KR101389587B1

KR101389587B1 - 계층적인 수동형 네트워크

Info

Publication number: KR101389587B1
Application number: KR1020107027627A
Authority: KR
Inventors: 파벨 코르닐로비치
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2014-04-25
Also published as: CN102090027B; JP5309211B2; WO2009136934A1; US8521023B2; JP2011520382A; CN102090027A; KR20110015622A; EP2286553A4; EP2286553A1; EP2286553B1; US20110097084A1

Abstract

복수의 컴퓨팅 노드(12)가 로지컬 다차원 어레이(22)에 위치하며 통신 케이블(14)에 의해 연결되는 통신 네트워크가 기술된다. 통신 케이블은 어레이 내의 모든 쌍의 노드들 간에 직접 물리적인 접속이 존재하도록 각각의 노드를 어레이 내의 다른 모든 노드들에 연결하는 콘딧(16)을 구비한다. 통신 네트워크 내의 노드들 간의 상호 접속을 제공하는 방법은 전술한 어레이 내에 노드들을 배치하고 연결하는 단계를 포함하며, 각각의 노드는 어레이 내의 열 및 행으로 콘딧을 수동으로 리다이렉팅한다.

Description

계층적인 수동형 네트워크{HIERARCHICAL PASSIVE NETWORKS}

본 발명은 계층적인 수동형 네트워크에 관한 것이다.

서버, 로컬 네트워크 또는 지역적 및 글로벌 네트워크를 포함하는 컴퓨팅 시스템은 종종 다수의 컴퓨팅 유닛의 상호접속을 필요로 한다. 가령, 서버와 같은 몇몇의 전자 시스템은 블레이드 서버 또는 랙 서버 내로 배치되는 다수의 인쇄 회로 기판을 포함한다. 인쇄 회로 기판은 전형적으로 백플레인 상에 대응 커넥터에 부착할 수 있게 하는 커넥터를 탑재하고 있다. 따라서 인쇄 회로 보드들 간의 전기적 상호접속은 백플레인에 의해 제공되어 인쇄 회로 보드들간의 정보 교환을 가능하게 한다.

그러나, 이러한 방법은 제한이 있다. 서버, 블레이드 또는 카드들 간에 요구되는 데이터 대역폭이 증가함에 따라, 이들 서버, 블레이드 또는 카드들을 수용할 수 있는 백플레인은 보다 고가일 뿐만 아니라 복잡하게 되어 강건성과 신뢰성이 저하된다. 그러한 복잡한 다른 플랫폼은 멀티코어 컴퓨터, 컴퓨터 클러스터 및 슈퍼컴퓨터를 포함한다. 이러한 애플리케이션들의 각각은 고속 컴퓨팅을 지원할 수 있는 입/출력 아키텍처를 가능하게 하는 컴퓨팅 유닛들(프로세서 코어들, 프로세서들 또는 프로세서 플랫폼들) 간의 고속 및 고대역폭의 상호 접속을 필요로 한다. 이러한 장치들은 수 천의 개개의 컴퓨팅 노드를 포함할 수 있다.

이러한 대형 네트워크들 간의 데이터 다이렉팅(directing)는 상당한 양의 시간 소모적이며 자원 소모적인 라우팅 단계를 포함할 수 있다. 가령, 패킷 교환은 큐잉 관련 지연(queuing-related delays)을 포함할 수 있다. 한편, 광 상호접속은 초고대역폭의 가능성을 제공하면서 일반적으로 전기 상호접속보다 전자기 간섭 생성과 고장발생도를 덜 발생시킨다. 그러나, 유닛들 간의 광 통신은 일반적으로 데이터를 전기 신호로부터 광 신호로 그리고 그 반대로 변환시키는 것을 필요로 한다. 높은 상호 접속도를 유지하면서 라우팅 및 데이터 변환의 제한을 경감시키기 위해 네트워크 내의 가능한 많은 유닛을 가능한 많은 다른 유닛에 직접 접속하는 것이 바람직하다. 불행히도, 대형 네트워크의 경우, 이는 대량의 광 케이블을 필요로 하여 비용을 추가시키며 시스템을 유지하기가 곤란하게 한다.

도 1은 모든 노드들 간의 쌍의 접속을 제공하는 노드들의 선형 체인 네트워크를 도시하고 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 컴퓨팅 노드들의 2차원 어레이를 도시하고 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 16-노드의 2차원 네트워크에서 입력 포트 및 출력 포트의 배열을 도시하고 있다.
도 4는 도 2에 도시된 바와 같은 어레이에서 사용되며 (0,0)으로 지정된 노드에서 커넥터, 입력 및 출력의 세트를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크에서의 계층적인 레벨의 수와 유닛당 콘딧의 수를 관련시키는 함수의 도면이다.

본 발명의 실시예를 기술할 때 아래의 용어가 사용될 것이다.

단수 형태는 문맥상 명확히 달리 언급되지 않는 한 다수의 참조물을 포함한다. 따라서, 가령 "컴포넌트 표면"의 참조는 그러한 표면의 하나 이상에 대한 참조물을 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "대략"은 차원, 사이즈, 공식, 파라미터, 형상 및 다른 수량들 및 특성들이 정확하지 않으며 정확할 필요가 없이 근사화될 수 있으며/있거나 허용오차, 변환 인수, 대략, 측정 오차 및 당업자에게 알려진 다른 인수를 반영하여 원하는 것보다 크거나 작을 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에 대해 참조 부호가 만들어질 것이며, 동일한 것을 기술하기 위해 특정의 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 영역에는 제한이 없다는 것이 이해될 것이다.

모든 쌍의 노드들 간에 물리적 접속이 존재하도록 다수의 컴퓨팅 노드를 접속하는 것이 바람직할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "노드", "컴퓨팅 노드" 또는 단순히 "유닛"은 블레이드 서버 내의 블레이드와 같은 회로 보드 및 서버 및/또는 클라이언트와 같은 컴퓨터를 포함하는 다른 유닛에 접속되어 작동될 수 있는 프로세싱 유닛과 상호 교환가능하게 참조된다. 그러한 상호접속을 제공하기 위한 하나의 방법은 다수의 통신 콘딧을 구비한 통신 케이블을 사용하여 선형 배열 내의 모든 유닛들을 연결하도록 하는 것이다. 광 상호접속을 사용하는 시스템의 경우, 콘딧은 번들형 케이블 또는 리본 케이블 또는 다른 광 도파관 구조 내의 파이버 광학장치일 수 있다. 보다 일반적인 의미에서, 용어 "콘딧(conduits)"은, 광 파이버, 전기 와이어, 트위스트된 쌍의 케이블, 동축 케이블 및 기계적 채널을 포함하여 신호를 수용하도록 구성된 시스템 내의 포인트들 간에 데이터 신호가 이동될 수 있는 임의의 구조를 지칭할 수 있다. 또한 보다 일반적인 용어인 "경로"는 콘딧뿐만 아니라 자유 공간 광 시스템에서와 같이 포인트들 간에 신호가 전송될 수 있는 다른 통로를 포함한다. 아래의 설명은 특히 콘딧에 의한 접속을 참조하고 있으나 다른 경로를 사용하는 본 발명의 변형예가 고려될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 이러한 배열을 갖는 도면을 도시한 것으로, 여기서 N개의 노드(12)를 갖는 데이지 체인 네트워크(10)는 노드들을 로지컬 링(logical ring) 내로 접속하기 위해 N 개의 통신 케이블(14)을 사용할 수 있으며, 각각의 케이블은 콘딧(16)을 포함하며, 콘딧에 의해 각각의 노드는 링 내의 다른 모든 노드에 접속된다. 이러한 링에서, 접속(및 그에 따른 정보)은 좌측에서 우측으로 그리고 각각의 노드의 출력 포트(18)로부터 노드 상의 입력 포트(20)로 다운스트림으로 전달된다. 모든 노드들 간의 풀 쌍 접속(full pairwise connectivity)을 달성하기 위해, 각각의 노드는 N-1개의 접속을 발생시켜야 한다. 이러한 배열에서, 업스트림 노드와 다운스트림 노드를 연결하는 각각의 케이블은 두 개의 노드를 접속하는 하나의 콘딧 뿐만 아니라, 업스트림 노드와 다른 노드를 접속하는 N-2개의 파이버와, 링 내의 다른 노드들을 서로 접속시키는 (N-2)*(N-1)/2 개의 관통 파이버(pass-through fibers)를 구비하고 있다. 각각의 통신 케이블은 전체적으로 적어도 N*(N-1)/2개의 콘딧을 구비하고 있다.

이러한 데이지 체인 배열은 패킷 교환에 의지하지 않거나 또는 (광 파이버 통신의 경우) 신호의 원점 및 종점을 제외한 지점들에서 광전 변환에 의지하지 않고 모든 노드들 간의 직접 쌍 접속(direct pairwise connections)을 제공한다. 그러나, 케이블 당 콘딧의 수는 노드의 수가 증가함에 따라 2차 방정식 형태로 증가한다. 가령, N=1000 개인 네트워크는 각각의 케이블에서 500,000 만개 정도의 콘딧을 필요로 한다. 콘딧으로서 광 파이버를 사용하는 경우에도 그 정도의 파이버를 구비한 케이블은 제조 및 유지가 곤란할 수 있다.

본 시스템 및 방법은 대형 네트워크가 파이버 개수가 동일한 개수로 증가되지 않고도 달성될 수 있도록 계층적 네트워크에서 컴퓨터들을 배치할 수 있다. 본 시스템의 하나의 성과는 네트워크 사이즈의 성장에 수반되는 케이블 당 콘딧의 개수의 증가를 감속시킬 수 있다는 것이다. 이는 패킷 교환에 의지할 필요없이 또는 중간 스트림의 광전 변환없이도 N개의 컴퓨터들/유닛들 간의 직접 접속을 제공하면서 달성된다. 이와 같이, 패킷 교환 및 여분의 변환 단계는 본 시스템을 사용하여 네트워크를 구축할 때 선택적인 툴이 된다. 따라서 자원 요건 및 유지 요건을 감소시키기 위해 모든 방안이 생략될 수 있거나 어느 하나의 방안이 본 발명의 네트워크와 함께 사용되어 융통성 및 대역폭 성능을 증가시킬 수 있다.

선형 로지컬 체인 대신에 본 발명에 의하면, 노드들은 계층적 차원을 갖는 다차원 로지컬 어레이로 배열된다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 노드(12)의 2차원 어레이(22)를 제공한다. 기재의 편의를 위해, 각각의 노드는 x, y 좌표계(23)를 사용하여 레이블링될 수 있으며 관심 노드(24)는 (0,0)으로 지정된다. 그러나 주목할 것은 본 시스템의 동작을 위한 지정 시스템이나 실제의 임의의 시스템은 불필요하다는 것이다. 개개의 노드는 래티스 시프트 벡터에 의해 다른 노드들과 구별되며, 래티스 시프트 벡터는 다른 노드들 , 가령 (1,1) 인접 노드, (-1,0) 노드 등로서 다른 노드들을 접속한다. 주기적 바운더리 상태들은 모든 방향을 따라 가정된다. 가령, 도 2에 도시된 어레이에서, 지정 노드(1,2)에 대한 최상부 인접 노드는 (1,-1) 노드이다. 주목할 것은 주기적 바운더리 상태들은 본 시스템이 동작하는데 불필요하다는 것이다. 주기적인 바운더리 상태하에서, 모든 노드들은 네트워크 내의 동일한 위치에 존재하여 실질적으로 동일한 아키텍처를 갖는 노드들이 사용될 수 있다. 주기적인 바운더리 상태가 존재하지 않을 경우, 모든 노드 위치들은 동일하지 않으며, 따라서 통신 체계를 변경할 것을 필요로 할 것이다. 또한 본 명세서에서 차원 요소, 가령 "행" 및 "열"에 대한 공통의 규칙을 사용하는 어레이를 논의하고 있으나 이는 2차원 실시예로 본 발명을 제한하기 보다는 설명의 편의를 위해 사용되고 있다는 것을 이해해야 할 것이다.

모든 노드 쌍 간의 직접 쌍 접속을 제공하기 위해, 각각의 노드는 (N-1) 출력을 전송하고 마찬가지로 (N-1) 입력을 수신하도록 구성되어야 한다. 각각의 입력 또는 출력은 특정의 인접 노드와 고유하게 관련된다. 따라서, 데이터 신호의 원점은 데이터 신호가 도달하는 입력 포트에 의해 결정될 수 있다. 마찬가지로, 데이터는 간단히 대응하는 출력 포트를 활성화함으로써 특정의 노드로 전송될 수 있다. 주어진 노드는 입력 및 출력 포트(및 입력 및 출력 포트가 이동하는 노드)를 식별하는 방법을 구비해야만 한다. 그러나, 그러한 방법은 포트가 하우징되는 커넥터 내의 위치만큼이나 간단할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노드에서 출력 포트(18) 및 입력 포트(20)의 배열을 도시한 도면이다. 이 배열에서, 포트들은 그룹으로 배열된다. 가령, 동일한 행에서 다른 노드들에 대한 접속을 제공하는 그룹(26)과, 동일한 열에서 다른 노드들에 대한 접속을 제공하는 그룹(28)과, 현재의 노드로부터 하나, 둘 및 세 개의 열만큼 이격되어 위치한 노드들과의 제각기의 접속을 위한 그룹(30-32)이 존재한다.

케이블 내의 파이버 또는 콘딧의 수의 절감은 스텝 방식으로 어레이를 통해 신호를 전송함으로써 달성된다. 가령, 일 실시예는 목적지 노드가 위치한 열에 도달할 때까지 발생하는 노드들의 행을 따라 각각의 데이터 신호가 전송되는 규칙을 사용한다. 그 후, 필요하다면, 데이터 신호는 목적지 노드에 도달하도록 열을 따라 전송된다. 그러나, 대안의 실시예에서 반대의 규칙(열 먼저, 그 다음 행)이 동일하게 기능할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 임의의 규칙은 간단히 리다이렉팅(redirect) 단계를 추가함으로써 보다 많은 차수를 갖는 어레이에 대해 확대될 수 있다. 주목할 것은 데이터 신호를 그 목적지로 라우팅하는데 패킷 교환은 여전히 불필요하다는 것이다. 오히려, 래티스의 적절한 열에 도달할 때, 데이터 신호는 그 열을 따라 수동적으로 리다이렉팅되어(제 1 단계) 최종 목적지로 전송된다(제 2 단계). 신호가 어레이의 상이한 차수를 따르는 두 개 이상의 단계로 전송됨에 따라, 유닛들의 배열은 어레이의 구조 자체가 라우팅 로직을 제공하는 계층적인 네트워크가 된다.

도 4는 도 2에 도시된 N=16의 2차원 네트워크와 같은 어레이(22)에 위치한 관심 노드의 수동 커넥터(34), 입력, 출력 및 관통(pass-through) 포트의 세트를 도시한 도면이다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 커넥터들은 콘딧 그룹이 다이렉팅되는 어레이의 레벨에 의해 각각이 규정되는 콘딧 그룹에 따라 입력 콘딧 및 출력 콘딧을 조직하도록 기능할 수 있다. 기본적인 형성 블럭은 도 1에 도시된 바와 같이 선형 네트워크의 토대를 제공하는 1차원 콘딧 그룹이다. 이러한 콘딧 그룹은 도 4에 실선 및 원으로 도시되며 어레이의 단일 행 또는 열을 따라 노드들을 연결하는 콘딧을 포함한다. 이러한 2차원 어레이의 모든 행 및 열에는 √N=4의 노드가 존재하기 때문에, 이러한 콘딧 그룹은 √*(√N-1)/2=6의 콘딧을 포함할 것이다. 이러한 콘딧 그룹(36)은 도 3에서 원으로 도시된 출력 포트 및 입력 포트에 의해 노드에 연결되며 (0,0) 노드로부터 그 노드가 위치한 행 또는 열 내의 다른 모든 노드로의 접속을 제공한다. 노드들의 다른 쌍을 접속하도록 기능하는 이러한 그룹 내의 콘딧은 이 노드를 간단히 통과한다. 포트들은 d개의 커넥터로 분할되며, d는 어레이 내의 차원의 개수이다. 도시된 2차원 어레이에서, 포트들은 2개의 커넥터로 발견되며, 하나는 행을 따라 인접 노드(1,0), (2,0), (3,0)과 통신하도록 사용되며 다른 하나는 열을 따라 인접 노드(0,1), (0,2), (0,3)과 통신하도록 사용된다.

행 외부의 노드들과의 통신을 제공하기 위해, 기본적인 콘딧 그룹은 N^(d-1)/d 회수로 복제된다. 예시된 2차원 어레이에서, 기본적인 콘딧 그룹은 2차원 어레이에서 √N 회수로 복제된다. 그러나, 1차원 콘딧 그룹(36)과는 달리, 추가적인 콘딧 그룹(38-42)의 각각은 (0,0) 노드의 모든 행 노드를 (0,0) 노드가 위치한 행 이외의 행에 접속한다.

도 4에 도시된 실시예에서, (0,0)의 행 인접 노드들 각각으로부터의 콘딧을 포함하며 인접 노드(0,1)용의 콘딧 그룹(38)은 행 인접 노드들이 인접 노드(0,1)로 리다이렉팅되는 노드로 진입한다. 마찬가지로, (0,0)의 행 인접 노드들로부터 나오는 콘딧 그룹(40, 42)의 입력 콘딧은 제각기 (0,0)노드로부터 두 개 및 세 개의 행 위에 위치한 노드들, 즉 (0,2) 및 (0,3)으로 지향된다. 이는 본 발명에 의해 제공되는 스텝 방식의 라우팅 로직을 예시한다. 임의의 주어진 노드로부터의 신호들은 먼저 적절한 열의 행 인접 노드에 도달할 때까지 그 행을 따라 (좌측에서 우측으로) 다운스트림으로 전송된다. 그 행 인접 노드가 목적지 노드라면, 신호는 (1차원 콘딧 그룹(36)과 같이) 그곳에서 종료한다. 만약 목적지 노드가 그 열의 다른 행 내에 존재하면, 행 인접 노드는 행 방향의 궤적으로부터의 신호를 리다이렉팅하여 목적지 노드에 도달하기 위해 그것을 정확한 행 개수의 열 위로 전송한다.

다시 한번 강조하면 본 발명의 데이터 신호의 라우팅은 우측의 열 레벨의 신호를 리다이렉팅함으로써 수동적으로 달성된다는 것이다. 패킷 교환은 불필요하다. 리다이렉팅은 데이터 신호 또는 이를 전달하는 콘딧의 궤적 또는 방향을 변경하고 그 신호 또는 콘딧을 적절한 방향으로 전송하도록 구성된 수동 리다이렉팅 구조에 의해 달성될 수 있다. 일 구성에서, 리다이렉팅 구조는 콘딧 자체 내의 벤드 또는 각도이다. 다른 측면에서, 다른 구조는 미러, 렌즈 및 도파관을 포함하여 신호를 리다이렉팅하도록 기능할 수 있다.

특히, 각각의 노드는 콘딧 그룹(38)의 수평 파이버들 중 출력 발생 콘딧을 우측 인접 노드 외부로 전송하며, 이들 콘딧은 (0,0) 유닛에 의해 신호를 제 1 상부 인접 행, 즉 (1,1), (2,1) 및 (3,1) 유닛으로 전송하는데 사용된다. 대응 출력 포트는 도 4에서 세 개의 충진 사각형으로 도시된다. 수신 측에서, 하부 인접 노드로부터 도달하는 콘딧 그룹(38)의 입력 접속은 (0,0) 유닛에 의해 제 1 좌측 인접 열로부터, 즉 (-1,-1), (-1,-2) 및 (-1,-3) 유닛으로부터 신호를 수신하는데 사용된다. 대응하는 입력 포트는 도 4에서 세 개의 개방된 사각형으로 도시된다. 유사하게도, 콘딧 그룹(40)은 (0,0)에 의해 신호를 제 2 상부 행, 즉 (1,2), (2,2) 및 (3,2) 유닛으로 전송하는데 사용되며, 제 2 인접 열로부터 좌측, 즉 (-2,-1), (-2,-2) 및 (-2,-3) 유닛으로 신호를 수신하는데 사용된다. 이러한 접속을 위한 출력 포트 및 입력 포트는 도 4에서 제각기 충진된 삼각형 및 개방된 삼각형으로 도시된다. 동일한 방식으로, 콘딧 그룹(42)은 (0,0)에 의해 신호를 제 3 상부 인접 행, 즉 (1,3), (2,3) 및 (3,3) 노드로 전송하는데 사용되고 신호를 제 3 인접 열로부터 좌측, 즉 (-3,-1), (-3,-2) 및 (-3,-3) 노드로 수신하는데 사용된다. 이러한 접속을 위한 출력 포트 및 입력 포트는 도 4에서 제각기 충진된 X표 및 개방된 X표로 도시된다.

다시 한번 강조하면, 본 발명의 데이터 신호의 라우팅은 우측 열 레벨에서 신호를 리다이렉팅함으로써 수동적으로 달성된다. 패킷 교환은 불필요하다. 리다이렉팅은 데이터 신호 또는 이를 전달하는 콘딧의 궤적 또는 방향을 변경하고 그 신호 또는 콘딧을 적절한 방향으로 전송하도록 구성된 수동 리다이렉팅 구조에 의해 달성될 수 있다. 특정의 측면에서, 리다이렉팅 구조는 콘딧 자체 내의 벤드 또는 각도이다. 다른 측면에서, 다른 구조는 미러, 렌즈 및 도파관을 포함하여 신호를 리다이렉팅하도록 기능할 수 있다.

전체적으로, 각각의 노드는 행을 따라 연장되는 커넥터와 열을 따라 연장되는 다른 커넥터를 구비할 수 있다. 각각의 커넥터 내의 파이버의 개수는 (콘딧 그룹의 개수)*(각각의 콘딧 그룹 내의 콘딧의 개수)=√N*[√N*(√N-1)]/2=N*(√N-1)/2이다. 유닛 당 파이버의 전체 개수는 전술한 것의 두배로서 N*(√N-1)이다. 큰 N의 경우, 이러한 개수는 도 1에 도시된 선형 로지컬 네트워크에서와 마찬가지로 ∼N²/2 보다는 ∼N³ ^/2로 스케일링된다. 가령, 256=2⁸의 경우, 선형 1-단계 네트워크는 유닛 당 2¹⁶/2=32,768 파이버를 필요로 하지만, 2차원 2-단계 네트워크는 8의 인자보다 적은 유닛당 4096 파이버만을 필요로 한다.

기술된 개념은 보다 고차원으로 일반화될 수 있다. 그러나, 아키텍처의 복잡도는 최종 커넥터의 시각화를 간단히 방지한다. 따라서, 본 명세서에서는 고려된 것과 유사한 것을 사용하여 2-단계 계층적인 네트워크가 기술될 것이다. 3-단계 네트워크에서, 노드들은 3차원 로지컬 어레이로 배열된다. 신호들은 먼저 어레이의 하나의 축(1)을 따라 전송되며, 다음에 제 2 축을 따라 전송되며 최종적으로 제 3 축을 따라 전송된다. 이 어레이의 선형 사이즈는 N¹ ^/3이다. 이제 기본적인 커넥터는 N¹ ^/3(N¹ ^/3-1)/2 개의 파이버를 갖는다. 기본적인 커넥터는 N² ^/3 회수로 복제될 수 있으며, 최종적으로 N² ^/ ³ 의 콘딧 그룹으로 복제될 수 있다. 콘딧 그룹은 축(1)에 대해 평행하게 연장되는 N² ^/3 행의 노드에 대해 신호를 송신/수신하는데 사용된다. 각각의 노드는 각각의 로지컬 차수에 대해 3개의 그러한 복합 커넥터를 가져야만 한다. 따라서, 노드당 전체 콘딧의 개수는

이 된다. d-단계 d-차원 로지컬 네트워크로 일반화하면, 노드당 전체 콘딧의 개수는

로 된다.

이러한 함수는 도 5에 도시된 바와 같이 d에 따라 단조롭게 감소한다. 매우 큰 d의 한계에서, 다음의 식이 획득된다.

따라서, (1/2)*N² 스케일링의 1-차원 네트워크는 (1/2)*N*ln(N) 스케일링의 유한 차원 네트워크로 개선된다. 가령, N=1000에 대해, F₁₀₀₀(1)=499,500이지만, F₁₀₀₀(∞)=3454이며, 145의 인자보다 적다. N=1,000,000의 경우, F₁₀ ⁶(1)≒5*10¹¹이지만 F₁₀ ⁶(∞)≒6.9로서, 72,464의 인자보다 적다.

어느 정도로 요약하고 재반복함으롬써 계층적인 로지컬 네트워크는 네트워크 내의 모든 노드들 간의 직접 쌍 통신을 제공한다. 노드들은 회로 보드, 서버 요소, 서버 및 클라이언트를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템은 전기 와이어 또는 케이블을 사용하는 전기 송신 네트워크 뿐만 아니라 광 파이버 송신에 기반하여 네트워크를 구축할 때 사용될 수 있다. 특히 종래 기술과 관련하여, 본 발명의 접속성은 배타적으로 수동적이어서, 패킷 교환이나 광범위한 광전 변환 또는 그 반대의 것을 필요로 하지 않는다. 또한, 제안된 아키텍처는 균일하다. 즉 모든 유닛 및 커넥터들은 동일하다. 그러한 네트워크는 따라서 용이하게 확장가능하다.

전술한 실시예는 하나 이상의 특정 분야에서 본 발명의 원리를 예시한 것이지만, 당업자라면 본 발명의 능력의 수련없이도 본 발명의 원리 및 개념 내에서 구현의 형태, 사용 및 세부사항에서 다양한 변경을 가할 수 있다는 것이 분명할 것이다. 따라서, 본 발명은 후술되는 특허청구범위에 의한 것을 제외하고는 제한되지 않아야 한다.

10: 데이지 체인 네트워크 14: N개의 통신 케이블
16: 콘딧

Claims

계층적 차원을 갖는 통신 네트워크로서,
복수의 행 및 열을 포함하는 로지컬 어레이(22)로 배열되는 복수의 컴퓨팅 노드(12)와,
각각의 행 및 각각의 열 내의 각각의 인접한 쌍의 노드를 연결하는 복수의 통신 케이블(14)을 포함하되,
각각의 통신 케이블은,
(ⅰ) 업스트림 단부 및 다운스트림 단부를 각각 구비한 복수의 콘딧(conduits)(16)과,
(ⅱ) 상기 업스트림 단부에서의 컴퓨팅 노드와 상기 행 또는 열에서의 다른 컴퓨팅 노드를 각각 연결하는 콘딧과, 상기 행 또는 열에서의 다른 컴퓨팅 노드들을 서로 연결시키는 관통 콘딧(pass-through conduits)을 포함하는 콘딧 그룹(36)과,
(ⅲ) 행 내의 컴퓨팅 노드들과 열 내의 컴퓨팅 노드를 연결하는 콘딧을 각각 포함하는 복수의 수직 콘딧 그룹(38-42)을 포함하며,
각각의 컴퓨팅 노드는 상기 어레이 내의 모든 쌍의 컴퓨팅 노드들 간에 직접 물리적 접속이 존재하도록 수직 콘딧 그룹 내의 콘딧들을 타깃 열 내의 컴퓨팅 노드로 수동으로(passively) 리다이렉팅(redirect)하는
통신 네트워크.
제 1 항에 있어서,
각각의 컴퓨팅 노드는 복수의 커넥터(34)를 포함하되, 각각의 커넥터는 업스트림 단부를 상기 컴퓨팅 노드에 연결하는 복수의 출력 포트(18)와, 다운스트림 단부를 상기 컴퓨팅 노드에 연결하는 복수의 입력 포트(20)와, 상기 컴퓨팅 노드를 통해 관통 콘딧을 전달하는 복수의 관통 포트(pass-through ports)를 포함하는
통신 네트워크.
제 1 항에 있어서,
각각의 컴퓨팅 노드는 수동 리다이렉팅(passive redirecting) 구조를 포함하는
통신 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 어레이의 모든 차원은 동일한 사이즈를 갖는
통신 네트워크.
제 3 항에 있어서,
각각의 통신 케이블 내에는 단지(no more than) 1/2*N*(N^1/d-1) 개수의 콘딧이 존재하며, 컴퓨팅 노드 당 단지 1/2*d*N*(N^1/d-1) 개수의 콘딧이 존재하며, 여기서 N은 상기 어레이 내의 컴퓨팅 노드들의 개수이며 d는 상기 어레이 내의 차원의 수인
통신 네트워크.
제 2 항에 있어서,
상기 콘딧은 광 파이버이며, 상기 입력 포트는 광검출기를 포함하며, 상기 출력 포트는 광 소스를 포함하며, 상기 관통 포트는 광 비아(optical via)를 포함하는
통신 네트워크.
제 2 항에 있어서,
상기 콘딧은 전기 와이어이며, 상기 입력 포트 및 출력 포트는 전기 접속물을 포함하는
통신 네트워크.
제 2 항에 있어서,
상기 콘딧은 트위스트된 쌍의 케이블인
통신 네트워크.
제 8 항에 있어서,
상기 콘딧은 동축 케이블이며, 상기 입력 포트 및 출력 포트는 모듈러 플러그 핀 커넥터(modular plug pin connector)인
통신 네트워크.
제 1 항에 있어서,
상기 어레이는 3차원을 가지며, 통신 케이블당 단지 N*(N^1/3-1)/2 개수의 콘딧이 존재하며, 노드당 단지 3*N*(N^1/3-1)/2 개수의 콘딧이 존재하는
통신 네트워크.
복수의 행 및 열을 포함하는 로지컬 어레이(22)로 배열되며 계층적 차원을 갖는 복수의 컴퓨팅 노드(12)와,
각각의 행 및 각각의 열 내의 각각의 인접한 쌍의 노드를 연결하는 복수의 광 케이블(14)을 포함하되,
각각의 광 케이블은,
(ⅰ) 업스트림 단부 및 다운스트림 단부를 각각 구비한 복수의 광 파이버(16)와,
(ⅱ) 상기 업스트림 단부에서의 컴퓨팅 노드와 상기 행 또는 열에서의 다른 컴퓨팅 노드를 각각 연결하는 광 파이버와, 상기 행 또는 열에서의 다른 컴퓨팅 노드들을 서로 연결시키는 관통 광 파이버를 포함하는 파이버 그룹(36)과,
(ⅲ) 행 내의 컴퓨팅 노드들과 열 내의 컴퓨팅 노드를 연결하는 광 파이버를 각각 포함하는 복수의 수직 파이버 그룹(38-42)을 포함하며,
각각의 컴퓨팅 노드는 상기 어레이 내의 모든 쌍의 컴퓨팅 노드들 간에 직접 물리적 접속이 존재하도록 수직 파이버 그룹 내의 광 파이버들을 타깃 열 내의 컴퓨팅 노드로 수동으로 리다이렉팅(redirect)하는
광 통신 네트워크.
제 11 항에 있어서,
각각의 컴퓨팅 노드는 광 파이버 내의 벤드(bend), 미러(mirror), 도파관 및 렌즈로 구성된 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 광 리다이렉팅 구조를 포함하는
광 통신 네트워크.
통신 네트워크 내의 노드들 간의 상호접속을 제공하는 방법으로서,
복수의 행 및 열을 포함하며 계층적 차원을 갖는 복수의 컴퓨팅 노드(12)를 로지컬 어레이(22)로 배열하는 단계와,
업스트림 단부 및 다운스트림 단부를 각각 구비하며 복수의 콘딧 그룹을 포함하는 통신 케이블(14)을 사용하여 각각의 인접한 쌍의 컴퓨팅 노드를 연결하는 단계―각각의 콘딧 그룹은 (ⅰ) 상기 업스트림 단부에서의 컴퓨팅 노드와 상기 행 또는 열 에서의 다른 컴퓨팅 노드를 각각 연결하는 콘딧과, 상기 행 또는 열에서의 다른 컴퓨팅 노드들을 서로 연결시키는 관통 콘딧을 포함하는 콘딧 그룹(36)과, (ⅱ) 행 내의 컴퓨팅 노드들과 열 내의 컴퓨팅 노드를 연결하는 콘딧을 각각 구비한 복수의 수직 콘딧 그룹(38-42)을 포함함―와,
수직 콘딧 그룹 내의 콘딧들을 타깃 열 내의 컴퓨팅 노드로 수동으로 리다이렉팅(redirect)하는 단계를 포함하는
방법.
제 13 항에 있어서,
행 및 열 사이에서 교번하는 스텝 방식으로 상기 어레이 내에 데이터를 이동시키는 단계를 더 포함하는
방법.
제 13 항에 있어서,
데이터는 상기 타깃 열에 도달할 때까지 행을 따라 다운스트림으로 전송되며, 그 후 선택적으로 상기 데이터는 상기 타깃 열을 따라 다운스트림으로 전송되는
방법.