TWI503001B - 網路設備中之交換技術 - Google Patents
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Description
本發明係有關於網路設備中之交換技術。
各種不同類型的網路交換器(例如，大型乙太網路交換器)包括若干可被線路卡佔用之插槽。該等插槽可以各種不同組合來佔用。線路卡可於運作時間時插入或移除，而任何線路卡於任何時間可能失效。有鑑於一線路卡可能失效、加入、及/或移除，網路操作者/管理者典型需負責維持網路的可操作性。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種網路設備，其包含：一用於執行電路交換技術之光學電路交換器；多片可移動線路卡，每一卡片具有一封包交換器；以及一交換管理器，其可根據該等可移動線路卡之一組態來適應性重新組配該光學電路交換器以維持主動線路卡間之一保證的封包交換頻寬。
下列說明包括對藉由本發明之實施例的實施態樣範例來給定舉例解說之圖形討論。
第1圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。
第2圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。
第3圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。
第4圖是一根據各種不同實施例之一系統中的操作之流程圖。
具有供線路卡佔用之多個插槽的網路設備可應用於使用許多集中式封包交換晶片(例如，位於光纖卡上或安裝於該網路設備之底板上)時。一交換晶片上之每一埠可以固線連至該網路設備之底板上的其中一插槽。就本身而言，該等交換晶片上之埠為專屬於個別的插槽而該等交換器晶片可根據一特定插槽是否被一作用中/主動線路卡佔用而將該等埠打開與關閉。如本文所使用，一線路卡參照為一印刷電路板上之一或更多電子電路，其將來自用戶之電信線路介接至一電信網路之其他部分。
一般而言，一交換器參照為處理與安排OSI(開放系統互連)模型之資料鏈接層(第二層)的資料傳送路由之一網路橋接器。額外處理網路層(OSI模型之第三層)之資料的交換器通常參照為第三層交換器、路由器或多層交換器。如本文使用，一交換器可參照為一第二層橋接器或一第三層路由器。如本文使用，一網路交換器更一般性參照為連接網路部段之一網路設備。
上述該集中式封包交換晶片可使用封包交換技術(例如，相對於電路交換技術)來促進以該網路設備來使用封包。該類交換晶片通常相當昂貴並且所有插槽被線路卡佔用時會有最大利用率。因此，一部分佔用交換器之購買者需付出的代價為有些功能從不被使用。
本文說明之實施例在一網路設備中之線路卡上直接合併封包交換技術的功能。封包交換技術之後於一動態可重新組配光學電路交換框架的脈络中執行。
第1圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。如圖所示，網路設備100包括連接至多片線路卡120-150之一集中式電路交換器110。第1圖繪示之線路卡數量僅為各種不同實施例中之一範例；不同實施例中亦可使用更多線路卡或更少線路卡。亦應注意圖中繪示之線路卡數量不需等於網路設備100中之線路卡插槽數量。換言之，該等四片繪示線路卡可僅佔用網路設備100中可用插槽的一子集合。一般而言，網路設備100可為用來安排封包訊務傳送路由之一乙太網路交換器或其他適合的設備。
線路卡120-150之每一片個別具有一封包交換模組122-152。封包交換模組122-152可作為一或更多硬體模組、專用硬體(例如，特殊應用硬體、特殊應用積體電路(ASIC)、內嵌式控制器、固線式電路、等等)、軟體模組或其某些組合來予以執行。如該名稱所暗示，封包交換模組122-152執行封包交換。如本文所使用，封包交換參照為一網路上之可變位元率資料流(亦即，封包序列)之遞送。各種不同實施例中，每一封包交換模組能夠代表網路設備100之其他封包交換模組來安排封包之傳送路由。例如，每一封包交換模組122-152能夠使用一通用的安排傳送路由方案，諸如瓦倫特(SIAM計算期刊，11(2):350-361,1982中L. G.瓦倫特所著文章“用於快速平行通信之方案”)提議之安排傳送路由方案來安排封包之傳送路由。
每片線路卡120-150可連接至電路交換器110。如圖所示，每片線路卡包括多條至電路交換器110之鏈接(例如，雙向鏈接)。來自每片線路卡之特定鏈接數量可改變，各種不同實施例包括至少多條鏈接以提供一冗餘準位。
各種不同實施例中，電路交換器110為一光學電路交換器。一般而言，一電路交換器參照為於網路節點間建立一電路或通道之一交換器，如同該等節點與一電路實體連接。於是，如本文所使用，一光學電路交換器參照為使用光信號與鏈接來通信之一電路交換器。以下為如何建構一光學電路交換器的範例。本文說明之各種不同實施例中亦可使用其他(多個)適當的光學電路交換器及/或光學交換框架。
波導(例如，中空金屬、聚合物、等等)可於一底板形成來建立一光學交叉開關框架。例如，一第一組平行交叉開關可為橫越該底板長度之匯流排線路，而一第二組平行交叉開關可為與該等匯流排線路交叉並連接至一計算元件之分接線路。
一光學元件或光學元件組合可放置於每一交叉點來將光信號從該等匯流排線路選擇性導引至該等分接線路，反之亦然。該等光學元件可包括稜鏡、鏡子、光閥以及其他光學元件。該等光學元件可為動態或被動。該交叉點之光學元件的至少其中之一可改變狀態來將該互連從一穿透狀態切換至一交叉狀態。
計算元件可連接至該光學交叉開關框架。例如，一主要計算設備或網路可連接至該等匯流排線路而許多其他計算設備可連接至該等分接線路。匯流排線路可連接至一較大計算網路或路由器，而該等分接線路可連接至許多刀峰電腦元件。該等刀峰電腦元件之每一個可連接至多個分接線路。計算設備可使用較多或較少的分接線路來作雙向通信。此外，該計算設備可使用波長劃分多工技術來於一給定線路組上作雙向通信。
如上所述，該等匯流排埠可於沿該等匯流排線路之各種不同位置連接。某些實施例中，將該等匯流排埠放置於該等匯流排線路之一端是有益的。其他實施例中，匯流排埠可附接於該等匯流排線路之中心並透過該等匯流排線路來將光信號分散於兩個方向。一般而言，該等匯流排線路之匯流排埠的位置可由許多因素來決定，包括：空間限制、連接限制、光耗損估算、或其他相關準則。
光學元件可於該光學交叉開關框架中動態交換來將所需之分接線路連接至該等匯流排線路。例如，將該等光學元件動態交換之步驟可包括分開交換許多個別的元件或移動具有一單一致動器之一區塊的元件。經由範例而非限制，該交換步驟可包括將一實心潛望鏡稜鏡移入一匯流排線路之路徑、將鏡子傾斜進入一匯流排線路之路徑、或開啟一光閥來使光信號從一匯流排線路經過進入一分接線路。
光信號可於該等分接線路與匯流排線路之間被導引。例如，來自多個分接線路之光信號可使用一序列連接器元件來連接至一單一匯流排線路。額外或替代地，一單一分接線路可同時連接至兩個或多個匯流排線路。
某些實施例中，光學電路交換器110為一單一集中式電路交換器。其他實施例中，光學電路交換器110由經由光學鏈接連接之若干較小的電路交換器所組成。該類實施例中，電路交換器110可於，例如，主動線路卡(參見，例如，第3圖)之間分佈。換言之，每一線路卡除了具有一封包交換模組之外，每一線路卡(或至少某些線路卡)還可具有一電路交換模組。如下文更詳細說明，分散式電路交換模組可受控制來共同作為一單一電路交換器。
交換管理器160可根據網路設備100上之線路卡的組態來適應性重新組配光學電路交換器100。換言之，交換管理器可監測網路設備100上之線路卡插槽並決定哪個插槽被主動線路卡佔用。根據該主動線路卡之組態，交換管理器160可適應性組配電路交換器110而因此縮放封包交換的頻寬。交換管理器160可作為一或更多硬體模組、專用硬體(例如，特殊應用硬體、特殊應用積體電路(ASIC)、內嵌式控制器、固線式電路、等等)、軟體模組或其某些組合來予以執行。
交換管理器160之方向上，光學電路交換器110(相對於，例如封包交換模組122-152)可處置網路設備100之鏈接冗餘及/或鏈接失效。例如，若一鏈接失效，則交換管理器160重新組配光學電路交換器110以補償該鏈接失效並維持剩餘主動鏈接上之最大頻寬。交換管理器160導引、計算及/或決定光學電路交換器110之重新組配的情形下，就是光學電路交換器110來最後實現
第2圖是一繪示根據各種不同實施例之一系統的方塊圖。類似第1圖，網路設備200包括各種不同的可移動線路卡220-250、一光學底板270、一光學電路交換器210、以及一交換管理器260。如同上述實施例，電路交換器210可為分佈於，例如，經由光學鏈接之線路卡之間的一光學電路交換器。
如圖所示，線路卡220-250經由光學底板270連接至光學電路交換器210。於各種不同實施例中，光學底板270可為一被動光學底板，其不提供驅動電路之主動匯流排亦不視為該網路中之一單一失效點。
光學電路交換器210可(例如，經由交換管理器260)組配來將一線路卡以一全頻寬速率(或者經由中間交換器)連接至另一線路卡。由於習知、集中式封包交換技術，故可能過度供應集中式封包交換器來維持全頻寬連接。藉由建立電路交換器210之光學電路交換框架，封包交換模組222-252可以正常供應來保證全頻寬連接。
此外，集中封包交換器通常可固線連至每一線路卡。相反地，本文所述之各種不同實施例中，若移除線路卡220-250其中之一，則交換管理器260重新組配電路交換器210之電路交換框架以維持剩餘主動線路卡間之保證的封包交換頻寬。電路交換器210亦經由交換管理器260來處置鏈接失效與鏈接冗餘。各種不同實施例中，交換管理器260可作為一管理處理器來予以執行。其他實施例中，交換管理器260可作為一或更多硬體模組、專用硬體(例如，特殊應用硬體、特殊應用積體電路(ASIC)、內嵌式控制器、固線式電路、等等)、軟體模組或其某些組合來予以執行。
第3圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。特別是，網路設備300繪示一分散式光學電路交換器。該分散式光學電路交換器至少分佈於皆光學連接至光學底板370的線路卡320-350之間。某些實施例中，該分散式電路交換器可額外包括獨立的電路交換器380及/或電路交換器381。換言之，線路卡與獨立的電路交換器之電路交換模組的各種不同組合可組合來形成一整體光學電路交換器。該光學電路交換功能可由交換管理器360來控制與管理。若一或多片線路卡失效、一特定鏈接失效、或其他事件發生時，交換管理器360可藉由調節該等各種不同的光學電路交換模組323-353、電路交換器380-381、及/或光學底板370之變化來重新組配該整體光學電路交換器。如同其他實施例，交換管理器360可作為一或更多硬體模組、專用硬體(例如，特殊應用硬體、特殊應用積體電路(ASIC)、內嵌式控制器、固線式電路、等等)、軟體模組或其某些組合來予以執行。
第4圖是一根據各種不同實施例之一系統中的操作之流程圖。第4圖包括根據某些實施例之特定操作與執行順序。然而，於不同實施例、其他操作中，根據本文所述之教示亦可使用省略該等描繪操作的其中之一或更多操作、及/或以其他執行順序來進行。
初始交換資源於步驟410中決定。例如，於一網路設備之一交換管理器可決定該網路設備上哪個插槽具有主動線路卡、哪片線路卡具有光學電路交換模組與任何其他交換資源(例如，封包交換模組)。根據該可用之資源，步驟420可建立該設備之一光學電路交換框架。特別是，鑑於安裝在該網路設備上之主動(與可移動)線路卡，該光學電路交換框架可於該網路設備上建立。該光學電路交換框架可組配來將包括在該等每一主動線路卡上之封包交換功能(例如，封包交換模組)最大化。
因此，步驟430中經由該可移動線路卡之封包交換技術即可安排訊務傳送路由經過該網路設備。封包交換可於該光學電路交換框架之界限內執行。換言之，該光學電路交換框架(至少邏輯上)定義該網路設備之網路拓樸結構。由於該拓樸結構，該等線路卡上之封包交換器即可操作來經由該拓樸結構之封包交換技術以安排封包的傳送路由。
檢測到一鏈接狀態事件(例如，一鏈接失效、線路卡插入、線路卡移除、等等)時，該事件會自動被解析。例如，若該等線路卡之組態改變，則該光學電路交換框架會(例如，經由一交換管理器)來自動重新組配440以維持主動線路卡間之鏈接冗餘與保證的封包交換頻寬。該保證的封包交換頻寬可為一全頻寬保證或小於全頻寬一些的保證。
本文說明之各種不同組件、模組、等等可為用以執行相關功能、操作、等等的裝置。
100、200、300．．．網路設備
110．．．集中式電路交換器
120、130、140、150、220、230、240、250、320、330、340、350．．．線路卡
122、132、142、152、222、232、242、252．．．封包交換模組
160、260、360．．．交換管理器
210．．．光學電路交換器
270、370．．．光學底板
323、333、343、353．．．光學電路交換模組
380、381．．．電路交換器
410、420、430、440．．．步驟
第1圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。
第2圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。
第3圖是一繪示根據各種不同實施例之一網路設備的方塊圖。
第4圖是一根據各種不同實施例之一系統中的操作之流程圖。
100．．．網路設備
110．．．集中式電路交換器
120、130、140、150．．．線路卡
122、132、142、152．．．封包交換模組
160．．．交換管理器
Claims (19)
- 一種網路設備，其包含有：一用於執行電路交換技術之光學電路交換器；多片可移動線路卡，每一卡片具有一封包交換器；以及一交換管理器，其可基於該等可移動線路卡之一組態來適應性地重新組配該光學電路交換器，以維持主動線路卡間之一保證的封包交換頻寬。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中該光學電路交換器分佈在該等主動線路卡之間。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中每一線路卡能夠代表其他線路卡來安排封包的傳送路由。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，該光學電路交換器更用來處置下列項目的至少其中之一：於一網路中之鏈接冗餘；該網路中之鏈接失效。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中每一線路卡更經由該光學電路交換器而連接至一被動光學底板。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中該網路設備為一乙太網路交換器。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中該光學電路交換器係藉由於網路節點間建立包括光學線路及光學元件之電路來執行電路交換，且透過該電路傳送光學信號，以及 其中該等可移動線路卡之每個的封包交換器係為執行封包之傳送路由。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中該光學電路交換器之適應性地重新組配步驟係為經由該光學電路交換器來維持該等可移動線路卡之主動線路卡間的該保證的封包交換頻寬。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中該光學電路交換器連接該等主動線路卡中之一者至該等主動線路卡中之另一者。
- 如申請專利範圍第1項之網路設備，其中該交換管理器係為響應該網路設備之一槽體中線路卡之增加或線路卡之移除來適應性地重新組配該光學電路交換器。
- 一種網路設備中之交換方法，包含有下列步驟：於一網路中使用至少一光學電路交換器來建立一光學電路交換框架，該光學電路交換器執行光學信號之電路交換；經由可移動線路卡來安排該網路中之訊務傳送路由，該等可移動線路卡之每個包括一封包交換器，其於該光學電路交換框架之界限中執行封包交換；以及基於該等可移動線路卡之組態的改變來自動重新組配該至少一光學電路交換器，該重新組配係為透過該至少一光學電路交換器來維持該等可移動線路卡之主動線路卡間之一保證的封包交換頻寬。
- 如申請專利範圍第11項之方法，更包含下列步驟： 將該光學交換框架分佈於該等主動線路卡之間。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中安排訊務傳送路由之步驟更包含：以一主動線路卡代表其他主動線路卡來安排封包之傳送路由。
- 如申請專利範圍第11項之方法，更包含：該光學電路交換框架檢測一鏈接狀態事件；以及自動解析該鏈接狀態事件。
- 如申請專利範圍第14項之方法，其中該鏈接狀態事件包含下列其中之一或更多項目：一鏈接失效；一封包交換失效。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該光學電路交換器藉由於網路節點間建立包括光學線路及光學元件之電路來執行電路交換，且透過該電路傳送光學信號，以及其中該等可移動線路卡之每個的封包交換器執行封包之傳送路由。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中該至少一光學電路交換器連接該等主動線路卡中之一者至該等主動線路卡中之另一者。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中重新組配之步驟係響應一網路設備之一槽中線路卡之增加或線路卡之移除而執行。
- 如申請專利範圍第11項之方法，其中建立、傳送路由及 重新組配之步驟係執行於一網路設備上，該網路設備包括至少一光學電路交換器及用以連接該等可移動線路卡之槽體。
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