KR101421777B1 - 광 브로드캐스트 버스 - Google Patents

광 브로드캐스트 버스 Download PDF

Info

Publication number
KR101421777B1
KR101421777B1 KR1020107027755A KR20107027755A KR101421777B1 KR 101421777 B1 KR101421777 B1 KR 101421777B1 KR 1020107027755 A KR1020107027755 A KR 1020107027755A KR 20107027755 A KR20107027755 A KR 20107027755A KR 101421777 B1 KR101421777 B1 KR 101421777B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bus
optical
fan
repeater
optical signal
Prior art date
Application number
KR1020107027755A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110021873A (ko
Inventor
마이클 렌 티 탠
모레이 맥클라렌
조셉 스트라즈닉키
폴 케슬러 로젠버그
후에이 페이 쿠오
Original Assignee
휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. filed Critical 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Publication of KR20110021873A publication Critical patent/KR20110021873A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101421777B1 publication Critical patent/KR101421777B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/278—Bus-type networks

Abstract

본 발명의 실시예는 광학 멀티프로세싱 버스에 관한 것이다. 일 실시예에서, 광 브로드캐스트 버스(100)는 리피터(106), 다수의 노드와 리피터에 광학적으로 연결되는 팬-인 버스(102), 노드와 리피터에 광학적으로 연결되는 팬-아웃 버스(104)를 포함한다. 팬-인 버스(102)는 각 노드로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 리피터로 전송하는데, 이 리피터(106)는 광 신호를 재생성한다. 팬-아웃 버스(104)는 리피터(106)로부터 출력되는 재생성된 광 신호를 수신하고 재생성된 광 신호를 노드로 분배하도록 구성된다. 또한, 리피터(106)는 한 번에 하나의 노드가 팬-인 버스에 액세스하도록 승인함으로써 중재자로서 기능할 수도 있다.

Description

광 브로드캐스트 버스{OPTICALLY ENABLED BROADCAST BUS}
본 발명의 실시예는 광학에 관한 것으로, 보다 구체적으로 광 브로드캐스트 버스에 관한 것이다.
통상적인 전자 브로드캐스트 버스는 노드를 상호접속시키는 신호 라인의 집합으로 구성된다. 노드는 프로세서, 메모리 제어기, 블레이드 시스템의 서버 블레이드, 멀티-코어 프로세싱 유닛의 코어, 회로 기판, 외부 네트워크 접속일 수 있다. 브로드캐스트 버스는 노드로 하여금 인스트럭션, 어드레스 및 데이터와 같은 메시지를 연산 시스템의 노드로 브로드캐스트하도록 허용한다. 버스와 전자 통신하는 임의의 노드는 다른 노드로부터 송신되는 메시지를 수신할 수 있다. 그러나, 전자 브로드캐스트 버스의 성능 및 확장성은 대역폭, 지연 및 전력 소비의 문제점에 의해 제한된다. 시스템에 추가되는 노드가 많아질수록 대역폭에 영향을 주는 동작이 많아질 수 있고 상호접속이 더 길어져야 하는데, 이는 지연을 증가시킨다. 대역폭 및 지연 모두 리소스를 많이 사용하면 만족되는데 이는 전력을 증가시킨다. 특히, 전자 브로드캐스트 버스는 상대적으로 큰 경향이 있으며 상대적으로 많은 전력량을 소비하고, 경우에 따라 확장은 성능을 저하시킬 수 있다.
따라서, 낮은 지연과 높은 대역폭을 제시하는 확장 가능한 브로드캐스트 버스가 필요하다.
본 발명의 실시예는 광학 멀티프로세싱 버스에 관한 것이다. 일 실시예에서, 광 브로드캐스트 버스(100)는 리피터(106), 다수의 노드와 리피터에 광학적으로 연결되는 팬-인 버스(102), 노드와 리피터에 광학적으로 연결되는 팬-아웃 버스(104)를 포함한다. 팬-인 버스(102)는 각 노드로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 리피터로 전송하는데, 이 리피터(106)는 광 신호를 재생성한다. 팬-아웃 버스(104)는 리피터(106)로부터 출력되는 재생성된 광 신호를 수신하고 재생성된 광 신호를 노드로 분배하도록 구성된다. 또한, 리피터(106)는 한 번에 하나의 노드가 팬-인 버스에 액세스하도록 승인함으로써 중재자로서 기능할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 낮은 지연과 높은 대역폭을 제시하는 확장 가능한 브로드캐스트 버스가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 광학 멀티프로세싱 버스의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 빔스플리터의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
도 3(a)는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 광학 멀티프로세싱 버스의 팬-아웃 버스가 어떻게 관 전력을 노드로 분배하는지를 도시하고 있다.
도 3(b)는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 광학 멀티프로세싱 버스의 팬-인 버스가 어떻게 연산 시스템의 노드로부터 리피터로 동일한 양의 광 전력을 제공하는지를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 일치하는 지연으로 구성되는 광학 멀티프로세싱 버스의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 1 광 U-턴 시스템의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 2 광 U-턴 시스템의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 1 대칭 광학 멀티프로세싱 버스를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 2 대칭 광학 멀티프로세싱 버스를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 2 대칭 광학 멀티프로세싱 버스를 도시하고 있다.
도 9(a)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 1 스플리터/결합기의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
도 9(b)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 2 스플리터/결합기의 개략적인 표현을 도시하고 있다.
본 발명의 실시예는 광학 멀티프로세싱 브로드캐스트 버스에 관한 것인데, 각각 팬-인 버스 및 팬-아웃 버스로 구성된다. 팬-인 및 팬-아웃 버스는 리피터를 통해 접속된다. 노드에 의해 생성된 광 신호는 팬-인 버스상에서 리피터로 송신되는데, 여기서 광 신호는 재생성되어 팬-아웃 버스상에서 모든 노드로 브로드캐스트된다. 또한, 리피터는 팬-인 버스로의 액세스를 한 번에 한 노드씩 승인하는 중개자로서 기능할 수 있다. 광학 멀티프로세서 버스는 대칭 멀티프로세싱을 위해 구성될 수 있는데, 버스상의 각 노드는 버스에 부착된 다른 노드에 하나 걸러서 액세스하거나 통신할 수 있다. 광학 멀티프로세싱 버스는 팬-아웃 버스를 거쳐 노드들 사이에서 균일하게 광 전력을 분배하는 광학 탭을 사용하여 인에이블되며 실질적으로 동일한 광 전력량이 팬-인 버스상에서 각 노드로부터 리피터로 송신된다.
간략하고 명확히 하기 위해, 시스템 실시예는 4개의 노드 및 8개의 노드를 갖는 컴퓨터 시스템을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것이 아니다. 당업자는 광학 멀티프로세싱 버스 실시예가 확장되어 임의의 개수의 노드로 구성되는 컴퓨터 시스템을 위한 광 통신을 제공할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 광학 멀티프로세싱 버스(100)의 개략적인 표현을 도시하고 있다. 광학 버스(100)는 팬-인 버스(102), 팬-아웃 버스(104) 및 리피터(106)를 포함한다. 팬-인 버스(102)는 미러(108 및 110) 및 3개의 광 탭(111 내지 113)을 포함한다. 팬-아웃 버스(104)는 미러(114 및 116) 및 3개의 광학 탭(118 내지 120)을 포함한다. 4개의 노드(0 내지 3)는 팬-인 버스와 팬-아웃 버스(102 및 104) 사이에 위치된다. 노드는 프로세서, 메모리 제어기, 블레이드 시스템의 서버 블레이드, 멀티-코어 프로세싱 유닛의 클러스터, 회로 기판, 외부 네트워크 접속 또는 임의의 다른 데이터 프로세싱, 저장 또는 전송 장치의 임의의 조합일 수 있다. 노드(0 내지 3)는 각 노드 내에서 생성되는 전자 데이터 신호를 팬-인 버스(102)를 거쳐 리피터(106)로 송신되는 광 신호로 변환하는 전기-광 변환기(도시 생략)를 포함한다. 또한, 노드(0 내지 3)는 리피터(106)에 의해 송신되는 광 신호를 팬-아웃 버스(104)를 통해 노드(0-3)에 의해 처리될 수 있는 전자 데이터 신호로 변환하는 광-전기 변환기(도시 생략)를 포함한다.
도 1의 예에 도시된 바와 같이, 화살표는 팬-인 및 팬-아웃 버스(102 및 104)의 광 통신 경로를 따라 광 신호가 전파되는 방향을 나타낸다. "광 통신 경로"라는 용어는 광학 상호접속부 및 자유 공간을 통해 전송되는 광을 지칭한다. 광학 상호접속부는 에어 코어(air core)를 갖는 튜브로 구성되는 빈 도파관일 수 있다. 빈 도파관을 형성하는 구조적 튜브는 1보다 크거나 작은 반사 지수를 갖는 내측 코어 물질을 가질 수 있다. 튜빙은 적합한 금속, 유리 또는 플라스틱 및 금속으로 구성될 수 있으며 유전 필름은 튜빙의 내측 표면에 배치될 수 있다. 빈 도파관은 코어의 내부 표면을 덮는 높은 반사성 금속 코팅을 갖는 빈 금속 도파관일 수 있다. 에어 코어는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 광을 유도하는 적합한 임의의 다른 형상인 단면 형상을 가질 수 있다. 도파관은 비어 있으므로, 광 신호는 대략 1인 실효 굴절률을 갖는 빈 도파관의 코어를 따라 이동할 수 있다. 즉, 광은 공기 또는 진공에서의 광속으로 빈 도파관의 코어를 따라 진행한다.
리피터(106)는, 미러(108)에서 반사되는 광 신호를 수신하고 광 신호를 재생성한 후 재생성된 광 신호를 미러(114)로 재전송하는 광-전기-광 변환기이다. 리피터(106)는 자유-공간 또는 광 상호접속부 손실에 의해 야기되는 감쇠를 극복하기 위해 사용될 수 있다. 리피터(106)는 광 신호를 강하게 할 뿐만 아니라 광 신호의 노이즈 또는 다른 원치 않는 측면을 제거하도록 사용될 수도 있다. 리피터(106)에 의해 생성되는 광 전력의 양은 팬-아웃 버스에 부착되는 노드의 수, 시스템 손실 및 수신기 감도에 의해 결정된다. 즉, 리피터(106)는 모든 노드에 도달하기 에 충분한 광 전력을 갖는 광 신호를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 리피터(106)는 2개 이상의 노드가 팬-인 버스(102)를 동시에 사용하는 것을 방지하는 중재 방안을 사용하여 충돌을 해결하는 중재자를 포함할 수 있다. 많은 경우, 리피터(106)에 의해 수행되는 중재는 컴퓨터 시스템 성능의 중요한 경로에 존재한다. 중재를 사용하지 않고 리피터(106)가 동일한 광 통신 경로상의 하나 이상의 노드로부터 광 신호를 수신할 수 있는데, 여기서 광 신호는 리피터(106)에서 해독할 수 없게 조합되고 도달된다. 리피터(106)로 광 신호가 동시에 전송되는 것을 방지하기 위해, 팬-인 버스(102)가 사용될 수 있기 전에 노드가 팬-인 버스(102)를 사용하려는 허가를 받아야 하는 것을 중재자가 보장한다. 또한, 중재는 정밀하고 고속이며 버스(100)에 추가되는 노드의 수에 따라 확장되어야 하는 것이 중요하다. 중재는 잘 알려진 광 또는 전자, 토큰-기반 중재 방법을 사용하는 중재자에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 중재자는 팬-인 버스(102)로의 배타적 액세스를 표현하는 토큰을 분배할 수 있다. 토큰을 소유하는 노드는 특정 기간 동안에 팬-인 버스(102)로의 배타적 액세스를 갖는다. 팬-인 버스(102)를 사용하여 노드가 종료되면, 노드는 토큰을 대체할 수 있어서 다른 노드가 팬-인 버스(102)로의 액세스를 가질 수 있다.
팬-인 및 팬-아웃 버스(102 및 104)를 거쳐 노드(0-3)에 의해 브로드캐스트되는 광 신호는 헤더를 포함하는 패킷의 형태일 수 있다. 각 헤더는 광 신호에 의해 수행되는 데이터를 위한 목적지로서 특정 노드를 식별한다. 모든 노드는 팬-아웃 버스(104)를 통해 광 신호를 수신한다. 그러나, 각 패킷의 헤더가 데이터의 목적지로서 특정 노드를 식별하기 때문에, 실제로 헤더에 의해 식별되는 노드만이 광 신호를 수신하고 동작한다. 다른 노드도 광 신호를 수신하지만 이들은 헤더에 의해 식별되지 않기 때문에 광 신호를 폐기한다.
팬-아웃 버스(104)의 광학 탭은 광 전력을 노드들 사이에서 대략 균일하게 분배하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 광학 탭은 리피터로부터 각 노드로 출력되는 광 신호의 전체 광 전력의 대략 1/n을 우회(divert)시키도록 구성되는데, n는 노드의 개수이다. 팬-인 버스의 광학 탭은 동일한 양의 광 전력이 팬-인 버스상의 각 노드로부터 리피터에 의해 수신되도록 구성된다. 즉, 광 탭은 팬-인 버스에서 리피터가 각 노드로부터 출력되는 전체 광 전력의 대략 1/n을 수신하도록 구성된다.
빔스플리터는 팬-인 및 팬-아웃 버스에서 사용될 수 있는 일종의 광학 탭이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따르 구성되는 빔스플리터(202)의 개략적인 표현을 도시하고 있다. BS m 에 의해 식별되는 빔스플리터(202)는 다음 식에 따라 빔스플리터(202)로 입력되는 광 신호 전력(P204)의 비율을 반사하고
Figure 112010081274074-pct00001
다음 식에 따라 광 신호 전력(P204)의 비율을 전송한다.
Figure 112010081274074-pct00002
여기서 이상적으로는 Rm + Tm = 1이고, m은 1≤m≤n-1이 되는 팬-인 및 팬-아웃 버스의 광 통신 경로에 다른 빔스플리터를 나타내는 정수이며, 1은 리피터에 가장 근접하게 위치되는 빔스플리터를 나타내고, n-1은 리피터로부터 가장 멀리 위치되는 빔스플리터를 나타낸다. 따라서, 빔스플리터(BSm 202)는 광 전력(P204)을 갖는 광 신호를 수신하고, 광 전력(PRm 206)으로 반사되는 부분을 출력하며, 광 전력(PTm 208)으로 전송되는 부분을 출력하는데, 여기서 P = PRm + Pm이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 팬-인 버스(102)에서 사용되는 빔 스플리터(BS1, BS2 및 BS3)는 팬-아웃 버스(104)에서 사용되는 빔스플리터와 동일하지만, 팬-인 버스(102)의 빔스플리터(111-113)는 동일한 양의 광 전력이 팬-인 버스(102)상에서 각 노드로부터 리피터(106)에 의해 수신되도록 배향되며, 빔스플리터(118-120)는 노드(0-3) 사이에서 대략 균일하게 리피터(106)로부터 출력되는 광 신호의 광 전력을 분배하도록 배향된다. 특히, 위의 반사 Rm 및 전송 Tm에 따르면, 빔스플리터(BS1)는 1/4의 R1 및 3/4의 T1을 가지며, BS2는 1/3의 R2 및 2/3의 T2를 가지고, BS3는 1/2의 R3 및 1/2의 T3을 갖는다. 도 3(a)는 팬-아웃 버스(104)의 빔스플리터 BS1(118), BS2(119) 및 BS3(120)가 어떻게 구성되고 배향되어 각 노드에 의해 수신되는 광 신호의 광 전력이 Po/4인지를 보여주고 있는데, Po는 리피터(106)로부터 출력되는 광 신호의 전력이다. 도 3(b)는 팬-인 버스(102)의 빔스플리터 BS1(111), BS2(112) 및 BS3(113)가 어떻게 구성되고 배향되어 리피터(106)에 의해 수신되는 광 신호의 광 전력이 대략 P'/4인지를 보여주고 있는데, P'는 노드(0-3) 각각으로부터 출력되는 광 신호의 전력이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 지연 일치를 갖는 광 멀티프로세싱 버스(400)의 개략적인 표현을 도시하고 있다. 광 버스(400)는 도 1에 도시된 버스(100)와 거의 동일하지만 팬-인 버스(102)가, 미러(404), 3개의 빔스플리터(406-408), 광 U-턴 시스템(410) 및 각 노드(0-3)로부터 리피터(106)로 출력되는 광 신호를 유도하는 미러(412)를 포함하는 팬-인 버스(402)로 대체되었다. 팬-인 버스(402)는 광신호가 발신된 노드로 다시 돌아가는 왕복 이동 경로 길이 또는 거리가 모든 노드에 대해 동일하도록 보장한다. 예를 들어, 버스(400)의 시험은 노드(3)에 의해 생성된 광 신호가 다시 돌아오는 왕복 이동 경로 길이가 노드(1)에 의해 생성된 광 신호가 다시 돌아오는 왕복 이동 경로 길이와 거의 동일하다는 것을 보여주고 있다. 이와 반대로, 버스(100)의 시험은 노드(3)에 의해 생성되어 다시 돌아오는 광 신호의 경로 길이가 노드(1)에 의해 생성되어 다시 돌아오는 광 신호의 경로 길이보다 길다는 것을 보여주고 있다. 버스(400) 주위에서 전송되는 광 신호에 대한 시간 길이가 실질적으로 동일하므로, 모든 노드의 광 신호의 입력 및 출력은 시스템 클록에 따라 타이밍될 수 있다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 광 U-턴 시스템(500)의 개략적인 표현을 도시하고 있다. U-턴 시스템(500)은 반사성 구조(502), 반사성 표면(502)에 인접하여 위치되고 수직하게 적응되는 빈 입력 도파관(504) 및 빈 출력 도파관(506)을 포함한다. 화살표는 광이 이동하는 경로를 나타내고 U-턴 시스템(500) 내에서 돌고 있다. 특히, 제 1 방향(510)으로 빈 입력 도파관(504)의 코어(508)를 따라 전송되는 광은 빈 입력 도파관(504)으로부터 나타나고 제 1 반사성 표면(512)으로부터 반사성 구조(502)의 제 2 반사성 표면(514)으로 반사된다. 그 후, 광은 제 1 방향(510)과 반대되는 제 2 방향(518)으로 제 2 반사성 표면(514)으로부터 빈 출력 도파관(508)의 코어(516)로 반사된다. 도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 4개의 U-턴을 갖는 광 U-턴 시스템(520)의 개략적인 표현을 도시하고 있다. U-턴 시스템(500)은 제 1 반사성 표면(524) 및 제 2 반사성 표면(526)을 포함하는 반사성 구조(522)와, 반사성 표면(524)에 인접하여 중단되는 빈 입력 도파관(530 - 533)과, 반사성 표면(526)에 인접하여 중단되는 대응 빈 출력 도파관(534-537)을 포함한다. 빈 도파관(530-537)은 동일한 평면에 놓여진다. 화살표는 U-턴 시스템(520)을 통해 광 신호가 이동하는 4개의 U-턴 경로 중 하나를 나타낸다.
다른 광학 멀티프로세싱 버스 실시예에서는, 전술한 광학 멀티프로세싱 버스(100)를 사용하여 구현되는 바와 같이 노드의 단부에 리피터를 배치하는 대신에, 리피터로 광 신호를 송시하기 위해 필요한 광 전력량을 감소시키고 모든 노드로 광 신호를 브로드캐스트하기 위해 필요한 광 전력량을 감소시키기 위해, 노드들 사이에 중심적으로 리피터를 배치할 수 있다. 도 6 내지 10은 다수의 상이한 광 멀티프로세싱 버스 구성을 도시하고 있다. 후술하는 광 프로세싱 버스 실시예는 더 큰 팬-인 및 팬-아웃 버스의 부분으로서 버스(100)를 참조하여 전술한 동일한 팬-인 및 팬-아웃 버스(102 및 104)를 모두 포함한다. 따라서, 더 큰 팬-인 및 팬-아웃 버스의 동작 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 1 대칭 광학 멀티프로세싱 버스(600)를 도시하고 있다. 버스(600)는 팬-인 버스(602) 및 팬-아웃 버스(604)로 구성된다. 리피터(606)는 노드(0-7)의 중간에 배치된다. 리피터(606)는 어느 노드(0-7)가 팬-인 버스(602)로의 액세스가 승인되는지를 제어하는 중재자를 포함할 수 있다. 팬-인 버스(602)는 노드(0-3) 각각으로부터 출력된 광 신호를 리피터(606)로 유도하는 제 1 팬-인부(680)와 노드(4-7) 각각으로부터 출력된 광 신호를 리피터(606)로 유도하는 제 2 팬-인 부(610)로 구성된다. 리피터(606)는 제 1 팬-인부(608)와 제 2 팬-인부(610)로부터의 광 신호를 구분하여 수신하도록 구성될 수 있다. 팬-아웃 버스(604)는 리피터(606)로부터 출력되는 광 신호를 노드(0-3)로 브로드캐스트하는 제 1 팬-아웃부(612)와 리피터(606)로부터 출력된 광 신호를 노드(4-7)로 브로드캐스트하는 제 2 팬-아웃부(614)로 구성된다. 리피터(606)는 각각 광 통신 경로(616 및 618)를 따라 팬-인부(608) 또는 팬-인부(610)를 통해 노드(0-7) 중 하나로부터 출력되는 광 신호를 수신하고, 광 통신 경로(620 및 622)상에서 출력되는 2개의 재생성된 광 신호를 각각 동시에 생성한다. 그 후, 재생성된 광 신호는 팬-아웃 버스(604)의 제 1 및 제 2 팬-아웃부(612 및 614)를 통해 노드(0-7)로 동시에 브로드캐스트된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 2 대칭 광학 멀티프로세싱 버스(700)를 도시하고 있다. 버스(700)는 팬-인 버스(702) 및 팬-아웃 버스(704)로 구성된다. 리피터(706)는 노드(0-7)의 중간에 배치된다. 리피터(706)는 어느 노드(0-7)가 팬-인 버스(702)로의 액세스가 승인될지를 제어하는 중재자를 포함할 수 있다. 팬-인 버스(702)는 노드(0-3) 각각으로부터 출력된 광 신호를 리피터(706)로 유도하는 제 1 팬-인부(708)와 노드(4-7) 각각으로부터 출력된 광 신호를 리피터(706)로 유도하는 제 2 팬-인부(710)로 구성된다. 팬-아웃 버스(704)는 리피터(706)로부터 출력된 광 신호를 노드(0-3)로 브로드캐스트하는 제 1 팬-아웃부(712)와 리피터(706)로부터 출력되는 광 신호를 노드(4-7) 각각으로 브로드캐스트하는 제 2 팬-아웃부(714)로 구성된다. 도 7의 예에 도시된 바와 같이, 팬-인 버스(702) 및 팬-아웃 버스(704)는 또한 50/50 빔스플리터(716, 718)를 각각 포함한다. 노드(0-3) 중 하나로부터 출력되는 광 신호는 제 1 팬-인부(708)를 통해 전달되고 미러(720)에 의해 빔스플리터(716)로 유도되는데, 광 신호의 전송되는 부분은 리피터(706)에 의해 수신된다. 노드(4-7) 중 하나로부터 출력되는 광 신호는 제 2 팬-인부(710)를 통해 빔스플리터(716)로 전달되는데, 반사된 부분은 리피터(706)에 의해 수신된다. 리피터(718)로부터 출력된 광 신호는 팬-아웃부(712)를 통해 노드(0-3)로 브로드캐스트되는 반사되는 광 신호 및 미러(722)에 의해 반사되어 팬-아웃부(714)을 통해 노드(4-7)로 브로드캐스트되는 전송되는 광 신호로 분할된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 제 3 대칭 광 멀티프로세싱 버스(800)을 도시하고 있다. 버스(800)는 팬-인 버스(802) 및 팬-아웃 버스(804)로 구성된다. 리피터(806)는 노드(0-7)의 중간에 배치된다. 리피터(806)는 어느 노드(0-7)가 팬-인 버스(802)로의 액세스가 승인될지를 제어하는 중재자를 포함할 수 있다. 팬-인 버스(802)는 제 1 팬-인부(808) 및 제 2 팬-인부(810)로 구성되는데, 이들 모두 제 1 스플리터/결합기(812)에 연결된다. 팬-인부(808) 및 팬-인부(810)는 노드(0-7) 각각으로부터 출력된 광 신호를 제 1 스플리터/결합기(912)로 유도하는데, 광 신호는 리피터(806)로 유도된다. 팬-아웃 버스(804)는 제 1 팬-아웃부(814) 및 제 2 팬-아웃부(816)로 구성되는데, 이들 모두 제 2 스플리터/결합기(818)에 연결된다. 리피터(806)는 광 신호를 스플리터/결합기(818)로 출력하는데, 이는 브로드캐스트되는 광 신호를 팬-아웃부(814)를 통한 노드(0-3) 및 제 2 팬-아웃부(816)를 통한 노드(407)로 분할한다.
도 9(a)는 본 발명의 실시예에 따라 구성되는 스플리터/결합기(900)의 개략적인 표현을 도시하고 있다. 스플리터/결합기(900)는 제 1 반사성 평면(904) 및 제 2 반사성 평면(906)을 갖는 프리즘(902)을 포함한다. 또한, 스플리터/결합기(900)는 제 1 도파관부(908), 제 2 도파관부(910) 및 메인 도파관부(912)를 포함한다. 도 9(a)의 예에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 도파관부(908 및 910)는 메인 도파관부(912)에 실질적으로 수직하게 배치된다. 도파관부(908, 910 및 912)는 광 섬유 또는 빈 도파관일 수 있다. 스플리터/결합기(900)는 프리즘(902)을 향해 메인 도파관(912)으로 진행하는 입사 광을 위한 50/50 빔스플리터로서 동작할 수 있는데, 이는 화살표(914)로 표시되어 있다. 광은 에지(916)에서 제 1 광 빔 및 제 2 광 빔으로 분할되는데, 각 빔은 입사 광 빔의 광 전력의 실질적으로 절반을 전송한다. 반사성 표면(904 및 906) 사이의 각은, 제 1 광 빔이 제 1 반사성 표면(904)으로부터 반사되어 방향(918)으로 제 1 도파관(908)을 따라 진행하고, 제 2 광 빔이 제 2 반사성 표면(906)으로부터 반사되어 방향(920)으로 제 2 도파관(910)을 따라 진행하도록 선택된다.
또한, 스플리터/결합기(900)는 광 결합기로서 동작할 수 있다. 예를 들어, 방향(922)으로 프리즘(902)을 향해 제 1 도파관부(908)에서 진행하는 제 1 입사 광 빔은 제 1 반사 표면(904)에서 메인 도파관(912)으로 반사되고, 방향(924)으로 프리즘(902)을 향해 제 2 도파관부(910)에서 진행하는 제 2 입사 광 빔은 제 2 반사 표면(906)에서 메인 도파관(912)으로 반사된다. 제 1 및 제 2 광 빔은 메인 도파관 내에서 결합되어 방향(926)을 진행한다. 프리즘 각은 스플리터/결합기 접점의 삽입 손실을 최소화하도록 선택된다. 90도 각 프리즘은 93%보다 우수한 스플리터 효율을 갖는다.
다른 실시예에서, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 메인 도파관(912)은 좁아지는 영역(928)을 갖도록 구성될 수 있다. 좁아지는 영역(928)은 광이 프리즘(902)에 도달할 때 메인 도파관(912)을 따라 이동하는 광을 확산시키는 데 사용될 수 있거나, 좁아지는 영역(928)은 도파관(908 및 910)으로부터 도파관(912)으로 반사되는 광을 이동시킴으로써(funneling) 결합기/스플리터 점점의 손실을 개선시키는 데에 사용될 수 있다. 결합기에 대해 78%보다 큰 효율이 예측된다.
전술한 설명은 예시를 위해 본 발명의 완전한 이래를 제공하기 위해 특정 명명범을 사용하였다. 그러나, 당업자가 인식할 바와 같이 발명을 실시하기 위해 특정 세부사항은 요구되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예의 전술한 설명은 예시를 위해 제공된다. 이들은 본 발명을 개시된 구체적 형태로 한정하기 위한 것이 아니다. 명백히, 많은 수정 및 변형이 개시 내용의 관점에서 가능하다. 설명된 실시예들은 당업자가 본 발명 및 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 변형을 갖는 다양한 실시예을 가장 잘 실시하도록 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하도록 제공된다. 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의된다.

Claims (15)

  1. 광 브로드캐스트 버스(100)로서,
    광 신호를 재생성하도록 구성되는 리피터(repeater, 106)와,
    복수의 노드 및 상기 리피터에 광학적으로 연결되어, 각 노드로부터 광 신호를 수신하고 상기 광 신호를 상기 리피터로 송신하도록 구성되는 팬-인 버스(a fan-in bus, 102)와,
    상기 노드 및 상기 리피터에 광학적으로 연결되어, 상기 리피터로부터 출력되는 재생성된 광 신호를 수신하고 상기 재생성된 광 신호를 상기 노드의 각각으로 분배하도록 구성되는 팬-아웃 버스(a fan-out bus, 104)를 포함하고,
    노드들 사이의 상기 리피터의 대칭적 배치를 더 포함하되,
    상기 리피터는 상기 팬-인 버스의 제 1 부분과 제 2 부분 사이 및 상기 팬-아웃 버스의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 배치되어, 상기 노드의 제 2 부분이 상기 노드로 상기 재생성된 광 신호를 브로드캐스트하는데 필요한 최대 지연 및 전력을 감소시키는
    광 브로드캐스트 버스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리피터는, 상기 팬-인 버스로부터 상기 광 신호를 수신하고 상기 광 신호를 재생성하며 상기 재생성된 광 신호를 상기 팬-아웃 버스상에 전송하는 광-전기-광 변환기이며, 상기 노드 중 어느 노드가 상기 광 신호를 상기 팬-인 버스를 통해 송신하도록 허가할지를 판정하는 중재기(arbitration)를 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬-인 버스 및 상기 팬-아웃 버스는
    복수의 광 통신 경로와,
    특정 광 통신 경로를 통해 각 노드로부터 출력되는 광 신호를 상기 리피터로 유도하도록 구성되고 배향되는 제 1 광학 탭 세트(111-113)와,
    상기 리피터로부터 출력되는 상기 재생성된 광 신호의 일부를 상기 노드로 우회시키도록 구성되고 배향되는 제 2 광학 탭 세트(118-120)를 더 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 통신 경로는 상기 광 신호가 진행하는 빈 도파관(hollow waveguides)을 더 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광학 탭은 빔스플리터(202)를 더 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각 노드로부터 광 신호를 수신하고 상기 광 신호를 상기 리피터로 송신하도록 구성되는 상기 팬-인 버스는 또한, 균일한 광 전력량을 상기 리피터로 전송하는
    광 브로드캐스트 버스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리피터로부터 출력되는 상기 재생성된 광 신호를 상기 노드의 각각으로 분배하도록 구성되는 상기 팬-아웃 버스는, 상기 재생성된 광 신호의 일부를 수신하는 각 노드를 더 포함하되,
    각 일부는 동일한 광 전력을 갖는
    광 브로드캐스트 버스.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    광 신호는 제 1 스플리터/결합기(900)를 통해 상기 팬-인 버스의 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분으로부터 상기 리피터로 입력되고, 제 2 스플리터/결합기를 통해 상기 리피터로부터 상기 팬-아웃 버스의 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분으로 출력되는
    광 브로드캐스트 버스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스플리터/결합기 및 상기 제 2 스플리터/결합기는
    반사성 표면을 갖는 프리즘(902)과,
    상기 반사성 표면의 제 1 부분에 인접하여 배치되는 단부를 갖는 제 1 빈 도파관 부분(908)과,
    상기 반사성 표면의 제 2 부분에 인접하여 배치되는 단부를 갖는 제 2 빈 도파관 부분(910)과,
    메인 빈 도파관 부분(912)을 포함하되,
    상기 메인 빈 도파관 부분은, 상기 메인 빈 도파관으로부터 발산되는 광이 상기 제 1 빈 도파관으로 진입하는 제 1 빔 및 상기 제 2 빈 도파관으로 진입하는 제 2 빔으로 분할되고, 상기 제 1 빈 도파관 및 상기 제 2 빈 도파관으로부터 발산되는 광이 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분에서 반사되고 상기 메인 빈 도파관 내에서 결합되도록 배치되는
    광 브로드캐스트 버스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 빈 도파관은, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 상기 빈 도파관의 코어를 따라 광을 전파하는 것이 가능한 다른 형상을 갖는 에어 코어(an air core)를 더 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 메인 빈 도파관은 상기 프리즘 에지로부터 멀어질수록 좁아지는(928)
    광 브로드캐스트 버스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    한 노드에 의해 생성되어 상기 노드로 돌아오는 임의의 광 신호의 전체 왕복 경로 길이가 항상 동일하도록 연장된 팬-인 버스(402) 광 통신 경로 길이를 더 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 연장된 팬-인 버스(402) 광 통신 경로 길이는 광 U-턴 시스템을 더 포함하되,
    상기 광 U-턴 시스템은,
    반사성 구조(502)와,
    반사성 표면에 인접하여 배치되는 개구를 갖는 빈 입력 도파관(504) - 상기 빈 입력 도파관으로부터 제 1 방향으로 발산되는 광은 상기 반사성 표면에서 제 2 방향으로 반사됨 - 과,
    상기 제 2 방향으로 반사되는 광을 수신하고 전송하기 위해 상기 반사성 구조에 인접하여 배치되는 개구를 갖는 빈 출력 도파관(508)을 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반사성 구조는,
    상기 빈 입력 도파관으로부터 상기 제 1 방향으로 발산되는 광을 제 3 방향으로 반사하도록 위치되는 제 1 반사성 표면(512)과,
    상기 제 1 반사성 표면에 인접하여 배치되고, 상기 제 3 방향으로 진행하는 광을 상기 제 1 방향으로 이동하는 반사된 광에 반대되는 상기 제 2 방향으로 반사시키도록 위치되는 제 2 반사성 표면(514)을 포함하는
    광 브로드캐스트 버스.
KR1020107027755A 2008-05-09 2008-05-09 광 브로드캐스트 버스 KR101421777B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2008/005992 WO2009136897A1 (en) 2008-05-09 2008-05-09 Optically enabled broadcast bus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110021873A KR20110021873A (ko) 2011-03-04
KR101421777B1 true KR101421777B1 (ko) 2014-07-22

Family

ID=41264810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107027755A KR101421777B1 (ko) 2008-05-09 2008-05-09 광 브로드캐스트 버스

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110058812A1 (ko)
EP (1) EP2294725A4 (ko)
JP (1) JP5186593B2 (ko)
KR (1) KR101421777B1 (ko)
CN (1) CN102090000B (ko)
WO (1) WO2009136897A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012057749A1 (en) * 2010-10-27 2012-05-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Receivers and transceivers for optical multibus systems
CN104041068A (zh) 2012-01-31 2014-09-10 惠普发展公司，有限责任合伙企业 光学架构、光学分布矩阵以及用于制造光学结构的方法
FR3014563B1 (fr) * 2013-12-09 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique Dispositif et procede d'arbitrage optique dans un systeme de reseau sur puce

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4630256A (en) * 1982-03-12 1986-12-16 At&T Bell Laboratories Bidirectional dual network

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4531238A (en) * 1981-12-03 1985-07-23 Xerox Corporation Statistical contention control for star configured communication networks
JPS58114638A (ja) * 1981-12-28 1983-07-08 Fujitsu Ltd 光バスネツトワ−ク・システム
JPS58200645A (ja) * 1982-05-18 1983-11-22 Fujitsu Ltd 光バス方式
US4576436A (en) * 1983-01-31 1986-03-18 Maurice Daniel Light distribution and collection assemblies and methods
CA1246677A (en) * 1984-07-25 1988-12-13 Akihiro Okada Optical communication system
US4662715A (en) * 1985-01-25 1987-05-05 Westinghouse Electric Corp. Fiber optic network with reduced coupling losses
US4701904A (en) * 1985-10-18 1987-10-20 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical local area network employing microwave modulation techniques
JPH0638601B2 (ja) * 1985-11-13 1994-05-18 富士通株式会社 光複合トランシーバー
JPS631223A (ja) * 1986-06-20 1988-01-06 Fujitsu Ltd 光バス方式
JPS63179640A (ja) * 1987-01-20 1988-07-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ロ−カルエリアネツトワ−ク
JPS63209332A (ja) * 1987-02-26 1988-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ロ−カルエリアネツトワ−ク
JPH04268846A (ja) * 1991-02-22 1992-09-24 Fujitsu Ltd Ｕ字型光バスネットワークシステム
EP0519712A3 (en) * 1991-06-18 1993-03-31 Canon Kabushiki Kaisha Bus-type communication network
US5915054A (en) * 1992-03-05 1999-06-22 Fuji Xerox Co., Ltd. Star coupler for an optical communication network
US5812713A (en) * 1995-09-20 1998-09-22 General Electric Company Optical coupling system with bend
JPH09153907A (ja) * 1995-11-28 1997-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd バス型通信網
US7272321B1 (en) * 1999-05-10 2007-09-18 Alloptic, Inc. Passive optical network
US6661940B2 (en) * 2000-07-21 2003-12-09 Finisar Corporation Apparatus and method for rebroadcasting signals in an optical backplane bus system
US6823100B1 (en) * 2001-08-27 2004-11-23 Incucomm, Inc. Optical backplane for use with a communications equipment chassis and method of operation therefor
US6775436B1 (en) * 2002-02-26 2004-08-10 General Dynamics Advanced Technology Systems, Inc. Optical fiber U-turn apparatus and method
US7362976B2 (en) * 2002-08-22 2008-04-22 Main Street Ventures Llc Generating of high rate modulated pulse streams
US7970279B2 (en) * 2002-11-05 2011-06-28 Lightfleet Corporation N-way serial-channel interconnect
US7120327B2 (en) * 2002-11-27 2006-10-10 International Business Machines Corporation Backplane assembly with board to board optical interconnections

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4630256A (en) * 1982-03-12 1986-12-16 At&T Bell Laboratories Bidirectional dual network

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110021873A (ko) 2011-03-04
WO2009136897A1 (en) 2009-11-12
EP2294725A4 (en) 2016-03-23
JP5186593B2 (ja) 2013-04-17
US20110058812A1 (en) 2011-03-10
CN102090000B (zh) 2015-04-22
JP2011520380A (ja) 2011-07-14
CN102090000A (zh) 2011-06-08
EP2294725A1 (en) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9621967B2 (en) Methods and systems for passive optical switching
US20210026068A1 (en) Silicon-based integrated optically adjustable delay line based on optical phased array
Pasricha et al. OPAL: A multi-layer hybrid photonic NoC for 3D ICs
KR101485218B1 (ko) 광학 브로드캐스트 버스, 광학 신호 송신기 및 광학 신호 수신기
US20130216180A1 (en) Optical interconnect fabrics implemented with star couplers
KR101421777B1 (ko) 광 브로드캐스트 버스
Chandra et al. Hybrid buffer‐based optical packet switch with negative acknowledgment for multilevel data centers
US8824496B2 (en) Two-phase arbitration mechanism for shared optical links
Cianchetti et al. A low-latency, high-throughput on-chip optical router architecture for future chip multiprocessors
Feehrer et al. Design and implementation of a prototype optical deflection network
Tottori et al. Multi functionality demonstration for multi core fiber fan-in/fan-out devices using free space optics
CN103765295A (zh) 光功率分配器
RU2626045C1 (ru) Линии задержки на многосердцевинном оптическом волокне
JP2001166177A (ja) 光分岐装置及び光ネットワーク
Li et al. Multigigabits per second board-level clock distribution schemes using laminated end-tapered fiber bundles
WO2022111468A1 (zh) 一种模斑转换装置及相关方法
JP3830376B2 (ja) 送信ユニット
Pitwon et al. Photonic building blocks for architectural reconfigurability in hyperscale data centres
CN103763033A (zh) 具有共享光学接口的光学广播总线
RU2264692C1 (ru) Волоконно-оптическая сеть
JP2001339418A (ja) 光通信ネットワーク装置
JP2005078027A (ja) 光多重伝送システムおよびその製造方法
Kostuk et al. Free-space modules and fiber array data links for optical interconnect systems
Shimizu et al. Integrated Optics. An Optical Arbiter Module
Ogunsola et al. A practical symmetric multi-processor architecture design study using optical multi-drop networks

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee