KR20160133525A - 광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 조정하는 방법 및 장치 - Google Patents

광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 조정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에서 제공된 광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법 및 장치에 따르면, 광 네트워크-온-칩의 클러스터 내의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 광 라우터를 사용하여 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 링크를 확립하고, 광 신호를 교환하도록 구성되고, 클러스터 내의 메인 컨트롤러는 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버를 설정 규칙 및 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 갖는 k개의 고정된 링크에 할당하고, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 중의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버로 하여금 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 외에 링크를 확립하도록 제어하도록 구성된다.

Description

광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 조정하는 방법 및 장치{OPTICAL NETWORK-ON-CHIP AND METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING OPTICAL LINK BANDWIDTH}
본 발명은 광 통신 기술 분야에 관한 것으로, 특히 광 네트워크-온-칩 및 동적으로 광 링크 대역폭을 조정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 기술의 계속적인 발전에 따라, 멀티-코어 방향으로 시스템이 발전한다. 온-칩 통신의 높은 동시성과 낮은 레이턴시를 위한 시스템의 요구를 만족시키기 위해, 네트워크-온-칩은 점진적으로 버스를 대신하여 칩 내의 메인스트림 상호연결 방안이 되고 있다. 그러나, 집적 회로 기술의 최소 배선폭이 축소됨에 따라, 전기적 상호연결 및 전송은 레이턴시 및 전력 소모의 측면에서 상당한 성능 저하를 직면한다. 전통적인 전기적 상호연결 방식과 비교하여, 광 상호연결은 낮은 레이턴시, 낮은 손실, 및 간섭 방지와 같은 이점을 가지므로, 따라서, 전기 상호 연결의 잠재적인 문제점을 효율적으로 해결하는 방식으로서, 최근에 광 상호연결이 많은 관심을 끌고 있다. 광 상호 연결이 네트워크-온-칩에 도입되어, 높은 잠재성의 온-칩 구조 - 광 네트워크-온-칩(ONoC, Optical Network-on-Chip)이 된다.
반도체 집적 회로 처리 기술의 계속적인 발전에도 불구하고, 대부분의 광 디바이스의 제조에서 돌파구가 만들어졌고, CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기술과 비교하여 광 캐싱 기술은 아직 미성숙하며, 이것은 전송 과정에서 광 정보를 일시적으로 저장하는 것을 어렵게 한다. 그러므로, 전기 네트워크 구성 및 광 네트워크 전송은 현재의 광 네트워크-온-칩에서 주로 사용된다.
현재, ONoC가 메쉬(mesh) 토폴로지 구조를 이용하고, X-Y와 유사한 라우팅 알고리즘을 사용하는, 파장 할당에 기반한 광 네트워크-온-칩 및 통신 방법이 존재한다. 광 네트워크-온-칩은 다수의 노드를 포함하고, 광 네트워크-온-칩의 구조는 도 1a에 도시되며, 도 1a의 각 원은 하나의 노드를 지시한다. 각 노드의 구조는 도 1b에 도시되고, 도 1b의 각 원은 하나의 마이크로링 공진기(MRR, Microring Resonator)를 포함한다.
도 1a에 도시된 네트워크-온-칩의 기초적인 동작 원리는 다음과 같다: 광 정보 전송 과정에서, 각 노드는 도 1b에 기초하여 도시된 네 개의 MRR을 사용함으로써 X-Y 변환(turning)을 완료하고, 각 행 및 각 열의 변환 파장은 상이하며, 이는 간섭을 방지하고, 동일한 파장 내의 다수의 노드의 광 정보의 동시 전송을 구현하며, 파장 대역폭 활용을 개선한다.
광 정보가 전송되고 있는 경우, MRR의 두 그룹(x축 좌측의 MRR 및 x축 우측의 MRR)은 변환을 위해 요구되는 파장의 광 정보로서 광을 다음으로 변조하고, X의 방향의 도파로에 광 정보를 전송한다. 광 정보는 목적지 노드와 동일한 Y축의 중간 노드에 도달하고, 중간 노드의 원점에서의 네 개의 MRR은 광 정보를 Y의 방향으로 변환한다. 광 정보가 목적지 노드에 도달하는 때, 목적지 노드의 대응하는 파장의 수직 MRR은 광-전 변환을 완료하기 위해 광 정보를 광-전 컨버터에 전송하고, 광-전 변환 후에 획득된 정보는 처리 유닛에 전송되고, 여기서 도 1b의 IP는 프로세서 또는 메모리이다.
전술한 광 네트워크-온-칩은 X-Y와 유사한 라우팅 알고리즘을 사용하고, 단 하나의 경로가 소스 노드와 목적지 노드 사이에 존재한다. 적응적 조정이 네트워크 상태에 따라 전송 경로에 대해 수행될 수 없고, 부하가 불균형인 경우 네트워크 혼잡이 발생할 가능성이 있다.
본 발명의 실시예는 광 네트워크-온-칩 및 동적으로 광 링크 대역폭을 조정하는 방법 및 장치를 제공하고, 이것은 적응적 조정이 네트워크 상태에 따라 전송 경로에 대해 수행될 수 없기 때문에, 부하가 불균형한 경우 네트워크 혼잡이 발생할 가능성이 있는 종래 기술의 문제점을 해결하는 데 사용된다.
제1 측면에 따르면, 광 라우터(optical router) 및 n-x+1개의 클러스터를 포함하는 광 네트워크-온-칩이 제공되고, 여기서 각 클러스터는 적어도 하나의 노드, 적어도 하나의 전기 라우터(electrical router), n개의 광 트랜시버, 및 하나의 메인 컨트롤러를 포함하고, n 및 x는 양수이며, x는 n보다 작고, 노드는 전기 신호를 저장하거나 또는 처리하도록 구성되고, 광 라우터는 상이한 클러스터들 사이의 광 신호를 라우팅하도록 구성되며, 클러스터 내에서, 각 전기 라우터는 적어도 하나의 노드에 연결되고, 각 전기 라우터는 n개의 광 트랜시버들에 개별적으로 연결되며, 각 광 트랜시버는, 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호를 광 신호로 변환하고 광 신호를 광 라우터에 전송하며, 광 라우터로부터 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하고 전기 라우터에 전기 신호를 전송하도록 구성되고, 클러스터 내의 n개의 광 트랜시버는 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 포함하고, 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 광 신호를 교환하기 위해 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 링크를 확립하도록 구성되며, 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 클러스터 및 다른 n-x개의 클러스터 중 다른 클러스터 사이의 링크를 확립하도록 구성되고, 클러스터 내의 메인 컨트롤러는: x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를, 설정 규칙 및 클러스터의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽에 따라, 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하고, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 중의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버로 하여금 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 외에 링크를 확립하도록 제어하도록 구성되고, 여기서, 상이한 링크 상에서 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않으며, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량이다.
제1 측면을 참조하여, 첫 번째 가능한 구현 방식으로, 클러스터 내의 전기 라우터는 전기적 상호연결 배선에 의해서 그리고 클러스터의 네트워크 크기에 따라 선택된 네트워크 토폴로지(topology)를 이용하여 연결되고, 클러스터 내의 각 전기 라우터는: 전기 라우터에 연결된 노드에 의해 생성된 전기 신호를 수신한 후에, 수신된 전기 신호의 목적지 노드가 전기 라우터가 위치한 클러스터 내인 것으로 결정하고, 전기 라우터가 위치한 클러스터에서 사용된 라우팅 알고리즘에 따라 수신된 전기 신호를 목적지 노드에 라우팅하도록 구성된다.
제1 측면을 참조하여, 두 번째 가능한 구현 방식으로, 광 트랜시버는 광 전송기 및 광 수신기를 포함하고, 광 전송기는 광 트랜시버에 연결된 각 전기 라우터에 하나의 타임스탬프를 할당하고, 전기 라우터에 할당된 타임스탬프 내에서, 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호를 광 신호로 변환하며, 광 신호를 광 라우터에 전송하도록 구성되고, 여기서, 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호는 전기 라우터에 연결된 노드에 의해 생성되고, 전기 라우터가 위치하는 클러스터를 제외한 다른 클러스터 내의 노드에 의해 수신되는 전기 신호이고, 광 수신기는 광 라우터로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 전기 신호를 수신할 필요가 있는 목적지 노드에 연결된 전기 라우터가 전기 신호를 목적지 노드에 전송하고, 광 트랜시버에 연결된 다른 전기 라우터가 전기 신호를 폐기할 수 있도록, 전기 신호를 광 트랜시버가 연결된 각 전기 라우터에 전송하도록 구성되며, 여기서, 광 신호의 파장은 광 트랜시버가 위치한 클러스터에 대응한다.
제1 측면의 두 번째 가능한 구현 방식을 참조하여, 세 번째 가능한 구현 방식으로, 광 트랜시버는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 광 트랜시버의 광 전송기는 고정된 주파수의 레이저 및 제1 변조기를 포함하고, 고정된 주파수의 레이저는 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이의 광 신호 라우팅을 위해 사용되는 미리 설정된 파장의 광을 생성하도록 구성되고, 제1 변조기는: 광 트랜시버에 연결된 전기 라우터에 할당된 타임스탬프 내에서, 고정된 주파수의 레이저에 의해 생성된 광에 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호에서 운반된 정보를 변조하고, 정보가 변조된 광을 광 라우터에 전송하도록 구성되며, 상이한 고정적으로 상호연결된 광학 트랜시버의 고정된 주파수의 레이저는 상이한 파장의 광을 생성한다.
제1 측면의 세 번째 가능한 구현 방식을 참조하여, 네 번째 가능한 구현 방식으로, 광 트랜시버는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 광 트랜시버의 광 전송기는 로컬 카운터를 더 포함하며, 로컬 카운터는 클러스터의 제1 변조기에 연결되고, 로컬 카운터는 로컬 카운터에 연결된 제1 변조기가 위치한 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 링크의 미리 설정된 기간(duration) 내의 통계를 수집하도록 구성되며, 광 트랜시버가 위치한 클러스터의 메인 컨트롤러는 구체적으로: 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의, 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된, 통신 트래픽에 따라 미리 설정된 기간 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크를 결정하고, 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하며, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성된다.
제1 측면의 두 번째 가능한 구현 방식을 참조하여, 다섯 번째 가능한 구현 방식으로, 광 트랜시버는 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 광 트랜시버의 광 전송기는 조정가능한 레이저 및 제2 변조기를 포함하며, 조정가능한 레이저는 광 트랜시버 및 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 메인 컨트롤러에 의해 결정된 파장의 광을 생성하도록 구성되고, 여기서, 광은 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이의 광 신호 라우팅을 위해 사용되고, 제2 변조기는 광 트랜시버에 연결된 전기 라우터에 할당된 타임스탬프 내에서, 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광에 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호에서 운반된 정보를 변조하고, 정보가 변조된 광을 광 라우터에 전송하도록 구성되며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이하다.
제1 측면의 두 번째 가능한 구현 방식을 참조하여, 여섯 번째 가능한 구현 방식으로, 광 트랜시버의 광 수신기는 검출기를 포함하고, 검출기는: 광 라우터로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 전기 신호를 검출기에 연결된 전기 라우터에 전송하도록 구성되고, 검출기에 연결된 전기 라우터는 검출기를 포함하는 광 트랜시버가 위치한 클러스터의 전기 라우터이다.
제1 측면을 참조하여, 일곱 번째 가능한 구현 방식으로, 광 라우터는 파장 분할 멀티플렉서, 파장 분할 디멀티플렉서, 및 광 스위치를 포함하고, 파장 분할 멀티플렉서는 광 네트워크-온-칩의 광 트랜시버에 의해 전송된 상이한 파장의 광 신호를 하나의 빔으로 결합하고, 빔을 광 스위치에 전송하도록 구성되고, 파장 분할 디멀티플렉서는: 파장에 따라, 광 스위치로부터 수신된 상이한 파장을 갖는 광 신호를 분리(decompose)하고, 네트워크-온-칩의 클러스터에 대해, 클러스터에 대응하는 파장의 광 신호를 클러스터의 광 트랜시버에 전송하도록 구성되며, 광 스위치는: 파장-기반의 광 신호 라우팅을 완료하고, 적어도 x+1개의 상이한 파장을 이용하여 두 개의 상이한 클러스터 사이의 광 신호를 라우팅하도록 구성된다.
제2 측면에 따르면, 동적으로 광 링크 대역폭을 조정하는 방법이 제공되고, 방법은 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하는 단계, 여기서 클러스터 내의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는, 광 라우터를 사용하여, 광 신호를 교환하기 위해, 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 링크를 확립하고, 클러스터 내의 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 클러스터 및 다른 n-x개의 클러스터 중 다른 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하도록 구성되고, 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하는 단계, 그리고 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하는 단계를 포함하고, 여기서 상이한 링크 상에 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량이다.
제2 측면을 참조하여, 첫 번째 가능한 구현 방식으로, 클러스터의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하는 단계는 구체적으로: 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터 내의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽으로서, 미리 설정된 기간 내의 그리고 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 수신하는 단계, 그리고 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽에 따라, 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하는 단계를 포함한다.
제2 측면을 참조하여, 두 번째 가능한 구현 방식으로, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크를 제외한 링크를 확립하도록, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하는 단계는: x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저가 결정된 파장에 따라 광을 생성하는 단계를 포함하고, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이하다.
제3 측면에 따르면, 동적으로 광 링크 대역폭을 조정하는 장치가 제공되고, 장치는 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하도록 구성된 결정 모듈, 여기서 클러스터의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는, 광 라우터를 사용하여, 광 신호를 교환하기 위해 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하며, 클러스터의 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 클러스터 및 다른 n-x개의 클러스터의 상이한 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하도록 구성되고, 설정 규칙에 따라 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하도록 구성된 할당 모듈, 그리고 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성된 제어 모듈을 포함하고, 여기서 상이한 링크 상에 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량이다.
제3 측면을 참조하여, 첫 번째 가능한 구현 방식으로, 결정 모듈은 구체적으로: 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터 내의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽으로서, 미리 설정된 기간 내의 그리고 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 수신하고, 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽에 따라, 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하도록 구성된다.
제3 측면을 참조하여, 두 번째 가능한 구현 방식으로, 제어 모듈은 구체적으로: x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저가 결정된 파장에 따라 광을 생성하도록 구성되고, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이하다.
본 발명의 실시예에서 제공된 광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법 및 장치에 따르면, 광 네트워크-온-칩의 각 클러스터 내의 메인 컨트롤러는 클러스터 내의 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버를 설정 규칙 및 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 갖는 k개의 고정된 링크에 할당하고, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 중의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버로 하여금 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 외에 링크를 확립하도록 제어하도록 구성된다. 상이한 링크 상에서 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않았으므로, 본 발명의 실시예에서 제공된 광 네트워크-온-칩에 따르면, 가장 무거운 통신 트래픽을 갖는 k개의 고정된 링크의 일부의 고정된 링크에 의해 연결된 클러스터들 사이의 링크의 대역폭은 증가될 수 있고, 네트워크 혼잡의 가능성은 감소한다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술의 광 네트워크-온-칩의 개략적인 구조도이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 광 네트워크-온-칩의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 트랜시버 및 광 라우터의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법의 제1 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법의 제2 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 실제 응용에서의 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 장치의 개략적인 구조도이다.
본 발명의 실시예는 광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 광 네트워크-온-칩의 각 클러스터 내의 메인 컨트롤러는 클러스터 내의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를, 설정 규칙 및 클러스터의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽에 따라, 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하고, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 중의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버로 하여금 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 외에 링크를 확립하도록 제어한다. 상이한 링크 상에서 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, 따라서, 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 일부 고정된 링크에 의해 연결된 클러스터들 사이의 링크의 대역폭이 증가하며, 네트워크 혼잡의 가능성이 감소된다.
첨부한 도면을 참조하여, 다음은 본 발명의 실시예에서 제공된 광 네트워크-온-칩 및 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하는 방법 및 장치의 구체적인 구현 방식을 설명한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공되는 광 네트워크-온-칩은 광 라우터(21) 및 n-x+1개의 클러스터(22)를 포함하고, 여기서 i 번째 클러스터(22)(도 2b에 도시된 바와 같이, i=0, …, n-x)는 적어도 하나의 노드(221), 적어도 하나의 전기 라우터(222)(도 2b에서, 클러스터는 n개의 노드(221) 및 n개의 전기 라우터(222)를 포함하는 것이 설명을 위한 예로서 사용된다), n개의 광 트랜시버(도 2b에서, Ti, j, j=0, …, n-x; j≠i; 및 Ai, m, m=1, …, x) 및 메인 컨트롤러(223)를 포함하며, 여기서 n과 x는 양수이고, x는 n보다 작으며, 각 노드(221)는 전기 신호를 저장하거나 처리하고, 광 라우터(21)는 상이한 클러스터들 사이에 광 신호를 라우팅하도록 구성된다.
클러스터에서, 각 전기 라우터는 적어도 하나의 노드에 연결되고, 각 전기 라우터는 n개의 광 트랜시버에 개별적으로 연결되며, 여기서 각 광 트랜시버는 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호를 광 신호로 변환하고 광 신호를 광 라우터(21)에 전송하며, 광 라우터(21)로부터 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하고 전기 신호를 전기 라우터에 전송한다. 도 2b에서, 각 전기 라우터는 단 하나의 노드에 연결되고, 물론, 각 전기 라우터는 다수의 노드에 연결될 수 있다.
클러스터 내의 n개의 광 트랜시버는 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 포함하고, 여기서 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 광 라우터를 사용하여 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 내의 한 클러스터 사이의 링크를 확립하고, 광 신호를 교환하도록 구성되며, 상이한 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 클러스터와 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 내의 한 클러스터 사이의 링크를 확립하도록 구성되며, 여기서 도 2b에서, Ti, j는 광 상호작용을 수행하기 위해 i 번째 클러스터 및 j 번째 클러스터 사이에 링크를 확립하고 i 번째 클러스터 내에 있는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버를 지시하고, Ai, m는 i 번째 클러스터 내의 m 번째 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 지시한다.
클러스터 내의 메인 컨트롤러(223)는: x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버, 즉 Ai, m를 설정 규칙 및 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버, 즉 Ti, j에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하고, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이의 고정된 링크를 제외한 링크를 확립하도록 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성되고, 여기서 k는 양수이며, k는 n-x보다 작다. 클러스터가 n개의 전기 라우터를 포함하는 때, n개의 전기 라우터 내의 각 전기 라우터는 클러스터 내의 n개의 광 트랜시버에 연결되고, 즉, 클러스터 내의 전기 라우터 및 클러스터 내의 광 트랜시버는 완전히 상호연결되며, 여기서 고정된 링크의 통신 트래픽은 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치하는 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량이다.
상이한 링크 상에서 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, 상이한 링크는 두 개의 동일한 클러스터에 연결된 상이한 링크일 수 있거나, 상이한 클러스터에 연결된 상이한 링크일 수 있다. 두 개의 클러스터에 연결된 상이한 링크는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크를 포함하고, 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 조정된 링크의 고정된 링크이면, 전술한 두 개의 클러스터에 연결된 상이한 링크는 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 링크를 더 포함한다.
x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버, 즉, Ai, m를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하는 것은: 예를 들어, k=2인 경우, x개의 적응적으로 상호 연결된 트랜시버 내의 절반 이상의 적응적으로 상호 연결된 트랜시버를 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 고정된 링크에 할당하는 것, 및 x개의 적응적으로 상호 연결된 트랜시버 내의 나머지 고정적으로 상호연결된 트랜시버를 두 번째로 무거운 통신 트래픽을 가진 고정된 링크에 할당하는 것일 수 있거나, 또는 모든 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버를 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 고정된 링크에 할당하는 것일 수 있다.
예를 들어, 광 네트워크-온-칩은 세 개의 클러스터를 포함하고, 각 클러스터는 세 개의 광 트랜시버를 포함하며, 이것들 중 두 개는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 이것들 중 두 개는 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버이다. 각 광 트랜시버는 하나의 광 수신기를 포함하므로, 각 클러스터는 세 개의 광 수신기를 포함한다. 제1 클러스터 및 제3 클러스터 사이의 통신 과정 내의 통신 트래픽은 제1 클러스터 및 제2 클러스터 사이의 통신 과정 내의 통신 트래픽보다 큰 것으로 가정한다. 제1 클러스터 내의 가장 무거운 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 대해 k=1이면, 제1 클러스터 내의 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 제1 클러스터 및 제3 클러스터 모두에 연결된다. 제1 클러스터 내의 가장 무거운 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 대해 k=2이면, 이 경우는 제1 클러스터 내의 두 개의 적응적으로 상호 연결된 트랜시버는 제1 클러스터 및 제3 클러스터 모두에 연결되는 것일 수 있고, 제1 클러스터 내의 하나의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 제1 클러스터 및 제2 클러스터에 연결되는 것일 수 있고, 제1 클러스터 내의 다른 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 제1 클러스터 및 제2 클러스터에 연결된다. 제1 클러스터 내의 하나의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 제1 클러스터 및 제2 클러스터에 연결되고, 제1 클러스터 내의 다른 고정적으로 연결된 광 트랜시버는 제1 클러스터 및 제3 클러스터에 연결된다.
그러므로, 클러스터 내의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 할당하는 방법은 미리 설정된 규칙 및 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 k의 값에 의존한다.
또한, 도 2b에서, i 번째 클러스터 내의 전기 라우터는 순차적으로 연결된다. 실제로, 다른 연결 방식, 예를 들어, 도 2c의 연결 방식도 사용될 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 클러스터 내의 전기 라우터(222)는 전기적 상호연결 배선에 의해서 그리고 클러스터의 네트워크 크기, 예를 들어 클러스터 내의 전기 라우터의 수량에 따라 선택된 네트워크 토폴로지(topology)를 이용하여 연결된다.
클러스터 내의 각 전기 라우터(222)는: 전기 라우터에 연결된 노드에 의해 생성된 전기 신호를 수신한 후에, 수신된 전기 신호의 목적지 노드가 전기 라우터가 위치한 클러스터 내인 것으로 결정하고, 전기 라우터가 위치한 클러스터에서 사용된 라우팅 알고리즘에 따라 수신된 전기 신호를 목적지 노드에 라우팅하도록 구성된다. 전기 라우터가 위치한 클러스터 내의 라우팅 알고리즘은 전기 라우터가 위치한 클러스터의 네트워크 토폴로지에 의해 결정된다. 도 2c의 전기 네트워크는 각 전기 라우터를 연결하는 전기적 상호연결 배선 및 라우팅 알고리즘을 포함한다.
하나의 전기 라우터가 다수의 노드에 연결되는 경우, 상이한 노드는 전기 라우터의 상이한 포트에 연결될 수 있고, 어느 노드가 전기 라우터의 출력 포트에 연결될 지는 중재에 의해 결정된다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 트랜시버는 광 전송기(31) 및 광 수신기(32)를 포함하고, 광 전송기(31)는 광 트랜시버(도 3의 하나의 전기 라우터(222)는 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 모든 전기 라우터를 지시한다)에 연결된 각 전기 라우터(222)에 하나의 타임 스탬프를 할당하고, 전기 라우터에 할당된 타임 스탬프 내에서, 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호를 광 신호로 변환하며, 광 신호를 광 라우터에 전송하도록 구성되고, 여기서, 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호는 전기 라우터에 연결된 노드에 의해 생성되고, 전기 라우터가 위치하는 클러스터를 제외한 다른 클러스터 내의 노드에 의해 수신되는 전기 신호이다.
예를 들어, i 번째 클러스터는 세 개의 전기 라우터: 전기 라우터(A), 전기 라우터(B), 및 전기라우터(C)를 포함한다. i 번째 클러스터 내의 광 트랜시버는 타임스탬프를 전기 라우터(A), 전기 라우터(B), 및 전기라우터(C)에 개별적으로 할당한다. 광 트랜시버는 전기 라우터(A)로부터 수신된 전기 신호를 전기 라우터(A)에 할당된 타임스탬프 내에서만 광 신호로 변환하고, 즉, 전기 라우터(A)는 전기 라우터(A)에 할당된 타임스탬프 내에서만 광 트랜시버를 사용할 수 있다. 광 트랜시버는 전기 라우터(B)로부터 수신된 전기 신호를 전기 라우터(B)에 할당된 타임스탬프 내에서만 광 신호로 변환하고, 즉, 전기 라우터(B)는 전기 라우터(B)에 할당된 타임스탬프 내에서만 광 트랜시버를 사용할 수 있다. 광 트랜시버는 전기 라우터(C)로부터 수신된 전기 신호를 전기 라우터(C)에 할당된 타임스탬프 내에서만 광 신호로 변환하고, 즉, 전기 라우터(C)는 전기 라우터(C)에 할당된 타임스탬프 내에서만 광 트랜시버를 사용할 수 있다.
광 수신기(32)는 광 라우터로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 전기 신호를 수신할 필요가 있는 목적지 노드에 연결된 전기 라우터가 전기 신호를 목적지 노드에 전송하고, 광 트랜시버에 연결된 다른 전기 라우터가 전기 신호를 폐기할 수 있도록, 전기 신호를 광 트랜시버가 연결된 각 전기 라우터에 전송하도록 구성되며, 여기서, 광 신호의 파장은 광 수신기(22)를 포함하는 광 트랜시버가 위치한 클러스터에 대응한다.
상이한 링크들 상으로 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않으므로, 각 클러스터 내의 모든 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 항상 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 링크에 할당되면, 다른 n-x개의 클러스터 내의 상이한 광 트랜시버의 신호들로부터 구분될 수 있도록, 각 클러스터에 대응하고 상이한 파장들을 갖는 적어도 n개의 광 신호가 존재하며, 여기서 상이한 파장의 n-x개의 광 신호는 다른 n-x개의 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 사용되고, 상이한 파장의 x개의 광 신호는 클러스터 내의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 사용된다. 광 수신기에 의해 수신된 광 라우터로부터의 광 신호는 광 수신기를 포함하는 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터 내의, 광 수신기를 포함하는 광 트랜시버가 위치한 클러스터를 제외한, 클러스터 내에서 전송된 신호이다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 트랜시버(31)는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 광 트랜시버의 광 전송기는 고정된 주파수의 레이저(311) 및 제1 변조기(312)를 포함한다.
고정된 주파수의 레이저(311)는 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이의 광 신호 라우팅을 위한 미리 설정된 파장의 광을 생성하도록 구성되고, 상이한 고정적으로 상호연결된 광학 트랜시버의 고정된 주파수의 레이저는 상이한 파장의 광을 생성한다.
예를 들어, i 번째 클러스터 및 j 번째 클러스터를 연결하고, i 번째 클러스터 내에 있는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 고정된 주파수를 가진 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 i 번째 클러스터 및 k 번째 클러스터를 연결하고, i 번째 클러스터 내에 있는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 고정된 주파수를 가진 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이하고, 여기서 i, j, 및 k는 동일하지 않다.
제1 변조기(312)는: 광 트랜시버에 연결된 전기 라우터에 할당된 타임 스탬프 내에서, 고정된 주파수의 레이저(311)에 의해 생성된 광에 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호에서 운반된 정보를 변조하고, 정보가 변조된 광을 광 라우터(21)에 전송하도록 구성된다.
따라서, 광 트랜시버가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버인 경우, 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽은 광 트랜시버의 광 전송기 내의 제1 변조기에 의해 변조된 정보의 정보량이다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 트랜시버는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 광 트랜시버 내의 광 전송기는 로컬 카운터(313)를 더 포함하며, 여기서 로컬 카운터(313)는 클러스터 내의 제1 변조기(312)에 연결된다.
로컬 카운터(313)는 로컬 카운터(313)에 연결된 제1 변조기(312)가 위치한 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 미리 설정된 기간(duration) 내의 통신 트래픽에 대한 통계를 수집하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 변조기(312)가 위치한 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 미리 설정된 기간 내의 통신 트래픽은 제1 변조기(312)에 의해 미리 설정된 기간 내에서 광으로 변조된 전기 신호 내의 정보의 정보량에 대한 통계를 수집함으로써 결정될 수 있다.
광 트랜시버가 위치한 클러스터의 메인 컨트롤러(223)는 구체적으로: 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의, 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터(313)에 의해 수집된, 통신 트래픽에 따라 미리 설정된 기간 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크를 결정하고, 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하며, x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성된다.
예를 들어, i 번째 클러스터 내의 네 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k=3 번째 고정된 링크에 할당되고, 여기서 i 번째 클러스터 내의 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 고정된 링크에 할당된다. 고정된 링크는 i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크인 것으로 가정하고, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에, i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크를 제외한 두 개의 링크를 확립한다. 또한, i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크 상으로 전송된 광 신호, 및 i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 두 개의 링크 상으로 전송된 광 신호 사이에 간섭이 발생하지 않는다. 예를 들어, 고정된 링크 상으로 전송된 광 신호 및 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 링크 상으로 전송된 신호 사이에 간섭이 발생하지 않을 수 있도록, i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크 상으로 전송된 광 신호의 파장은 i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 두 개의 링크 상으로 전송된 광 신호의 파장과 상이하게 만들어 질 수 있다. 또한, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 i 번째 클러스터 및 j번째 클러스터 사이에 확립된 두 개의 링크 상으로 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않는다. 유사하게, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 링크 상으로 전송된 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않을 수 있도록, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 i 번째 클러스터 및 j번째 클러스터 사이에 확립된 두 개의 링크 상으로 전송된 광 신호들의 파장은 서로 상이하게 만들어질 수 있다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 트랜시버는 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 광 트랜시버 내의 광 전송기(31)는 조정가능한 레이저(314) 및 제2 변조기(315)를 포함한다.
조정가능한 레이저(314)는 광 트랜시버 및 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라 메인 컨트롤러(223)에 의해 결정된 파장의 광을 생성하도록 구성되고, 여기서 광은 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 광 신호의 라우팅을 위해 사용되고, 메인 컨트롤러는 광 트랜시버가 위치하는 클러스터 내에 있다.
적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 메인 컨트롤러(223)는 광 트랜시버 및 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라 파장을 결정한다는 것은: 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저에 의해 생성되고, 메인 컨트롤러(223)에 의해 결정된 광의 파장이 상이하고; 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 상이한 고정된 링크에 할당되는 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저에 의해 생성되고 메인 컨트롤러(223)에 의해 결정된 광의 파장이 상이하다는 것을 의미한다. 이것은 또한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장이 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버들이 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 경우, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버들 내의 조정가능한 레이저들에 의해 생성된 광의 파장들이 서로 다르다는 것을 의미한다.
또한, 상이한 링크 상으로 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 적응적으로 상호 연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 다르다.
예를 들어, i 번째 클러스터 내의 네 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k=3 번째 고정된 링크에 할당되고, 여기서 i 번째 클러스터 내의 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 고정된 링크에 할당된다. 고정된 링크는 i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크인 것으로 가정하고, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에, i 번째 클러스터와 j 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크를 제외한 두 개의 링크를 확립한다. 이 경우, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 하나의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저의 광에 대해 i 번째 클러스터 내의 메인 컨트롤러에 의해 결정된 파장이 제1 파장이고, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 다른 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저의 광에 대해 i 번째 클러스터 내의 메인 컨트롤러에 의해 결정된 파장이 제2 파장이며, i 번째 클러스터 및 j 번째 클러스터 사이에 고정된 링크를 확립하는 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 고정된 주파수를 가진 레이저에 의해 생성된 광의 파장이 제3 파장이면, 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장은 동일하지 않고, 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장 모두는 j 번째 클러스터에 대응하는 파장들이다. 대안적으로, i 번째 클러스터 내의 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 고정된 링크가 i 번째 클러스터와 k 번째 클러스터 사이에 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크이면, 두 개의 적응적으로 상호 연결된 광 트랜시버는 i 번째 클러스터 및 k 번째 클러스터 사이에, i 번째 클러스터 및 k 번째 클러스터 사이에 확립된 고정된 링크를 제외한 두 개의 링크를 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립한다. 이 경우, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 하나의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저의 광에 대해 i 번째 클러스터 내의 메인 컨트롤러에 의해 결정된 파장이 제4 파장이고, 두 개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 다른 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저의 광에 대해 i 번째 클러스터 내의 메인 컨트롤러에 의해 결정된 파장이 제5 파장이며, i 번째 클러스터 및 k 번째 클러스터 사이에 고정된 링크를 확립하는 i 번째 클러스터 내의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 고정된 주파수를 가진 레이저에 의해 생성된 광의 파장이 제6 파장이면, 제4 파장, 제5 파장, 및 제6 파장은 동일하지 않다. 또한, 제1 파장은 제4 파장, 제5 파장, 또는 제6 파장과 동일하지 않고, 제2 파장도 제4 파장, 제5 파장, 또는 제6 파장과 동일하지 않으며, 제3 파장도 제4 파장, 제5 파장, 또는 제6 파장과 동일하지 않다. 제4 파장, 제5 파장, 또는 제6 파장 모두는 k 번째 클러스터에 대응하는 파장들이다.
제2 변조기(315)는 광 트랜시버에 연결된 전기 라우터(222)에 할당된 타임스탬프 내에서, 조정가능한 레이저(314)에 의해 생성된 광에 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호에서 운반된 정보를 변조하고, 정보가 변조된 광을 광 라우터(21)에 전송하도록 구성된다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 트랜시버 내의 광 수신기는 검출기(321)를 포함하고, 여기서 검출기(321)는 광 라우터로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 전기 신호를 검출기에 연결된 전기 라우터(222)에 전송하도록 구성되고, 검출기에 연결된 전기 라우터는 검출기를 포함하는 광 트랜시버가 위치한 클러스터의 전기 라우터이다.
선택적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 라우터(21)는 파장 분할 멀티플렉서(211), 파장 분할 디멀티플렉서, 및 광 스위치(213)를 포함하고, 여기서: 파장 분할 멀티플렉서(211)는 광 네트워크-온-칩의 광 트랜시버에 의해 전송된 상이한 파장의 광 신호를 하나의 빔으로 결합하고, 빔을 광 스위치에 전송하도록 구성되고, 파장 분할 디멀티플렉서(212)는 파장에 따라, 광 스위치로부터 수신된 상이한 파장을 갖는 광 신호를 분리(decompose)하고, 네트워크-온-칩의 클러스터에 대해, 클러스터에 대응하는 파장의 광 신호를 클러스터의 광 트랜시버에 전송하도록 구성되고, 광 스위치(213)는 파장-기반의 광 신호 라우팅을 완료하고, 적어도 x+1개의 상이한 파장을 이용하여 두 개의 상이한 클러스터 사이의 광 신호를 라우팅하도록 구성된다.
본 발명의 본 실시예에서 제공된 광 네트워크-온-칩에서, 클러스터 내의 노드가 통신을 수행하는 경우, 노드는 전기 정보를 생성하고 노드에 연결된 전기 라우터에 전기 정보를 전송하며, 여기서 전기 라우터는 클러스터 내의 네트워크 토폴로지에 따라 선택된 라우팅 알고리즘을 사용하여 목적지 노드에 전기 정보를 라우팅한다. 클러스터들 사이의 노드가 통신을 수행하는 경우, 노드는 전기 정보를 생성하고 노드에 연결된 전기 라우터에 전기 정보를 전송한다. 목적지 노드를 포함하는 클러스터에 연결된 광 트랜시버에 의해 전기 라우터에 할당된 타임스탬프가 도착하는 경우, 목적지 노드를 포함하는 클러스터에 연결된 광 트랜시버는 전기 정보를 특정 파장의 광 정보로 변환하고, 파장-기반 광 라우터를 사용하여, 광 정보를 목적지 노드를 포함하는 클러스터에 라우팅한다. 목적지 노드를 포함하는 클러스터 내의 광 트랜시버는 광 정보를 수신하고, 광 정보를 전기 정보로 변환하며, 전기 정보를 목적지 노드를 포함하는 클러스터 내의 모든 전기 라우터에 전송한다. 목적지 노드에 연결된 전기 라우터는 전기 정보를 수신하고, 다른 전기 라우터는 전기 정보를 폐기한다.
본 발명의 본 실시예에서 제공된 광 네트워크-온-칩에서, 광 링크 대역폭이 조정되는 때, 조정될 필요가 있는 (조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장만이 조정될 필요가 있는) 극히 적은 장치가 존재한다. 따라서, 대역폭 조정 동안, 레이턴시는 상대적으로 짧다.
동일한 발명의 개념에 기초하여, 본 발명의 실시예는 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법 및 장치를 더 제공한다. 방법 및 장치의 문제-해결 원리가 전술한 광 네트워크-온-칩의 문제-해결 원리와 유사하기 때문에, 참조는 방법 및 장치의 구현을 위한 전술한 방법의 구현으로 이루어질 수 있으며, 반복된 설명은 제공되지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공된 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하기 위한 방법은: 단계(S401) 내지 단계(S403)를 포함한다.
단계(S401). 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하고, 여기서 클러스터 내의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는, 광 라우터를 사용하여, 광 신호를 교환하기 위해, 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 링크를 확립하고, 클러스터 내의 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 클러스터 및 다른 n-x개의 클러스터 중 다른 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하도록 구성된다.
단계(S402). 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당한다.
단계(S403). x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하고, 여기서 k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량이다.
선택적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 단계(S401)는 구체적으로: 단계(S401a) 및 단계(S401b)를 포함한다.
단계(S401a). 미리 설정된 기간 내의 그리고 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의, 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된, 통신 트래픽을 수신한다.
단계(S401b). 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽에 따라, 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정한다.
선택적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 단계(S403)는 구체적으로:
클러스터 내의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저가 결정된 파장에 따라 광을 생성하고, 여기서 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이하다.
실제 응용에서, 클러스터 내의 메인 컨트롤러는 도 6에 도시된 순서도를 사용하여 광 링크 대역폭을 조정한다.
단계(S601). 로컬 카운터는 미리 설정된 기간을 설정하고, 이는 시간 레지스터를 구성하는 방법을 사용하여 구현될 수 있다.
단계(S602). 로컬 카운터는 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 통신 트래픽에 대한 통계를 수집한다.
단계(S603). 로컬 카운터는 타이밍이 종료되는지 여부를 결정하고, 타이밍이 종료되면, 단계(S601)를 수행하고 단계(S604)를 수행하며, 타이밍이 종료되지 않으면, 단계(S602)를 수행한다.
단계(S604). 로컬 카운터는 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽을 메인 컨트롤러에 전송한다.
단계(S605). 메인 컨트롤러는 모든 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크를 결정한다.
단계(S606). 메인 컨트롤러는 클러스터 내의 x개의 적응적으로 상호 연결된 광 트랜시버를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k 개의 고정된 링크에 할당한다.
단계(S607). 클러스터 내의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 내의 조정가능한 레이저가 결정된 파장에 따라 광을 생성한다.
단계(S604) 내지 단계(S607)를 수행하는 과정에서, 단계(S601) 내지 단계(S603)가 계속 수행된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제공된 광 링크 대역폭을 동적으로 조정하는 장치는: 클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하도록 구성된 결정 모듈(71), 여기서 클러스터의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는, 광 라우터를 사용하여, 광 신호를 교환하기 위해 클러스터 및 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하며, 클러스터의 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 클러스터 및 다른 n-x개의 클러스터의 상이한 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하도록 구성되고, 설정 규칙에 따라 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하도록 구성된 할당 모듈(72), 그리고 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버의 각 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성된 제어 모듈(73)을 포함하고, 여기서 상이한 링크 상에 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량이다.
선택적으로, 결정 모듈(71)은 구체적으로: 미리 설정된 기간 내의 그리고 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의, 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터의 로컬 카운터에 의해 수집된, 통신 트래픽을 수신하고, 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽에 따라, 미리 설정된 기간 내의 그리고 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하도록 구성된
선택적으로, 제어 모듈(73)은 구체적으로: x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저가 결정된 파장에 따라 광을 생성하도록 구성되고, 여기서 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이하다.
당업자는 본 발명의 실시예가 방법, 시스템, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러므로, 본 발명은 하드웨어만의 실시예, 소프트웨어만의 실시예, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합의 실시예의 형태로 사용할 수 있다. 게다가, 본 발명은 컴퓨터-사용가능한 프로그램 코드를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터-이용가능한 저장 매체(디스크 메모리, CD-ROM, 광 메모리, 등을 포함하나 제한되지 않음)에 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태로 사용할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템), 및 컴퓨터 프로그램 제품의 순서도 및/또는 블록도를 참조하여 설명된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 순서도 및/또는 블록도 내의 각 과정 및/또는 각 블록 및 순서도 및/또는 블록도 내의 과정 및/또는 블록의 조합을 구현하는 데 사용될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령은 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 임베디드 프로세서 또는 기기를 생성하는 다른 모든 프로그램 가능한 데이터 처리 장치에 대해 제공될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 다른 모든 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 의해 실행된 명령이 순서도 내의 하나 이상의 과정 및/또는 블록도 내의 하나 이상의 블록의 특정 기능을 수행하기 위한 장치를 생성할 수 있다.
이러한 컴퓨터 프로그램 명령은 특정 방식으로 동작하도록 컴퓨터 또는 다른 모든 프로그램 가능한 데이터 처리 장치에 명령할 수 있는 컴퓨터 판독가능한 메모리에 저장될 수도 있으므로, 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장된 명령이 명령 장치를 포함하는 아티팩트(artifact)를 생성할 수 있다. 명령 장치는 순서도 내의 하나 이상의 과정 및/또는 블록도 내의 하나 이상의 블록을 구현한다.
이러한 컴퓨터 프로그램 명령은 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치로 로딩될 수도 있으므로, 일련의 동작 및 단계가 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 상에서 수행될 수 있고, 이는 컴퓨터-구현된 처리를 생성한다. 그러므로, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치 상에서 수행된 명령은 순서도 내의 하나 이상의 과정 및/또는 블록도 내의 하나 이상의 블록을 구현하기 위한 단계를 제공한다.
본 발명의 일부 바람직한 실시예들이 설명되었지만, 당업자는 기본적인 발명 개념을 습득하면, 그들은 이러한 실시예에 대해 변경 및 수정을 할 수 있다. 따라서, 다음의 청구 범위는 실시예 및 본 발명의 범위 내에 있는 모든 변경과 수정을 포함하는 것으로서 해석될 수 있도록 의도된다.
물론, 당업자는 본 발명의 실시예들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 실시예에 대한 다양한 수정 및 변형을 할 수 있다. 본 발명은 이러한 수정 및 변형이 다음의 청구 범위 및 그 등가의 기술에 의해 정의된 보호 범위 내에 있는 것으로 제공된 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (14)

  1. 광 라우터(optical router) 및 n-x+1개의 클러스터를 포함하는 광 네트워크-온-칩으로서,
    각 클러스터는 적어도 하나의 노드, 적어도 하나의 전기 라우터(electrical router), n개의 광 트랜시버, 및 하나의 메인 컨트롤러를 포함하고,
    n 및 x는 양수이며, x는 n보다 작고, 상기 노드는 전기 신호를 저장하거나 또는 처리하도록 구성되고, 상기 광 라우터는 상이한 클러스터들 사이의 광 신호를 라우팅하도록 구성되며,
    클러스터 내에서, 각 전기 라우터는 적어도 하나의 노드에 연결되고, 각 전기 라우터는 n개의 광 트랜시버들에 개별적으로 연결되며, 각 광 트랜시버는, 상기 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호를 광 신호로 변환하고 상기 광 신호를 상기 광 라우터에 전송하며, 상기 광 라우터로부터 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하고 상기 전기 라우터에 상기 전기 신호를 전송하도록 구성되고,
    클러스터 내의 n개의 광 트랜시버는 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 포함하고, 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 광 신호를 교환하기 위해 상기 클러스터 및 상기 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 링크를 확립하도록 구성되며, 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 상기 클러스터 및 상기 다른 n-x개의 클러스터 중 다른 클러스터 사이의 링크를 확립하도록 구성되고,
    클러스터 내의 메인 컨트롤러는: x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를, 설정 규칙 및 상기 클러스터의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽에 따라, 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하고, 상기 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 중의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 링크에 할당된 후에, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버로 하여금 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 상기 고정된 링크 외에 링크를 확립하도록 제어하도록 구성되고, 여기서, 상이한 링크 상에서 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않으며, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 상기 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량인,
    광 네트워크-온-칩.
  2. 제1항에 있어서,
    클러스터 내의 전기 라우터는 전기적 상호연결 배선에 의해서 그리고 상기 클러스터의 네트워크 크기에 따라 선택된 네트워크 토폴로지(topology)를 이용하여 연결되고,
    상기 클러스터 내의 각 전기 라우터는: 상기 전기 라우터에 연결된 노드에 의해 생성된 전기 신호를 수신한 후에, 상기 수신된 전기 신호의 목적지 노드가 상기 전기 라우터가 위치한 상기 클러스터 내인 것으로 결정하고, 상기 전기 라우터가 위치한 상기 클러스터에서 사용된 라우팅 알고리즘에 따라 상기 수신된 전기 신호를 상기 목적지 노드에 라우팅하도록 구성된,
    광 네트워크-온-칩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 트랜시버는 광 전송기 및 광 수신기를 포함하고,
    상기 광 전송기는 상기 광 트랜시버에 연결된 각 전기 라우터에 하나의 타임스탬프를 할당하고, 전기 라우터에 할당된 타임스탬프 내에서, 상기 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호를 광 신호로 변환하며, 상기 광 신호를 상기 광 라우터에 전송하도록 구성되고, 여기서, 상기 전기 라우터로부터 수신된 상기 전기 신호는 상기 전기 라우터에 연결된 노드에 의해 생성되고, 상기 전기 라우터가 위치하는 클러스터를 제외한 다른 클러스터 내의 노드에 의해 수신되는 전기 신호이고,
    상기 광 수신기는 상기 광 라우터로부터 광 신호를 수신하고, 상기 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 상기 전기 신호를 수신할 필요가 있는 목적지 노드에 연결된 전기 라우터가 상기 전기 신호를 상기 목적지 노드에 전송하고, 상기 광 트랜시버에 연결된 다른 전기 라우터가 상기 전기 신호를 폐기할 수 있도록, 상기 전기 신호를 상기 광 트랜시버가 연결된 각 전기 라우터에 전송하도록 구성되며, 여기서, 상기 광 신호의 파장은 상기 광 트랜시버가 위치한 클러스터에 대응하는,
    광 네트워크-온-칩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 트랜시버는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 상기 광 트랜시버의 상기 광 전송기는 고정된 주파수의 레이저 및 제1 변조기를 포함하고,
    상기 고정된 주파수의 레이저는 상기 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이의 광 신호 라우팅을 위해 사용되는 미리 설정된 파장의 광을 생성하도록 구성되고,
    상기 제1 변조기는: 상기 광 트랜시버에 연결된 전기 라우터에 할당된 타임스탬프 내에서, 상기 고정된 주파수의 레이저에 의해 생성된 상기 광에 상기 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호에서 운반된 정보를 변조하고, 상기 정보가 변조된 광을 상기 광 라우터에 전송하도록 구성되며,
    상이한 고정적으로 상호연결된 광학 트랜시버의 고정된 주파수의 레이저는 상이한 파장의 광을 생성하는,
    광 네트워크-온-칩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 트랜시버는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 상기 광 트랜시버의 상기 광 전송기는 로컬 카운터를 더 포함하며, 상기 로컬 카운터는 상기 클러스터의 상기 제1 변조기에 연결되고,
    상기 로컬 카운터는 상기 로컬 카운터에 연결된 상기 제1 변조기가 위치한 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 링크의 미리 설정된 기간(duration) 내의 통계를 수집하도록 구성되며,
    상기 광 트랜시버가 위치한 상기 클러스터의 메인 컨트롤러는 구체적으로: 상기 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의, 상기 클러스터의 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된, 통신 트래픽에 따라 상기 미리 설정된 기간 내의 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크를 결정하고, 상기 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버를 설정 규칙에 따라 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 상기 k개의 고정된 링크에 할당하며, 상기 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 상기 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 상기 광 라우터를 사용하여, 상기 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 상기 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성된,
    광 네트워크-온-칩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광 트랜시버는 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버이고, 상기 광 트랜시버의 상기 광 전송기는 조정가능한 레이저 및 제2 변조기를 포함하며,
    상기 조정가능한 레이저는 상기 광 트랜시버 및 상기 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라 상기 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 메인 컨트롤러에 의해 결정된 파장의 광을 생성하도록 구성되고, 여기서, 상기 광은 상기 광 트랜시버에 의해 연결된 상기 두 개의 클러스터 사이의 광 신호 라우팅을 위해 사용되고,
    상기 제2 변조기는 상기 광 트랜시버에 연결된 전기 라우터에 할당된 타임스탬프 내에서, 상기 조정가능한 레이저에 의해 생성된 상기 광에 상기 전기 라우터로부터 수신된 전기 신호에서 운반된 정보를 변조하고, 상기 정보가 변조된 광을 상기 광 라우터에 전송하도록 구성되며,
    적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상기 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이한,
    광 네트워크-온-칩.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 광 트랜시버의 상기 광 수신기는 검출기를 포함하고,
    상기 검출기는: 상기 광 라우터로부터 광 신호를 수신하고, 상기 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환하며, 상기 전기 신호를 상기 검출기에 연결된 전기 라우터에 전송하도록 구성되고, 상기 검출기에 연결된 상기 전기 라우터는 상기 검출기를 포함하는 상기 광 트랜시버가 위치한 상기 클러스터의 전기 라우터인,
    광 네트워크-온-칩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 라우터는 파장 분할 멀티플렉서, 파장 분할 디멀티플렉서, 및 광 스위치를 포함하고,
    상기 파장 분할 멀티플렉서는 상기 광 네트워크-온-칩의 광 트랜시버에 의해 전송된 상이한 파장의 광 신호를 하나의 빔으로 결합하고, 상기 빔을 상기 광 스위치에 전송하도록 구성되고,
    상기 파장 분할 디멀티플렉서는: 파장에 따라, 상기 광 스위치로부터 수신된 상이한 파장을 갖는 광 신호를 분리(decompose)하고, 상기 네트워크-온-칩의 클러스터에 대해, 상기 클러스터에 대응하는 파장의 광 신호를 상기 클러스터의 광 트랜시버에 전송하도록 구성되며,
    상기 광 스위치는: 파장-기반의 광 신호 라우팅을 완료하고, 적어도 x+1개의 상이한 파장을 이용하여 두 개의 상이한 클러스터 사이의 광 신호를 라우팅하도록 구성된,
    광 네트워크-온-칩.
  9. 동적으로 광 링크 대역폭을 조정하는 방법으로서,
    클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하는 단계 - 상기 클러스터 내의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는, 광 라우터를 사용하여, 광 신호를 교환하기 위해, 상기 클러스터 및 상기 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 링크를 확립하고, 상기 클러스터 내의 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 상기 클러스터 및 상기 다른 n-x개의 클러스터 중 다른 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하도록 구성됨 -,
    상기 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 설정 규칙에 따라 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하는 단계, 그리고
    상기 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 상기 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 상기 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 상기 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상이한 링크 상에 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 상기 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량인,
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 클러스터의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하는 단계는 구체적으로:
    클러스터의 n-x개의 로컬 카운터 내의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽으로서, 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 수신하는 단계, 그리고
    상기 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 클러스터의 상기 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된 상기 통신 트래픽에 따라, 상기 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 각 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 상기 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 상기 광 라우터를 사용하여, 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 상기 고정된 링크를 제외한 링크를 확립하도록, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하는 단계는:
    상기 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 상기 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 상기 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저가 상기 결정된 파장에 따라 광을 생성하는 단계를 포함하고,
    적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상기 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이한,
    방법.
  12. 동적으로 광 링크 대역폭을 조정하는 장치로서,
    클러스터 내의 n-x개의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하도록 구성된 결정 모듈 - 상기 클러스터의 각 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는, 광 라우터를 사용하여, 광 신호를 교환하기 위해 상기 클러스터 및 상기 클러스터를 제외한 다른 n-x개의 클러스터 중 하나의 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하며, 상기 클러스터의 다른 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버는 상기 클러스터 및 상기 다른 n-x개의 클러스터의 상이한 클러스터 사이의 고정된 링크를 확립하도록 구성됨 -,
    설정 규칙에 따라 상기 클러스터의 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크에 할당하도록 구성된 할당 모듈, 그리고
    상기 x개의 적응적으로 상호연결된 트랜시버의 각 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 k개의 고정된 링크의 고정된 링크에 할당된 후에, 상기 광 라우터를 사용하여, 상기 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터 사이에 상기 고정된 링크 이외의 링크를 확립하도록 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버를 제어하도록 구성된 제어 모듈
    을 포함하고,
    상이한 링크 상에 전송된 광 신호들 사이에 간섭이 발생하지 않고, k는 양수이며, k는 n-x보다 작고, 고정된 링크의 통신 트래픽은 상기 고정된 링크를 확립하는 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 수신되고, 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버가 위치한 클러스터 내의 전기 라우터로부터의 전기 신호에 의해 운반된 정보량인,
    장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결정 모듈은 구체적으로:
    클러스터의 n-x개의 로컬 카운터 내의 로컬 카운터에 의해 수집된 통신 트래픽으로서, 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 로컬 카운터에 연결된 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 수신하고, 상기 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 클러스터의 상기 n-x개의 로컬 카운터에 의해 수집된 상기 통신 트래픽에 따라, 상기 미리 설정된 기간 내의 그리고 상기 클러스터의 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 확립된 고정된 링크의 통신 트래픽을 결정하도록 구성된,
    장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어 모듈은 구체적으로:
    상기 x개의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 대해, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 상기 가장 무거운 통신 트래픽을 가진 상기 k개의 고정된 링크 내의 고정된 링크에 할당된 후에, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버 및 상기 고정된 링크에 의해 연결된 두 개의 클러스터에 따라, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장을 결정하여, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저가 상기 결정된 파장에 따라 광을 생성하도록 구성되고,
    적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 상이한 클러스터를 연결하는 때, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상이하고, 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버가 두 개의 동일한 클러스터를 연결하는 때, 상기 상이한 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 서로 상이하며, 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터가 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버에 의해 연결된 두 개의 클러스터와 동일한 경우, 상기 적응적으로 상호연결된 광 트랜시버의 조정가능한 레이저에 의해 생성된 광의 파장은 상기 고정적으로 상호연결된 광 트랜시버의 고정된 주파수를 갖는 레이저에 의해 생성된 광의 파장과 상이한,
    장치.
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