本發明專利技術公開了一種基于陣列波導光柵的數據中心機架內部網絡結構。以陣列波導光纖作為核心器件，服務器內部采用可調諧發射機、接收機、收發緩存組成光網絡接口，實現波分復用網絡，服務器具有兩個光接口，分別對應陣列波導光柵的兩個不同的傳播方向，分別與陣列波導光柵兩側的兩個不同接口相連。服務器內部采用兩套收發裝置，對應兩個光網絡接口，采用環形器分離發送與接收的信號?？梢岳藐嚵胁▽Ч鈻诺牟ㄩL路由功能實現大容量的機架內部的光交換網絡，從而提高傳輸帶寬，降低網絡功耗，并且利用陣列波導光柵的雙向特性實現網絡的保護，提高網絡的可靠性，并且結構簡單易于實現。
【技術實現步驟摘要】
一種基于陣列波導光柵的數據中心機架內部網絡結構
本專利技術屬于通信中的數字信息傳輸與多路復用通信
，具體涉及一種基于陣列波導光柵的數據中心機架內部網絡結構及其方法。
技術介紹
近年來云計算和各種高帶寬的網絡服務的興起，對數據中心的數據交換能力提出了更高的要求。在目前的數據中心中，光通信技術更多的用于機架間的交換網絡，而機架內部的通信網絡仍主要基于電纜。但隨著大數據服務的興起，傳統的銅纜的傳輸速度將難以滿足未來的需求。此外，機架內部使用的交換機也是數據中心功耗的重要來源。將光通信技術高帶寬，低功耗的優勢應用于數據中心，能夠提高數據中心的網絡容量，并有效降低數據中心的能耗。
技術實現思路
本專利技術針對目前數據中心機架內部仍普遍采用電交換網絡的情況，為了提高數據中心機架內部服務期間的通信速率，并且降低機架內交換網絡的功耗，提出了一種基于陣列波導光柵的數據中心機架內部網絡結構及其方法。數據中心機架內部的光網絡結構包括服務器、NXN型的陣列波導光柵，所述的服務器包括主機、第一發送緩存、第一接收緩存、第二發送緩存、第二接收緩存、第一可調諧發射機、第一接收機、第二 可調諧發射機、第二接收機、第一環形器、第二環形器、第一光接口、第二光接口，主機分別與第一發送緩存、第一接收緩存、第二發送緩存、第二接收緩存相連，主機上設有控制層接口，第一發送緩存與第一可調諧發射機相連，第一接收緩存與第一接收機相連，第二發送緩存與第二可調諧發射機相連，第二接收緩存與第二接收機相連，第一可調諧發射機、第二接收機與第一環形器相連，第二可調諧發射機、第一接收機與第二環形器相連，第一環形器與第一光接口相連，第二環形器與第二光接口相連，所述的NXN型的陣列波導光柵具有雙向傳輸特性，其中的接口即可作為輸入接口也可作為輸出接口，服務器的第一光接口、第二光接口分別通過光纖與NXN型的陣列波導光柵兩側具有相同通道編號的接口相連，NXN型的陣列波導光柵上設有第一機架與外部網絡接口、第二機架與外部網絡接口。所述的NXN型的陣列波導光柵連接的服務器的數量最多為N-1個。所述的控制層接口與外部控制層相連，所述的第一機架與外部網絡接口、第二機架與外部網絡接口與外部網絡相連。所述數據中心機架內部的光網絡結構的數據交換與網絡保護方法包括如下步驟: 1)發送服務器中的主機決定目標服務器，通過控制層接口向控制層提出請求； 2)控制層查詢目標服務器的工作狀態并指示發送服務器選擇與目標服務器中空閑的接收機相對應發射機； 3)選定的發射機調整發射波長，使待發送的數據能夠經由陣列波導光柵傳輸至目標服務器； 4)發送服務器的主機通過發送緩存利用選定的接收機向目標服務器發送數據。5)目標服務器利用接收機與接收緩存實現數據的接收； 6)當服務器與陣列波導光柵間的任意一段光纖發生斷路，則相連的服務器中對應的發射機與接收機可視為被占用的狀態，此時另一組發射機與接收機仍可保證服務器的正常通信，實現網絡的保護。本專利技術的有益效果是:以具有波長路由功能的NXN型陣列波導光柵為網絡的交換核心，通過在服務器中采用具有波長調諧功能的發射機來實現波分復用，實現高容量，低功耗的數據中心機架內部的多服務器間的通信網絡。采用基于NXN型陣列波導光柵的光網絡取代機架內部的電交換網絡，將為機架內部的通信帶寬提供大的提升潛力，并且降低通信過程中的能耗。由于陣列波導光柵支持雙向通信，因此能夠減少網絡的阻塞，并實現線路保護的功能?？梢岳藐嚵胁▽Ч鈻诺牟ㄩL路由功能實現大容量的機架內部的光交換網絡，從而提高傳輸帶寬，降低網絡功耗，并且利用陣列波導光柵的雙向特性實現網絡的保護，提高網絡的可靠性，并且結構簡單易于實現?！靖綀D說明】下面結合附圖、附表對本專利技術進一步說明。圖1為服務器內部構造示意圖； 圖2為數據中心機架內部網絡結構示意圖； 圖3為機架內部通信的波長分配表； 圖中:1.服務器，2.主機，3.第一發送緩存，4.第二接收緩存，5.第二發送緩存，6.第一接收緩存，7.第一可調諧發射機，8.第二接收機，9.第二可調諧發射機，10.第一接收機，11.第一環形器，12.第二環形器，13.控制層接口，14.NXN型的陣列波導光柵，15.第一機架與外部網絡接口，16.第二機架與外部網絡接口?！揪唧w實施方式】服務器I的內部構造:如圖1所示，服務器內部主要由負責數據處理的服務器主機2及負責通信的光通信接口兩個部分組成。而光通信接口由兩組分立的第一可調諧發射機7、第二可調諧發射機9與第二接收機8、第一接收機10構成。第二接收機8、第一接收機10可采用光電二極管接收機或靈敏度更高的雪崩光電管接收機。對于每組發射機與接收機(7、8或9、10)，建議采用集成度較高的SFP+或XFP等封裝的光收發一體模塊，以減小空間占用，使服務器結構更加緊湊。第一可調諧發射機7、第二可調諧發射機9的發射波長由主機根據發送目標來選擇和控制。每一個發射機與接收機，均配有獨立的緩存與主機通信，以確保兩組發射機與接收機能夠實現同時工作，以盡可能地減小網絡中發生阻塞的可能，發送緩存為第一發送緩存3、第二發送緩存5，接收緩存為第二接收緩存4、第一接收緩存6(所有緩存皆為可選，根據性能要求配置緩存大小)。考慮到NXN型陣列波導光柵的雙向特性，在服務器內部的加入第一環形器11、第二環形器12，以分離輸出服務器與輸入服務器的光信號，實現雙向的通信。環形器的方向如圖1所示。此外，主機有與控制層的通信接口 13，從控制層來獲悉網絡中的實時狀況，根據發射數據的目標以調整發射機及采用的波長。機架內部網絡結構:如圖2所示，網絡由核心器件NXN型的陣列波導光柵14和若干與之相連的服務器組成。對于有N個輸入端口的陣列波導光柵，其構成的網絡最多可以支持同一個機架內N-1個服務器。對于該網絡中的任一服務器，其中的發射機與接收機可以分為兩組，分別對應于信號在圖2的陣列波導光柵中的兩種不同的傳輸方向(從左側端口至右側端口，或者從右側端口至左側端口)對于同組的發射機與接收機，在發射機發射某一特定波長(如圖3中的X1)時，同組的接收機能夠接收到。通過改變發射的波長，即可選擇其他的服務器或是機架外部作為傳輸目標。具體的波長分配表由陣列波導光柵的器件參數決定，一種可能的波長分配如附圖3所示。兩組不同的發射機與接收機對應于陣列波導光柵中的不同的傳播方向。圖1中的第一發射機7與第一接收機10對應于圖2中陣列波導光柵內部從左至右的傳播方向，而第二發射機9與第二接收機8則反之。不同的傳播方向形成了兩個獨立完整的傳輸網絡，可形成1+1或者1:1的保護功能，提高傳輸可靠性。對于機架內部與機架外部的通信，在本結構中將機架外部整體等同于一個服務器，在陣列波導光柵中為其分配一對端口 15、16。在傳輸的方式上與其余的服務器端口不做區分,這點也反映在波長分配表中。此外，對于每個服務器，均有一個波長能夠令自身的接收機接受，如圖3中的λ1()這在實際的傳輸過程中無意義，但可以作為測試網絡連接的一種方法。本方案的通信速率由具體的器件參數決定，其中包括收發機的速率，陣列波導光柵的通帶間隔等。對于IOOGHz通帶間隔的陣列波導光柵，該方案可以支持IOG乃至40G以上的高速傳輸速率，可以滿足未來的數據本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種數據中心機架內部的光網絡結構，其特征在于包括服務器（1）、N×N型的陣列波導光柵（14），所述的服務器包括主機（2）、第一發送緩存（3）、第一接收緩存（6）、第二發送緩存（5）、第二接收緩存（4）、第一可調諧發射機（7）、第一接收機（10）、第二可調諧發射機（9）、第二接收機（8）、第一環形器（11）、第二環形器（12）、第一光接口（17）、第二光接口（18），主機（2）分別與第一發送緩存（3）、第一接收緩存（6）、第二發送緩存（5）、第二接收緩存（4）相連，主機（2）上設有控制層接口（13），第一發送緩存（3）與第一可調諧發射機（7）相連，第一接收緩存（6）與第一接收機（10）相連，第二發送緩存（5）與第二可調諧發射機（9）相連，第二接收緩存（4）與第二接收機（8）相連，第一可調諧發射機（7）、第二接收機（8）與第一環形器（11）相連，第二可調諧發射機（9）、第一接收機（10）與第二環形器（12）相連，第一環形器（11）與第一光接口（17）相連，第二環形器（12）與第二光接口（18）相連，所述的N×N型的陣列波導光柵（14）具有雙向傳輸特性，其中的接口即可作為輸入接口也可作為輸出接口，服務器（1）的第一光接口（17）、第二光接口（18）分別通過光纖與N×N型的陣列波導光柵（14）兩側具有相同通道編號的接口相連，N×N型的陣列波導光柵（14）上設有第一機架與外部網絡接口（15）、第二機架與外部網絡接口（16）。...
【技術特征摘要】
1.一種數據中心機架內部的光網絡結構，其特征在于包括服務器(I)、NXN型的陣列波導光柵(14)，所述的服務器包括主機(2)、第一發送緩存(3)、第一接收緩存(6)、第二發送緩存(5)、第二接收緩存(4)、第一可調諧發射機(7)、第一接收機(10)、第二可調諧發射機(9)、第二接收機(8)、第一環形器(11)、第二環形器(12)、第一光接口(17)、第二光接口(18)，主機(2)分別與第一發送緩存(3)、第一接收緩存(6)、第二發送緩存(5)、第二接收緩存(4)相連，主機(2)上設有控制層接口(13)，第一發送緩存(3)與第一可調諧發射機(7)相連，第一接收緩存(6)與第一接收機(10)相連，第二發送緩存(5)與第二可調諧發射機(9)相連，第二接收緩存(4)與第二接收機(8)相連，第一可調諧發射機(7)、第二接收機(8)與第一環形器(11)相連，第二可調諧發射機(9)、第一接收機(10)與第二環形器(12)相連，第一環形器(11)與第一光接口(17)相連，第二環形器(12)與第二光接口(18)相連，所述的NX N型的陣列波導光柵(14)具有雙向傳輸特性，其中的接口即可作為輸入接口也可作為輸出接口，服務器(I)的第一光接口(17)、第二光接口(18)分別通過光纖與NXN型的陣列波導光柵(14)兩側具有相同通道編號的接口相連，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：龔宇，陳佳佳，洪學智，盧旸，何賽靈，
申請(專利權)人：江蘇鼎云信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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