专利名称：可扩展的光电混合光纤网络系统背板的制作方法
技术领域：
本发明属于通讯和计算机领域，特别涉及光通讯器件。
背景技术：
Internet网上数据流的急剧增长，急剧要求增加通讯网中核心路由器的容量，核心路由器容量增加的关键是提高输入和输出线卡的处理速率、提高核心路由器中互连交换网络的容量。目前容量为80Gbps、160Gbps等路由交换设备已相继供应市场。如果采用宽带、高密度的光纤网络系统背板技术，将多台容量为80Gbps或160Gbps的路由交换设备互连起来，可以形成更大容量的路由交换设备。如将4、8…台160Gbps的路由交换系统互连在一起形成容量为640Gbps、1.28Gbps…路由交换设备。但目前尚未见到相关的光电混合光纤网络系统背板技术公开报道。
发明内容
本发明提出一种可扩展的光电混合光纤网络系统背板，将数台容量为160×2Gbps路由交换设备互连在一起，以扩展构成2倍、4倍、8倍、16倍。。。的路由交换系统设备。
本发明一种可扩展的光电混合光纤网络系统背板，用于容量为160Gbps×2双向路由器，包括四组子光纤网络背板系统，分别用于四个处理层面的路由寻径互连，每一子光纤网络背板系统由两块双向光纤网络背板和N/2块32×32交换芯片或N/4块64×64交换芯片或N/8块128×128交换芯片组成；第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口排列N×16条光纤通道、用于连接160Gbps路由交换设备，(1)基于N/2块32×32交换芯片时，所述第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口每16条光纤顺序均匀分成N/2束、N×16条光纤的相同顺序的N束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成N/2×32条光纤通道、用于顺次连接N/2块32×32开关交换芯片；(2)基于N/4块64×64交换芯片时，所述第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口每16条光纤顺序均匀分成N/4束、N×16条光纤的相同顺序的N束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成N/4×64条光纤通道、用于顺次连接N/4块64×64开关交换芯片；(3)基于N/8块128×128交换芯片时，所述第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口每16条光纤顺序均匀分成N/8束、N×16条光纤的相同顺序的N束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成N/8×128条光纤通道、用于顺次连接N/8块128×128开关交换芯片；(4)第二块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板结构和光纤连接方式与第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板关于所述32×32开关交换芯片、64×64交换芯片或128×128交换芯片轴对称；其中N为系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数，N＝2m，m为自然数。
所述的光电混合光纤网络系统背板，系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数可以为N＝4。
所述的光电混合光纤网络系统背板，系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数也可以为N＝8。
通过本发明的光电混合光纤网络背板进行扩容有以下规律用N＝2m(m＝1，2，3，…为自然数)台容量为160Gbps×2双向路由器组成容量扩展的路由交换系统，输入和输出线卡的速率为10Gbps，其容量可扩展到2m×160Gbps×2双向路由交换系统，有2m×8条10Gbps输入、输出线卡。由于输入和输出线卡的速率为10Gbps，容量为160Gbps×2双向路由器的路由寻径处理分四个层面进行处理，所以，本发明的光电混合光纤网络背板，包括四套子光纤网络背板系统。每一子光纤网络背板系统由两块光纤网络背板和N/2块32×32交换芯片或N/4块64×64交换芯片或N/8块128×128交换芯片组成。
使用本发明光电混合光纤网络系统背板，可以方便地将2、4、8…台160Gbps×2双向的路由交换系统互连在一起形成640GBps、1.28Tbps、2.56Tbps等路由交换设备。
图1为基于32×32交换芯片160(×2)Gbps路由器扩展到640(×2)比特系统的本发明光电混合光纤网络背板拓扑结构；图2为基于32×32交换芯片160Gbps×2路由器扩展到640(×2)Gbps路由交换系统的本发明光电混合光纤网络背板；图3为四台160(×2Gbps)扩展到640(×2)Gbps的T比特路由系统总图；
图4为基于64×64交换芯片160(×2)Gbps路由器扩展到640(×2)比特系统的本发明光电混合光纤网络背板；图5为基于64×64交换芯片160Gbps×2路由器扩展到640Gbps(×2)的本发明光电混合光纤网络背板；图6为基于32×32交换芯片160(×2)Gbps路由器扩展到1.28(×2)比特系统的本发明光电混合光纤网络背板拓扑结构；图7为基于32×32交换芯片160(×2)Gbps路由器扩展到1.28(×2)比特系统的本发明光电混合光纤网络背板；图8为基于64×64交换芯片扩展到1.28Tbps(×2)比特系统的本发明光纤网络背板的拓朴结构；图9为基于64×64交换芯片的本发明光电混合光纤网络背板；图10为采用128×128交换芯片160(×2Gbps)扩容到1.28Tbps(×2)系统的网络拓朴图；图11为采用128×128交换芯片扩容到1.28Tbps(×2)系统的本发明光电混合光纤网络背板；图12为基于160×(2)Gbps路由器利用本发明扩展到640×(2)Gbps或T比特路由系统总体原理图；图13为可扩展电子互连背板的160Gbps(×2)路由寻径系统。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进一步具体说明。
图1所示为基于32×32交换芯片160×(2)Gbps路由器扩展到640×(2)Gbps比特路由交换系统的本发明光电混合光纤网络背板拓扑结构。图中下面一排表示该系统包括四个160×(2)Gbps路由交换器，每一台分别有16个10Gbps的输入、输出端口，分成四个2.5Gbps层面对分组信息进行处理和路由交换。四台设备每一个2.5Gbps层面之间的四组8输入、输出的分组信息交换，通过一个核心互连交换网络系统提供寻径交换通道。四个2.5Gbps层面有四套互连交换网络子系统。由四套互连交换网络子系统组成的核心互连交换网络系统，将四个独立的160(×2)Gbps路由交换系统互连在一起，构成为一个容量640×(2)Gbps路由交换系统。
如图2所示，本发明可扩展的光电混合光纤网络系统背板是由四个层面的光电混合互连交换网络子系统组成。每一个层面的子互连交换网络系统提供四台独立的机柜容量为160(×2)Gbps的双向路由设备中一个2.5Gbps层面上的路由寻径通道，一个层面上的子互连交换网络系统是由二块32×32芯片和两套宽带光纤网络背板组成，32×32芯片承担分组信息的路径选取，宽带光纤网络背板提供宽带信息传输通道。可扩展的光电混合光纤网络系统背板包括四组互连交换网络子系统，分别提供四个层面路由寻径通道。由4×2块32×32芯片和四套双向宽带光纤网络背板组成，每一套双向宽带光纤网络背板包括两块宽带光纤网络背板。
基于独立160(×2)Gbps路由交换系统扩展到640(×2)Gbps的路由交换系统，由4台独立的160(×2)Gbps的可扩展的路由交换系统和一套双向核心互连交换网络系统组成。四台独立的机柜之间的互连交换网络系统，由于距离较长、速度高，都是采用宽、高密度的光纤互连网络背板技术，由四台独立的机柜容量为160(×2)Gbps双向路由器设备扩展到640(×2)Gbps的T比特路由系统总图，见图3。
本发明基于容量为160Gbps×2双向路由器，通过光电混合光纤网络背板系统进行扩容有以下规律基于容量为160Gbps×2双向路由器，输入和输出线卡的速率为10Gbps，用N＝2m(m＝1，2，3，…n，n为自然数)台组成容量可扩展的路由交换系统，其容量可扩展到2m×160Gbps×2双向路由交换系统，有2m×8条10Gbps输入、输出线卡。由于输入和输出线卡的速率为10Gbps，容量为160Gbps×2双向路由器的路由寻径处理分四个层面进行处理，所以，光电混合光纤网络背板系统包括了四套子光纤网络背板系统，分别用于四个处理层面的路由寻径互连。每一子光纤网络背板系统由两套光纤网络背板和N/2块32×32交换芯片组成，其网络拓朴结构如图1所示。也可以采用64×64交换芯片来实现，其网络拓朴结构如图4所示，每一子光纤网络背板系统由两套光纤网络背板和N/4块64×64交换芯片组成，其光纤网络背板系统如图5所示。八台160G(×2)bps双向路由器扩容到1.28(×2)Gbps双向路由交换系统，光纤网络背板子系统采用四块32×32交换芯片，其网络拓朴结构见图6，系统包括八台160(×2)Gbps路由交换系统。八台设备每一个2.5Gbps层面之间的八组16输入、输出的分组信息交换，通过如图6所示拓扑结构的一个核心互连交换网络子系统提供寻径交换通道。一套由四组互连交换网络子系统组成的核心互连交换网络系统，将八台160(×2)Gbps路由交换系统互连在一起，构成为一个容量宽带2.56Tbps路由交换系统。整个光纤网络背板系统见图7所示。也可以采用两块64×64交换芯片来实现，每一子光纤网络背板系统由两套光纤网络背板和N/4块64×64交换芯片组成。八台160(×2)Gbps双向路由器扩容到1.28(×2)Tbps双向路由交换系统，光纤网络背板系统采用两块64×64交换芯片，其网络拓朴结构见图8，整个光纤网络背板系统见图9所示。
图10为采用128×128交换芯片160(×2Gbps)扩容到1.28Tbps(×2)系统的网络拓朴图；图11为采用128×128交换芯片扩容到1.28Tbps(×2)系统的本发明光电混合光纤网络背板。
图12所示为双向容量为160Gbps×2路由交换设备利用本发明扩展到容量为Tbps的“光电混合光纤网络系统设备”总体原理图。它由4、8…台160Gbps×2的双向可扩展的路由设备和本发明“可扩展的光电混合光纤网络系统背板”组成。每一台160Gbps×2可扩展的路由交换系统包括如下信息处理过程16个输入、输出10Gbps线卡，每一个线卡的分组信息串并到2.5Gbps四个处理层面，在四个层面上分组信息用2.5Gbps的速率进行转发，每一层面上速率为2.5Gbps的16个输入端口的分组信息，通过开关速率为2.5Gbps的32×32开关芯片，构成可扩展的电子互连网络，进行路由寻径，交换到输出端口，再将四个层面上2.5Gbps速率的16个输出通道中分组信息，串并转换到16个输出10Gbps线卡进行输出。每一台双向160Gbps×2的路由设备的每一个层面，都采用开关速率为2.5Gbps的32×32开关芯片作为路由寻径开关，其中16输入和16输出端是用于在一台160(×2)双向设备内的输入和输出端口分组信息进行交换时，提供高速路由交换通道。而32×32开关芯片中其他16输入和输出端，是给本台的输入端口的分组信息要交换到其他三台或七台设备中输出端时，提供高速路由交换通道，它是可扩展的备用端口，该具有可扩展备用端口的路由交换设备，称为可扩展的路由交换设备系统。
基于4、8、…台容量为160Gbps(×2)路由交换设备扩展到容量为640Gbps(×2)、1.28Tbps(×2)、…的路由交换系统设备，也即是说，要想让每一台的速率为10Gbps 16个输入端口的分组信息，可以无阻塞地交换到其他3或7台或…设备的速率为10Gbps输出端口中任意一个输出端口。从路由交换网络层面上进行分析，首先在速率为2.5Gbps的每一个层面上，对不同的四组或八组。。。。16个输入、输出端口之间的路由交换，提供一台“可扩展的光电混合光纤网络系统背板”进行路由寻径。即是对每一台设备来说，首先各自独立的进行如下过程的处理16个输入10Gbps线卡，每一个线卡的分组信息并串到2.5Gbps四个处理层面，在四层面上分别进行将分组信息用2.5Gbps的速率进行转发，每一层面上速率为2.5Gbps的8个输入端口的分组信息，通过开关速率为2.5Gbps的32×32开关芯片，构成可扩展的电子互连网络进行路由寻径，如果输出端口仍然是本设备的输出端口，则交换到本设备的输出端口输出。如果分组信息是需要从其他三台或七台的输出端口输出，则该分组信息通过32×32开关芯片中，其他16个备用的输出端口输出，经过“可扩展的光电混合光纤网络系统背板”提供高速通道，路由寻径到其他三台或七台的2.5Gbps层面上的输出端口，最后，将四个层面上2.5Gbps速率的16个输出通道中分组信息串并转换到8个输出10Gbps线卡进行输出。由此可以得知，基于四台或八台容量为160Gbps×2路由交换设备扩展到容量为640Gbps(×2)或1.28Tbps(×2)的路由交换系统设备，不同设备之间的分组交换是在速率为2.5Gbps层面上进行的，所以，需要四套速率为2.5Gbps可扩展的光电混合光纤网络系统背板。若将四套速率为2.5Gbps可扩展的光电混合光纤网络系统背板组合在一个机柜内，形成一整套光电混合光纤网络互连交换系统。
每一台独立双向160(×2)Gbps的路由交换网络系统包括了16个10Gbps输入和输出线卡，分组信息并串到2.5Gbps四个处理层面上进行内部标志提取、转发，每一层面上速率为2.5Gbps的16个输入、输出端口的分组信息通过一个可扩展的电子互连背板进行寻径交换。每一层面上可扩展电子互连背板的可扩展性，主要决定于该系统中的电子互连背板所用的交换芯片。160(×2)Gbps路由交换系统中可扩展的电子互连网络应采用32×32交换芯片，每一层面的32×32交换芯片的16个输入和输出口是用于本系统中16个输入和输出端口的分组信息路由交换，而另外16个输出口是用于交换到其他160(×2)Gbps的路由交换系统的分组信息提供路由寻径的通道。而另外16个输入口为来自其他160(×2)Gbps的路由交换系统中的分组信息要到本台路由器的16个输出端口，提供路由寻径的通道，如图13所示。
权利要求
1.一种可扩展的光电混合光纤网络系统背板，用于容量为160Gbps×2双向路由器，包括四组子光纤网络背板系统，分别用于四个处理层面的路由寻径互连，每一子光纤网络背板系统由两块双向光纤网络背板和N/2块32×32交换芯片或N/4块64×64交换芯片或N/8块128×128交换芯片组成；第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口排列N×16条光纤通道、用于连接160Gbps路由交换设备，(1)基于N/2块32×32交换芯片时，所述第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口每16条光纤顺序均匀分成N/2束、N×16条光纤的相同顺序的N束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成N/2×32条光纤通道、用于顺次连接N/2块32×32开关交换芯片；(2)基于N/4块64×64交换芯片时，所述第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口每16条光纤顺序均匀分成N/4束、N×16条光纤的相同顺序的N束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成N/4×64条光纤通道、用于顺次连接N/4块64×64开关交换芯片；(3)基于N/8块128×128交换芯片时，所述第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板输入端口每16条光纤顺序均匀分成N/8束、N×16条光纤的相同顺序的N束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成N/8×128条光纤通道、用于顺次连接N/8块128×128开关交换芯片；(4)第二块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板结构和光纤连接方式与第一块双向(N×16)×(N×16)光纤互连网络背板关于所述32×32开关交换芯片、64×64交换芯片或128×128交换芯片轴对称；其中N为系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数，N＝2m，m为自然数。
2.如权利要求1所述的光电混合光纤网络系统背板，其特征为系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数N＝4。
3.如权利要求1所述的光电混合光纤网络系统背板，其特征为系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数N＝8。
全文摘要
可扩展的光电混合光纤网络系统背板，涉及光通讯器件，将数台容量为160×2Gbps路由交换设备互连在一起，以扩展构成640GBps、1.28Tbps、2.56Tbps等路由交换系统设备。本发明包括四组子光纤网络背板系统，各由两块双向光纤网络背板和N/2块32×32交换芯片或N/4块64×64交换芯片或N/8块128×128交换芯片组成；其中N为系统中互连的160×2Gbps路由交换设备的台数，N＝文档编号H04B10/12GK1589062SQ20041006092
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月28日 优先权日2004年9月28日
发明者曹明翠, 罗志祥 申请人:华中科技大学