第2の入力光信号を第2の入力電気信号に変換し、第2の出力電気信号を第2の出力光信号に変換する第2のトランシーバを含む、請求項13から18のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記第2の集積回路は、
基板と、
前記基板上に配置された埋込み酸化物(BOX)層と、
前記BOX層上に配置された半導体層とを含み、前記光導波路および前記第2の光導波路は、前記半導体層において少なくとも部分的に実現されている、請求項13から19のいずれか一項に記載のシステム。 - マクロスイッチを用いて光信号を切替える方法であって、
前記マクロスイッチにおける第2の集積回路内の光導波路で光信号を伝達するステップと、
前記光導波路からの前記光信号を、前記マクロスイッチにおける第1の集積回路内のスイッチ部の間で光学的に結合するステップとを含み、所与のスイッチ部は制御論理およびメモリバッファを含み、前記制御論理は、前記マクロスイッチにおける他のスイッチ部からは独立してスイッチングスケジュールを決定し、前記方法はさらに、
前記所与のスイッチ部において、光信号を電気信号に変換し、スイッチングを実行し、前記電気信号を前記光信号に変換するステップを含み、前記電気信号は、前記マクロスイッチにおける競合を回避するために前記メモリバッファに選択的に格納される、方法。
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