KR20150110483A

KR20150110483A - Clos 네트워크 범용 성분 스위칭

Info

Publication number: KR20150110483A
Application number: KR1020157015742A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 젤트서; 블라디미르 밀리아브스키; 니브 마갈릿; 이프타 메이론; 데이비드 젤리그; 데이비드 체어맨; 마이클 메쉬
Original assignee: 컴파스 일렉트로-옵티컬 시스템즈 엘티디.
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-10-02
Also published as: US9215517B2; EP2920624A2; EP2920624A4; JP2016516311A; WO2014076572A2; CN104995537A; US20140133851A1; WO2014076572A3

Abstract

그 역할이 동적으로 변할 수 있는 Clos 네트워크 범용 성분 스위칭이 개시된다. 범용 성분은 전기 광학 칩 위의 VCSEL들의 매트릭스 및 포토다이오드들의 매트릭스를 포함한다. VCSEL들의 매트릭스는 제1 세트의 광학적 링크들을 통해 데이터를 보내고, 포토다이오드들의 매트릭스는 제2 세트의 광학적 링크들을 통해 데이터를 수신한다. 범용 성분은 또한 전기적 링크들을 통하여 데이터를 수신하고 보낸다. 범용 성분은 접힌 Clos 네트워크에서 확장기, 애그리게이터 또는 추이적 스위치로서 기능할 수 있다. 확장기 또는 애그리게이터로서, 범용 성분은 인그레스 링크들로서 그 광학적 링크들을 이용하고, 이그레스 링크들로서 그 전자적 링크들을 이용한다. 이 범용 성분을 이용할 때, 네트워크는 별개의 스위칭 성분들 없이 구축될 수 있다. 다중 범용 성분은 PCB상에 배치될 수 있고, 다중 범용 성분은 하나의 스위치로서 기능할 수 있다.

Description

CLOS 네트워크 범용 성분 스위칭{SWITCHING CLOS NETWORK UNIVERSAL ELEMENT}

본 개시는 Clos 네트워크에서의 스위칭 분야와 관련된다. 특히, 본 개시는 다양한 단들에서 그 역할을 동적으로 바꿀 수 있는 범용 성분(universal element)과 관련된다.

Clos 및 접힌 Clos(folded Clos) 패킷 스위칭 네트워크 아키텍처들은 고성능 컴퓨팅 클러스터들 및 대규모 확장 가능 라우터들에 널리 사용된다. 가장 단순한 완전 Clos 아키텍처는 3 단 스위칭(3-stage switching)과 3개 유형의 스위칭 패브릭을 요구한다. 접힌 Clos를 위해, 가장 단순한 형태는 3단 및 2개 유형의 패브릭을 이용한다.

보통, 3 단 Clos 네트워크는 3개의 구별되는 파라미터로 기술된다: n, k, 및 m, 여기서 n은 1 단 및 3 단 노드의 각각 당 이그레스 링크(egress link)들의 수이고, k는 2 단 노드들의 수이고, m 은 1 단 또는 3 단 노드들의 수이다. 제1 세트의 인그레스 링크(ingress link)들은 각각의 1 단 노드를 각각의 2 단 노드에 연결하고, 제2 세트의 인그레스 링크들은 각각의 2 단 노드를 각각의 3 단 노드에 연결한다. 연결 때문에, 2 단 노드들의 수 k는 인그레스 링크들의 수와 동등하고, 1 단 또는 3 단 노드들의 수는 각각의 2 단 노드당 인그레스 링크들의 수와 동등하다. 네트워크의 사이즈, 또는 이그레스 링크들의 총 수는 N= nxm 이다.

Clos 네트워크는 E=k/n의 확장 인자를 갖는다. 확장 인자는 네트워크에서의 데이터 흐름의 측도이다. 전형적으로, Clos 네트워크는 m≥2n- 1 일 때 비 차단(non-blocking)일 수 있다. 이 비 차단 특징은 멀티캐스트 패킷들의 부분들(fractions)로 구성되는 트래픽 및 버스트 트래픽을 가진 네트워크들에 대해 중대한 것일 수 있다.

고성능 스위칭 성분들을 위해 "온 칩(on the chip)" 솔루션을 개발하거나 하나의 칩상에 모든 구성요소들을 갖는 것은 다수의 물리적 제한들로 인해 손해를 본다. 이 제한들은 핵심적 전력 감쇠, 성분들의 수가 증가함에 따른 높은 비트 레이트의 SerDes들(Serializers/Deserializers)에 대한 폼 팩터 제한들, 성분들 간의 거리들, 및 낮은 용량을 가진 스위칭 패브릭들을 이용할 때의 상호 연결 복잡도를 포함한다. 낮은 용량 스위치들을 가진 Clos 네트워크는 더 많은 단들을 요구하고 따라서 더 많은 스위칭 성분들과 물리적 커넥터들이 한 칩상에 놓이도록 요구한다.

동적으로 변할 수 있는 Clos 네트워크 범용 성분 스위칭이 제공된다. 범용 성분은 전기 광학 칩 위의 VCSEL들의 매트릭스 및 포토다이오드들의 매트릭스를 포함한다. VCSEL들의 매트릭스는 제1 세트의 광학적 링크들을 통해 데이터를 보내고, 포토다이오드들의 매트릭스는 제2 세트의 광학적 링크들을 통해 데이터를 수신한다. 범용 성분은 또한 전기적 링크들을 통하여 데이터를 수신하고 보낸다. 범용 성분은 접힌 Clos 네트워크에서 확장기(expander), 애그리게이터(aggregator) 또는 추이적 스위치(transitive switch)로서 기능할 수 있다. 확장기 또는 애그리게이터로서, 범용 성분은 그 광학적 링크들을 인그레스 링크들로서 이용할 수 있고, 그 전자적 링크들을 이그레스 링크들로서 이용할 수 있다. 이 범용 성분을 이용할 때, 네트워크는 별개의 스위칭 성분들 없이 구축될 수 있다.

본 개시의 양태에서, 네트워크 성분들 간의 스위칭을 제공하기 위한 시스템은 PCB 및 PCB상에 위치되는 제1 전기 광학적 칩 및 제2 전기 광학적 칩을 포함한다. 시스템은 또한 제1 전기 광학적 칩상의 제1 포토다이오드들의 매트릭스 및 제1 VCSEL들의 매트릭스를 포함한다. 시스템은 추가로 제2 전기 광학적 칩상의 제2 포토다이오드들의 매트릭스 및 제2 VCSEL들의 매트릭스를 포함한다. 덧붙여, 시스템은 제1 포토다이오드들의 매트릭스를 제2 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 제1 복수의 광학적 링크 및 제2 포토다이오드들의 매트릭스를 제1 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 제2 복수의 광학적 링크를 포함한다. 제1 포토다이오드들의 매트릭스는 제3 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 또한 구성되고, 제2 포토다이오드들의 매트릭스는 제4 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 또한 구성된다. 게다가, 제1 VCSEL들의 매트릭스는 제5 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 또한 구성되고, 제2 VCSEL들의 매트릭스는 제6 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 또한 구성된다.

추가 특징들이 본 개시의 양태들에 등장할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 제1 전기 광학적 칩을 제2 전기 광학적 칩과 결합하는 복수의 전자적 링크를 포함할 수 있다. 전자적 링크들은 양방향성이거나 단방향성일수 있다. 전자적 링크들은 전자적 SerDes들일 수 있다. 제1 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수에 전자적 링크들의 수를 더한 것은 제3 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수와 동등할 수 있다. 제2 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수에 전자적 링크들의 수를 더한 것은 제4 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수와 동등할 수 있다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 전기 광학적 스위치를 생산하는 방법은 PCB상에 제1 전기 광학적 칩 및 제2 전기 광학적 칩을 제공하는 것을 포함하는데, 각각의 전기 광학적 칩은 포토다이오드들의 매트릭스 및 VCSEL들의 매트릭스를 포함한다. 방법은 또한 제1 복수의 광학적 링크를 통해 제1 전기 광학적 칩의 포토다이오드들의 매트릭스를 제2 전기 광학적 칩의 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 단계 및 제2 복수의 광학적 링크를 통해 제2 전기 광학적 칩의 포토다이오드들의 매트릭스를 제1 전기 광학적 칩의 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 단계를 포함한다. 제1 포토다이오드들의 매트릭스는 또한 제3 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 구성되고, 제2 포토다이오드들의 매트릭스는 또한 제4 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 구성된다. 게다가, 제1 VCSEL들의 매트릭스는 또한 제5 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 구성되고, 제2 VCSEL들의 매트릭스는 또한 제6 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 구성된다.

도 1a는 Clos 네트워크를 보여준다. 도 1b는 접힌 Clos 네트워크를 보여준다.
도 2는 본 개시의 양태들에 따른 Clos 네트워크 또는 접힌 Clos 네트워크의 1+3 단에 사용되는 범용 스위칭 성분을 보여준다.
도 3은 본 개시의 양태들에 따른 Clos 네트워크 또는 접힌 Clos 네트워크의 2 단에 사용되는 범용 스위칭 성분을 보여준다.
도 4는 본 개시의 양태들에 따른 Clos 네트워크의 단들에서의 범용 스위칭 성분들을 이용하는 부하 균형화 네트워크를 보여준다.

본 개시의 양태들에 따라, 스위칭 Clos 네트워크 범용 성분이 개시된다. 범용 성분은 동적으로 확장기, 추이적 스위치, 및 애그리게이터로 변할 수 있다. 이 성분이 3가지 역할을 모두 할 수 있기 때문에, Clos 네트워크는 3개의 별개 역할을 위한 별개의 스위칭 성분들 없이도 구축될 수 있다.

Clos 네트워크 및 접힌 Clos 네트워크

도 1a는 표준 완전 Clos 네트워크를 보여준다. 도 1a에서, Clos 네트워크(101)는 단순 3 단 16x16 Clos 스위칭 네트워크이다. Clos 네트워크(101)는 스위칭 성분들(111, 112, 및 113)을 포함한다. 스위칭 성분들(111)은 4개의 입력 라인으로부터 6개의 출력 라인으로 트래픽을 확산시키는 1 단 성분들, 또는 확장기들이다. 4개의 입력 라인은 이그레스 링크들(101)을 통하여 스위칭 성분들(111)에 진입한다. 인그레스 링크들(103)은 스위칭 성분들(111)의 출력 패킷들을 스위칭 성분들(112)의 각각에게 전송한다. 스위칭 성분들(112)은 4x4 추이적 스위치들, 또는 2단 스위치들이다. 인그레스 링크들(104)은 스위칭 성분들(112)의 출력을 스위칭 성분들(113)의 각각에게 전달한다. 스위칭 성분들(113)은 3 단 성분들, 또는 애그리게이터들이다. 스위칭 성분들(113)은 6단의 2개의 스위치로부터 4개의 출력 라인들로 데이터를 모은다. 4개의 출력 라인은 이그레스 링크들(102)을 통하여 스위칭 성분들(113)을 빠져나간다.

도 1b는 도 1a에 도시된 표준 Clos 네트워크와 동일한 설정을 갖는 접힌 Clos 네트워크를 제공한다. 접힌 Clos 네트워크(102)에서, 1 및 3단 성분들은, 스위칭 성분들(114)에 의해 예시된 것처럼, 1+3 단 스위치들이 되도록 조립된다. 이그레스 링크들(105)을 통해, 데이터 패킷들이 성분들(114)에 진입하는데, 여기서 패킷들은 확장된다. 인그레스 링크들(106)은 패킷들을 성분들(112)에게 전달하고 애그리게이션을 위해 성분들(114)에게 되돌려 전달한다. 출력 패킷들은 이그레스 링크들(105)를 통해 스위칭 유닛(114)을 빠져나간다. Clos 네트워크의 사이즈는 단말 노드들의 총 수에 의해 결정되는데, 이것은 모든 1+3 단 스위치들에 대한 이그레스 링크들의 수(N=n x m)와 동등하다.

Clos 네트워크 범용 성분 스위칭

본 개시의 실시예에 따라, 범용 성분은 전기 광학적 칩 및 전기 광학적 칩 위의 VCSEL들(vertical-cavity surface-emitting lasers)과 포토다이오드들의 2D 매트릭스들을 포함한다. 도 2는 VCSEL들(215)의 매트릭스 및 포토다이오드들(216)의 매트릭스를 포함하는 범용 성분(200)을 보여준다. 범용 성분(200)은 L _e 전자적 링크들(217) 및 L _o 광학적 링크들(223 및 224)을 포함한다. 포토다이오드들(216)은 광학적 링크들(223)을 경유해 데이터를 수신하고 VCSEL들(215)은 광학적 링크들(224)을 경유해 데이터를 보낸다.

Clos 네트워크 범용 성분 스위칭: 1+ 3 단 스위치

범용 성분(200)이 1+3 단 스위치로서 사용될 때, 전자적 링크들(217)은 외부 노드(218)에 범용 성분(200)을 연결한다. 그러므로, 전자적 링크들(217)은 이그레스 링크들로서 기능한다. 광학적 링크들(223 및 224)은 다른 범용 성분들과 범용 성분(200)을 연결하고, 따라서 인그레스 링크들로서 기능한다. 링크들(217)은 전자적 SerDes들일 수 있다. 노드(218)는, 예를 들어, 종단 노드, 네트워크 프로세서, 라인 카드 주변장치 인터페이스, 또는 라인 카드상에 배치되는 또 다른 성분일 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 전자적 링크들(217)이 범용 성분(200)과 종단 노드(218) 사이에 이용되는데, 그 이유는 전자적 링크들이 10cm 미만의 거리에 효과적이기 때문이다. 그러한 거리에서 전자적 SerDes들은 신호 재생 없이 ~5-30Gb/s의 비트율로 트래픽을 서빙할 수 있다. 전자적 링크들의 수는 주로 스위칭 성분의 폼 팩터에 의해 제한된다. 범용 성분상의 전자적 SerDes들의 합계 대역폭(aggregated bandwidth)은 대략 ~0.1-1Tb/s일 수 있다.

대조적으로, 몇몇 실시예들에서 광학적 링크는 ~10-30Gb/s의 비트율로 동작할 수 있다. 광학적 링크는 100-200m 사이의 거리에 대해 낮은 BER(bit error rate)을 갖는다. 낮은 BER 덕분에, 광학적 링크는 장거리에 대해서도 신호 재생을 요구하지 않는다. 결과적으로, 효율적 장거리 연결은 광학적 링크들로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 광학적 링크들은 대규모 데이터 센터들에서의 연결 및 빌딩에서의 개별 블록들 간의 확장 가능 코어 라우터들 또는 연결을 제공할 수 있다. 개별 블록들은, 예를 들어, 100-200m 거리 내에 있는 국지적 서브네트워크들의 개별 서버들 및 LAN 게이트웨이들일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, VCSEL과 포토다이오드 피치들이 대략 100-250um로 상한이 정해지기 때문에, 약 100-1000의 광학적 링크가 단일 범용 성분에게 연결을 제공할 수 있다. 그 결과, 광학적 링크들의 합계 비트율은 약 1-10Tb/s일 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 광학적 인그레스 링크들의 대역폭은 전자적 이그레스 링크들의 대역폭의 약 10배이다. 그러므로, 확장 인자는 모든 전자적 링크들과 광학적 링크들이 이용되면 약 10일 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 범용 성분(200)에서의 각각의 입력 및 출력 연결은 동일 용량 f Gb/s의 L _o 광학적 링크와 L _e 전자적 링크를 경유해 만들어진다. L _e 전자적 링크는 n 이그레스 링크들로서 이용되고 L _o 광학적 링크는 각각의 입력과 출력 연결을 위한 k 인그레스 링크들로서 이용된다. 비 차단에 대해, 네트워크는 k>2n 이 되도록 만들어진다. 결과적으로, 통합된 범용 성분(200)을 가진 라인 카드는 nxk 스위칭 능력을 가진 1+3 단 스위치들에 대응한다.

Clos 네트워크 범용 성분 스위칭: 2 단 스위치

범용 성분(200)은 또한 2 단 스위치로서 이용될 수 있다. 일 실시예에서, L _o 광학적 링크들(218)은 1+3 단 스위치들로서 기능하는 다른 범용 성분들에 범용 성분(200)을 연결하는데 사용된다. 1+3 단 스위치들은 장거리의 연결에서의 비효율성으로 인해 2 단 스위치들과 연결하는 데에 광학적 링크들(218)을 사용한다. 그러므로, 2 단 스위치들은 인그레스 링크들로서 전자적 링크들(217)을 사용하지 않을 수 있다. 그러나, L _e 전자적 링크들은 광 전기적 및 전기 광학적 트랜스듀서들이 사용된다면 사용될 수 있다. 트랜스듀서들은 전자적 데이터를 광학적 데이터로 또는 광학적 데이터를 전자적 데이터로 변환하고, 그에 의해 1+3 단 스위치의 광학적 링크들과 2 단 스위치의 전자적 링크들 간의 연결을 가능하게 한다.

Clos 네트워크 범용 성분 스위칭: 복합 블록

몇몇 실시예들에서, 두 개의 범용 성분이 하나의 스위치로서 이용되고, 두 개의 범용 성분의 광학적 및 전자적 링크들 양쪽이 완전히 활용된다. 도 3은 하나 인쇄회로기판(300)상에 배치되는 두 개의 범용 성분(301 및 302)을 보여준다. 각각의 입력과 출력을 위한 이용 가능한 링크들의 총 수는 두 개의 범용 성분이 있기 때문에 2L _e +2L _o 이다. 내부적으로 및 외부적으로 동등한 수의 연결들을 제공하기 위해, L _e +L _o 개의 링크들이 PCB 내에서의 연결을 위해 보유되고, 다른 L _e +L _o 개의 링크들이 외부 연결을 위해 보유된다.

도 3에서, 전자적 링크들(322)은, 범용 성분들이 동일 인쇄회로기판(300)상에 배치되고 또한 범용 성분들 사이의 거리가 작기 때문에, 내부 연결(즉, 범용 성분들(301 및 302) 간의 연결)을 제공한다. 그리고 나서, 각각의 입력과 출력을 위한 외부 연결이 L _e +L _o 개의 광학적 링크들을 통하여 만들어진다. 외부 연결의 절반은 범용 성분(302)을 이용하여 만들어지고 나머지 절반은 범용 성분(301)을 이용하여 만들어진다. 그러므로, 각각의 범용 성분은 약 (L _e +L _o )/2 개의 입력 광학적 링크들(323) 및 동일한 수의 출력 광학적 링크들(324)을 갖는다.

이제 2xL _e 개의 전자적 링크들(322)과 L _o -L _e 개의 광학적 링크들(321)이 내부적으로 이용된다. 범용 성분(301)에의 입력 링크가 범용 성분(302)에의 출력 링크이고 그 반대로도 되기 때문에, L _e 개의 전자적 링크들(322) 및 (L _o -L _e )/2 개의 광학적 링크들(321)이 각각의 방향에 대해 범용 성분 (301)과 (302) 간의 내부 연결을 제공한다.

L _e +L _o 외부 연결들이 있고, 그래서 두 개의 범용 성분(301 및 302)을 가진 인쇄회로기판(300)은 mxm의 하나의 추이적 스위치로서 기능하는데, 여기서 m= L _e +L _o .

두 개의 범용 성분의 복합 블록을 이용하기 위해, 모든 이용 가능한 1+3 단 스위치들은 2개의 그룹으로 나누어진다. 1+3 단 스위치들의 제1 그룹으로부터의 데이터는 링크들(323a)를 경유해 범용 성분(301)의 포토다이오드들에 진입하고, 제2 그룹으로부터의 데이터는 (323b)를 경유해 범용 성분(302)의 포토다이오드들에 진입한다. 링크들(324b 및 324a)을 경유해 빠져나가는 데이터는, 제각기 1+3 단 스위치들의 제1 그룹과 1+3 단 스위치들의 제2 그룹에 진입한다. 복합 블록은 (L _e +L _o )x(L _e +L _o )의 스위칭 용량을 제공한다.

몇몇 실시예들에서, 복합 스위치에 대한 경로 설정이 하기 방법으로 제공된다. 1+3 단 스위치들의 제1 그룹으로부터의 데이터는 링크들(323a), 범용 성분(301)의 전기 광학적 칩 및 링크들(324a)을 이용하여 제2 그룹에게 전송된다. 포토다이오드들(316)은 링크들(323a)로부터 데이터를 수신하고, 전기 광학적 칩(301)은 데이터를 VCSEL들(315)에게 전송하고, VCSEL들(315)은 링크들(324a)을 통해 데이터를 1+3 단 스위치들의 제2 그룹에게 전송한다. 마찬가지로, 제2 그룹으로부터 제1 그룹으로의 트래픽은 링크들(323b 및 324b) 및 범용 성분(302)의 전기 광학적 칩만을 사용한다.

트래픽이 1+3단 스위치들의 제1 그룹에서의 한 스위치로부터 제1 그룹에서의 또 다른 스위치로 흐를 때, 트래픽은 링크들(323a), 범용 성분(301), 내부 링크들(321 및 322), 범용 성분(302) 및 링크들(324b)을 통해 흐른다. 1+3단 스위치들의 제2 그룹에서의 한 스위치로부터 제2 그룹에서의 또 다른 스위치로의 트래픽은 유사하게 경로 설정되는데, 반대 방향으로 그렇게 된다.

복합 블록이 두 개의 범용 성분을 이용하여 기술되었다. 그러나 상이한 수의 범용 성분들을 이용하는 상이한 형태들의 복합 블록이 가능하다.

완전 메시 네트워크에서의 Clos 네트워크 범용 성분 스위칭

제안된 범용 성분은 l개의 노드의 완전 메시 네트워크에서 노드들을 연결할 수 있다. 각각의 노드가 l-1개의 인그레스 링크를 사용하여 l-1개의 다른 노드에 연결하기 때문에 인그레스 링크들의 수는 노드들의 수보다 1이 작다, k=l- 1. n개의 이그레스 링크는 각각의 노드를 n개의 대응하는 종단 노드에 연결한다. n개의 이그레스 링크들 및 k개의 인그레스 링크들을 가진 완전 메시 네트워크에 대해, 네트워크의 사이즈는 N=nxl=nx(k+1) 이다. 덧붙여, 완전 메시 네트워크에서, 모든 노드마다 하나의 1+3 단 스위치와 하나의 2 단 스위치를 포함하기 때문에, 1+3 단 스위치들의 수는 2 단 스위치들의 수와 동등하거나, 또는 m= k이다.

내부 네트워크 경로 설정 프로토콜은 패킷으로 하여금 둘 이상의 홉으로 그 목적지에 도달하도록 허용한다. 멀티 홉 전송 메커니즘에서, 모든 노드마다 입중계 트래픽(incoming traffic)의 목적지를 결정할 필요가 있다. 패킷의 목적지가 수신 노드이면, 수신 노드는 3 단 스위치 또는 애그리게이터로서 작용한다. 목적지가 또 다른 노드이면, 수신 노드는 패킷을 그 목적지 노드에게 보내어, 2 단 스위치로서 작용한다. 내부 네트워크 경로 설정 프로토콜은 또한 출력 광학적 링크들간의 전자적 인터페이스들을 통해 트래픽의 균등 분포를 제공할 수 있다.

도 4는 n=3과 k=7을 가진 완전 메시 네트워크의 샘플 실시예를 제시한다. 각각의 3개의 종단 노드(418)로부터 노드들(410-417)까지 하나씩, 세 개의 이그레스 링크가 있고, 따라서 n= 3. 네트워크에서 총 8개의 노드가 있고, 따라서 인그레스 링크들의 수는 7이다. 노드들(410-417)의 각각은 범용 성분을 그 스위치로서 사용한다. 전자적 링크들은 단말 노드들에 범용 성분을 연결하고, 광학적 링크들은 다중 노드의 범용 성분들을 연결한다.

이 샘플 실시예는 엄밀한 의미에서 Clos 네트워크가 아니다. 통상의 Clos 네트워크에서, 1+3 단 스위치들은 서로에 대한 어떤 연결도 갖지 않으며, 2 단 스위치들은 종단 노드들에 대한 어떤 연결도 갖지 않는다. 이 네트워크에서, 1+3 단 스위치 및 2 단 스위치는 하나의 범용 성분으로 통합된다. 다시 말하면, 표준 3 단 Clos 네트워크와는 달리, Clos 네트워크(400)는 제1 연결 추이적 스위치들 없이 확장기들과 애그리게이터들을 연결하는 링크들을 활용한다. 그러므로, 종단 노드들의 세트에 연결하는 스위치는 또 다른 종단 노드들의 세트에 연결하는 또 다른 스위치에 직접적으로 연결될 수 있다. 스위치가 k개의 다른 스위치에 연결될 수 있기 때문에, 이 네트워크의 사이즈는 N _Mesh = nxl = nx(k+1)이다. 두 개의 1+3 단 스위치 간의 직접적 연결이 없는 전형적 Clos 네트워크에서, 임의의 2개의 스위치 간의 k-1개의 연결이 있다. 그러므로, Clos 네트워크의 사이즈는 N _Clos =nxk이다.

본 개시의 범용 성분은 1 단, 2 단, 또는 3 단 스위치로서 동작할 수 있다. 1 단 또는 3 단 스위치로서, 범용 성분은 nxk 스위칭 능력을 제공한다. 2 단 스위치로서, 범용 성분은 kxk 스위칭 기능을 제공한다.

인그레스 링크들(432)과 이그레스 링크들(431)을 포함하는 모든 링크들은 동일 대역폭을 가질 수 있다. 이 경우에, 임의의 범용 성분들의 쌍 사이에 3개의 이그레스 링크와 1개의 직접적 인그레스 링크가 있다. 그러므로, 이그레스 링크들(431)에 대한 조합된 대역폭은 인그레스 링크(432)의 대역폭보다 3배 크다. 최대 트래픽에 대한 충분한 대역폭을 제공하기 위해, 시스템은 종단 노드들(418)로부터의 데이터를 분할할 수 있고, 다중 인그레스 링크(432)를 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 다중 링크를 이용하는 한가지 효율적인 방식은 중간 노드들을 이용하고 또한 적어도 2 홉 전송을 허용함으로써 달성될 수 있다.

노드(410)와 노드(414) 간의 트래픽은 직접적 링크들을 통해 또는 2 단 Clos 스위치들로서의 노드들 (411-413)과 (415-417)을 통해 흐를 수 있다. 확장 인자 k/n을 가진 확장기로서, 노드(410)는 그 인그레스 링크들 중에서 패킷들을 고르게 분산시킨다. 이후 노드들 (411-413)과 (415-417)은 추이적 스위치들로서 기능하여, 패킷들을 노드(414)에게 재 방향 설정한다. 인그레스 링크들이 f Gb/s의 대역폭을 갖는다면, 노드(414)는 kxf Gb/s의 최대 조합된 대역폭에서 패킷들을 수신하기 위해 k개의 인그레스 링크를 사용할 수 있다. 애그리게이터로서, 노드(414)는 그 인그레스 링크들로부터의 트래픽을 애그리게이팅하고, 이것을 그 3개의 종단 노드(418b)에게 보낸다.

통상의 기술자가 본 개시를 읽어볼 때 명백한 것처럼, 본 개시는 상기 특정하게 개시된 것들과 다른 형태들로 구체화될 수 있다. 그러므로, 상기 기술된 특정 실시예들은 예시적인 것이고 제한적이지 않은 것으로 간주되어야 한다. 통상의 기술자라면 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 대한 수많은 균등물을 인식하거나, 단지 일상적 실험만을 이용하여 확인할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 앞서의 기술에 포함된 예들로만 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구항들과 이것의 균등물에 제시되는 바와 같다.

Claims

네트워크 성분들 간의 스위칭을 제공하기 위한 시스템으로서:
인쇄 회로 기판(PCB);
상기 PCB상에 배치되는 제1 전기 광학적 칩 및 제2 전기 광학적 칩;
상기 제1 전기 광학적 칩상의 제1 포토다이오드들의 매트릭스 및 제1 VCSEL들의 매트릭스;
상기 제2 전기 광학적 칩상의 제2 포토다이오드들의 매트릭스 및 제2 VCSEL들의 매트릭스;
상기 제1 포토다이오드들의 매트릭스를 상기 제2 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 제1 복수의 광학적 링크; 및
상기 제2 포토다이오드들의 매트릭스를 상기 제1 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 제2 복수의 광학적 링크
를 포함하고,
상기 제1 포토다이오드들의 매트릭스는 제3 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 또한 구성되고,
상기 제2 포토다이오드들의 매트릭스는 제4 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 또한 구성되고,
상기 제1 VCSEL들의 매트릭스는 제5 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 또한 구성되고,
상기 제2 VCSEL들의 매트릭스는 제6 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 또한 구성되는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 전기 광학적 칩을 상기 제2 전기 광학적 칩과 결합하는 복수의 전자적 링크
를 더 포함하는 시스템.
제2항에 있어서, 상기 전자적 링크들은 양방향성인 시스템.
제2항에 있어서, 상기 전자적 링크들은 단방향성인 시스템.
제2항에 있어서, 상기 전자적 링크들은 전자적 SerDes들을 포함하는 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제1 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수에 상기 전자적 링크들의 수를 더한 것은 상기 제3 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수와 동등한 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제2 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수에 상기 전자적 링크들의 수를 더한 것은 상기 제4 복수의 광학적 링크에서의 광학적 링크들의 수와 동등한 시스템.
전기 광학적 스위치를 생산하는 방법으로서:
인쇄 회로 기판(PCB)상에 제1 전기 광학적 칩 및 제2 전기 광학적 칩을 제공하는 단계 - 각각의 전기 광학적 칩은 포토다이오드들의 매트릭스 및 VCSEL들의 매트릭스를 포함함-;
제1 복수의 광학적 링크를 통해 상기 제1 전기 광학적 칩의 포토다이오드들의 매트릭스를 상기 제2 전기 광학적 칩의 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 단계;
제2 복수의 광학적 링크를 통해 상기 제2 전기 광학적 칩의 포토다이오드들의 매트릭스를 상기 제1 전기 광학적 칩의 VCSEL들의 매트릭스와 결합하는 단계;
상기 제1 포토다이오드들의 매트릭스가 또한 제3 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 구성하는 단계;
상기 제2 포토다이오드들의 매트릭스가 또한 제4 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 수신하도록 구성하는 단계;
상기 제1 VCSEL들의 매트릭스가 또한 제5 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 구성하는 단계; 및
상기 제2 VCSEL들의 매트릭스가 또한 제6 복수의 광학적 링크를 통해 광학적 데이터를 전송하도록 구성하는 단계
를 포함하는 전기 광학적 스위치 생산 방법.
제8항에 있어서, 복수의 전자적 링크로 상기 제1 전기 광학적 칩과 상기 제2 전기 광학적 칩을 결합하는 단계를 더 포함하는 전기 광학적 스위치 생산 방법.
제9항에 있어서, 상기 전자적 링크들은 양방향성인 전기 광학적 스위치 생산 방법.
제9항에 있어서, 상기 전자적 링크들은 단방향성인 전기 광학적 스위치 생산 방법.