光纤非对称互连的制作方法

本申请要求2016年2月29日递交的发明名称为“光纤非对称互连(fiber-non-symmetricinterconnectionoverfiber)”第15/056,335号美国专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容以引用的方式并入本文本中。

本申请大体涉及光网络，更具体地，涉及光纤非对称互连。

背景技术

链路聚合(linkaggregation，lag)允许将第一设备与第二设备之间的多个并行网络链路视为单个网络链路。聚合链路将成为容量比任何单个网络链路的容量更高的逻辑链路。聚合链路中的各单独网络链路可以称为“lag成员”。双向lag通常被实现为一对光纤：一个光纤用于传输(transmit，tx)，一个光纤用于接收(receive，rx)。值得注意的是，众所周知，许多路由器和交换机不支持光纤的双向使用。传统上，为节约费用，路由器和交换机不支持使用tx光纤进行接收或使用rx光纤进行传输。人们认为能够使光纤支持双向流的硬件费用昂贵，并且考虑到光纤容量会减小，大体上来说，性价比不高。

假设两个设备之间有2n个光纤，当使用典型的路由器和交换机时，两个设备之间的带宽的常见选择是在一个方向上是n，在另一个方向上是n。当使用典型的路由器和交换机时，不允许非对称使用带宽。

技术实现要素：

在n个单独光纤互连两个节点的配置中，每个光纤通过对所述光纤的每端的报文处理设备的配置可以用于在单个方向上承载业务。从第一节点的角度看，所述n个光纤的任意子集t可以用于向第二设备传输信号。可以配置端接剩余n–t个光纤中的至少一些光纤的报文处理设备，使得所述第一节点可以从所述第二节点接收信号。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于操作第一设备与第二设备之间的互连的控制系统的方法，所述互连使用多个光纤形成。所述方法包括：选择所述多个光纤中的第一光纤，所述第一光纤用于承载所述第一设备到所述第二设备的传输；向所述第一设备传输指令以选择将第一设备传输模块连接至所述第一光纤的模式，所述指令指示在所述第一设备处连接至所述第一光纤的报文处理设备的配置。

在本发明的所述第一方面的一实施例中，所述方法还包括：向所述第二设备传输指令以选择将第二设备接收模块连接至所述第一光纤的模式，所述指令指示在所述第二设备处连接至所述第一光纤的报文处理设备的配置。在另一实施例中，所述方法还包括：选择所述多个光纤中的第二光纤，所述第二光纤用于承载所述第二设备到所述第一设备的传输；向所述第二设备传输指令以选择将第二设备传输模块连接至所述第二光纤的模式，所述指令指示在所述第二设备处连接至所述第二光纤的报文处理设备的配置。在另一实施例中，所述方法还可以包括：向所述第一设备传输指令以选择将第一设备接收模块连接至所述第二光纤的模式，所述指令指示在所述第一设备处连接至所述第二光纤的报文处理设备的配置。在另一实施例中，所述多个光纤还包括第三光纤，其中所述第三光纤承载的第一信号在所述第一设备的第一分路器处终止，所述方法还包括：向所述第一设备传输指示所述第一分路器的配置的指令，以通过第一设备滤波器将来自所述第三光纤的多个波长连接至第一设备接收模块。在另一实施例中，所述方法可以包括：确定传输带宽与接收带宽的期望比率；考虑与所述多个光纤中可用光纤相关联的带宽容量选择所述多个光纤中的其它光纤，以用于所述第一设备到所述第二设备的传输。在另一实施例中，所述方法还可以包括：向所述第一设备传输指示连接至一些所述光纤的报文处理设备的配置的指令，以获得传输带宽与接收带宽的粗略比率；向所述第一设备传输指示连接至另一些所述光纤的分路器的配置的指令，以获得传输带宽与接收带宽的精细比率。在又一实施例中，所述方法可以包括：聚合所述多个光纤中的给定光纤以形成非对称链路聚合成员。在另一实施例中，所述方法可以包括：聚合所述多个光纤中的给定光纤以形成非对称flexethernet捆绑信道。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于第一设备与第二设备之间的互连的控制系统，所述互连使用多个光纤形成。所述控制系统可以用于：选择所述多个光纤中的第一光纤，所述第一光纤用于承载所述第一设备到所述第二设备的传输；向所述第一设备传输指令以选择将第一设备传输模块连接至所述第一光纤的模式，所述指令指示在所述第一设备处连接至所述第一光纤的报文处理设备的配置。

在所述第二方面的一实施例中，所述控制系统还用于：向所述第二设备传输指令以选择将第二设备接收模块连接至所述第一光纤的模式，所述指令指示在所述第二设备处连接至所述第一光纤的报文处理设备的配置。在另一实施例中，所述控制系统还用于：选择所述多个光纤中的第二光纤，所述第二光纤用于承载所述第二设备到所述第一设备的传输；向所述第二设备传输指令以选择将第二设备传输模块连接至所述第二光纤的模式，所述指令指示在所述第二设备处连接至所述第二光纤的报文处理设备的配置。在又一实施例中，所述控制系统还用于：向所述第一设备传输指令以选择将第一设备接收模块连接至所述第二光纤的模式，所述指令指示在所述第一设备处连接至所述第二光纤的报文处理设备的配置。在另一实施例中，所述多个光纤还包括第三光纤，其中所述第三光纤承载的第一信号在所述第一设备的第一分路器处终止，所述控制系统还用于：向所述第一设备传输指示所述第一分路器的配置的指令，以通过第一设备滤波器将来自所述第三光纤的多个波长连接至第一设备接收模块。在另一实施例中，所述控制系统还用于：确定传输带宽与接收带宽的期望比率；考虑与所述多个光纤中可用光纤相关联的带宽容量选择所述多个光纤中的其它光纤，以用于所述第一设备到所述第二设备的传输。在又一实施例中，所述控制系统还用于：向所述第一设备传输指示连接至一些所述光纤的报文处理设备的配置的指令，以获得传输带宽与接收带宽的粗略比率；向所述第一设备传输指示连接至另一些所述光纤的分路器的配置的指令，以获得传输带宽与接收带宽的精细比率。在另一实施例中，所述控制系统还用于：聚合所述多个光纤中的给定光纤以形成非对称链路聚合成员。在又一实施例中，所述控制系统还用于：聚合所述多个光纤中的给定光纤以形成非对称flexethernet捆绑信道。

在本发明的第三方面中，提供了一种设备，包括：发射器；接收器；报文处理设备，连接至光纤，用于在第一模式下将所述光纤连接至所述发射器模块以及在第二模式下将所述光纤连接至所述接收器模块；控制系统，用于控制所述报文处理设备在所述第一模式和所述第二模式之间进行选择。

本领域技术人员将理解，上述本发明的各方面的实施例可以被实现为与所述各方面相关的方面的修改，或可以与其它实施例的一个或多个其它要求一起实施。还将理解，一些按需修改的实施例可以用于不是与它们的描述相关的方面。

本发明的其它方面和特征将在本领域普通技术人员结合附图阅读本发明的具体实施方式的以下描述时变得显而易见。

附图说明

现在将通过示例参考示出示例实现方式的附图，其中：

图1示出了根据本申请各个方面的两个节点之间的单光纤光互连；

图2示出了根据本申请各个方面的两个节点之间的多光纤光互连，即控制系统控制下的互连；

图3示出了根据本申请各个方面的图2中的控制系统的操作方法中的示例步骤；

图4示出了根据本申请各个方面的节点的控制平面。

具体实施方式

众所周知，对光纤而言，通常情况下，在光纤上同时传输和接收不会有物理障碍。另外，众所周知的是，在两个方向上，通常存在不对称的带宽需求。然而，存在许多挑战，挑战之一为对信号进行适当滤波，以避免导致反射，从而引起相互干扰的反方向传输。这种滤波增加了实施成本。此外，在可变传输和接收的传统实现方式中(例如，为一个方向的业务配置10％的波长，为另一个方向的业务配置90％的波长)，需要可变滤波器。下文公开了方法和对应装置，用于在多个至单个方向的数据业务中分配，以及如果需要的话，重分配，各条链路。

图1示出了光网络100，包括由光纤104连接至第二节点102b的第一节点102a。第一节点102a包括第一报文处理设备106a、第一tx模块108a和第一rx模块110a。第二节点102b包括第二报文处理设备106b、第二tx模块108b和第二rx模块110b。两个报文处理设备106a和106b可被描述为2:1双向报文处理设备。第一报文处理设备106a的“1”侧连接至光纤104。第一报文处理设备106a的一个分支连接至第一tx模块108a，而第一报文处理设备106a的另一个分支连接至第一rx模块110a。类似地，第二报文处理设备106b的一个分支连接至第二tx模块108b，而第二报文处理设备106b的另一分支连接至第二rx模块110b。

本发明中用于带有附图标记106a、106b的元件的术语“报文处理设备”是可控元件的通用术语，可控元件可以在不同时间用于发起、终止和传送基于报文的通信。

在操作中，存在第一模式，在第一模式中，第一报文处理设备106a将光纤104连接至第一tx模块108a。还存在第二模式，在第二模式中，第一报文处理设备106a将光纤104连接至第一rx模块110a。这使得第一节点102a能够将光纤104用作传输光纤或接收光纤。

图1中的光网络100包括用于控制报文处理设备106a、106b选择光纤104的传输方向的控制系统120。例如，为了给光纤104选择定位为第一节点102a到第二节点102b的传输方向，控制系统120控制第一报文处理设备106a选择第一模式，在第一模式中，第一报文处理设备106a将光纤104连接至第一tx模块108a。控制系统120还控制第二报文处理设备106b选择第二模式，在第二模式中，第二报文处理设备106b将光纤104连接至第二rx模块110b。

图2示出了光网络200，包括通过n+1个光纤204-1……204-n、204-x(单个或全部都示为204)连接至第二节点202b的第一节点202a。对于每个光纤204，第一节点202a包括第一报文处理设备206-1a……206-na(单个或全部都示为206a)、第一tx模块208-1a……208-na、208-xa(单个或全部都示为208a)和第一rx模块210-1a……210-na、210-xa(单个或全部都示为210a)。对于每个光纤204，第二节点202b包括第二报文处理设备206-1b……206-nb(单个或全部都示为206b)、第二tx模块208-1b……208-nb、208-xb(单个或全部都示为208b)和第二rx模块210-1b……210-nb、210-xb(单个或全部都示为210b)。第一报文处理设备206a的“1”侧连接至光纤204。第一报文处理设备206a的一个分支连接至相应的第一tx模块208a，而第一报文处理设备206a的另一个分支连接至相应的第一rx模块210a。类似地，第二报文处理设备206b的一个分支连接至相应的第二tx模块208b，而第二报文处理设备206b的另一个分支连接至相应的第二rx模块110b。

图2中的光网络200包括用于控制报文处理设备206a、206b中的每一个选择相应光纤204的传输方向的控制系统220。例如，为了给第一光纤204-1选择定义为第一节点202a到第二节点202b的传输方向，控制系统220控制第一报文处理设备206-1a选择第一模式，在第一模式中，第一报文处理设备206-1a将光纤204-1连接至第一tx模块208-1a。控制系统220还控制第二报文处理设备206-1b选择第二模式，在第二模式中，第二报文处理设备206-1b将光纤204-1连接至第二rx模块210-1b。

在网络200中，控制系统220可以配置n个光纤204a……204n的子集t，用于从第一节点202a到第二节点202b的传输。此外，控制系统220可以配置光纤204a……204n的子集n–t，用于从第二节点202b到第一节点202a的传输。

n+1个光纤204-x是可选的、附加的光纤。在附加光纤204-x的第一设备端可以是第一分路器/合路器207a，而非报文处理设备206。在附加光纤204-x的第二节点端可以是第二分路器/合路器207b，而非报文处理设备206。此外，虽然可能存在从第一节点202a中的第一分路器/合路器207a到第一tx模块208-xa的直接路径，但是从第一分路器/合路器207a到第一rx模块210-xa的路径可以包括第一滤波器211a。类似地，虽然可能存在从第二节点202b中的第二分路器/合路器207b到第二tx模块208-xb的直接路径，但是从第二分路器/合路器207b到第二rx模块210-xb的路径可以包括第二滤波器211b。

如下文所述，可以理解使用第一滤波器211a和第二滤波器211b是为了通过在接收器210-xa、210-xb处实际减少接收对应发射器208-xa、208-xb传输的信号，来便于在附加光纤204上同时进行双向业务。

概括地说，在n个单独光纤204互连第一节点202a和第二节点202b的配置中，通过光纤204每端的报文处理设备206的配置，每个光纤204都可以用于承载单个方向上的业务。从第一节点202a的角度看，n个光纤的任意子集(可能是空子集，也可能是全集)t可用于向第二节点202b传输信号。r个(其中r≤n–t)光纤204(也可能是空子集，也可能是全集)可用于从第二节点202b接收信号。应当理解，在许多实施例中，n＝r+t。然而，应当理解，如果不是所有的光纤都需用于传输，则它们中的一些可不被使用(所谓的暗光纤)是可能的。还应当注意，当提及传输光纤和接收光纤时，这个称谓是基于从被指定为第一节点的节点的角度看，光纤所处于的状态。当第一节点与第二节点通信时，提及的t光纤传输应被理解为，指用于从第一节点到第二节点的单向传输的t个光纤。类似地，r个接收光纤是指用于在第一节点处从第二节点进行单向接收的r个光纤。从第二节点的角度看，t和r则应该对调。

任何一个光纤204可以通过重配置从t个传输光纤的子集移到r个接收光纤的子集中。相同方向上的这种光纤的集合可以用于为高层创建lag或flexethernet束。

以n＝5且附加光纤204-x不可用的示例场景为例。基于来自控制系统220的指令，可以建立原始配置，其中具有t＝3个传输光纤204和r＝2个接收光纤204。更具体地，控制系统220可以通过指示t＝3个第一报文处理设备206a(例如，前三个报文处理设备)将各自的光纤204连接至相应的tx模块208a来建立原始配置。因为这些光纤204现用于从第一节点向第二节点传输数据，所以控制系统220还将为对应报文处理设备206b(例如，前三个交换机)传输指令，以将光纤连接至接收器。控制器还指示第一节点中的r＝2个交换机用于将光纤连接至接收器，并指示第二节点中的对应交换机将光纤连接至发射器。

随后，控制系统220可以将光纤204-1从t个传输光纤的子集移到r个接收光纤的子集中。更具体地，控制系统220可以通过指示第一报文处理设备206-1a和第二报文处理设备206-1b来实现这样的重配置，使得第一rx模块208-1a连接至第二tx模块210-1b。

在上述示例中，将tx带宽与rx带宽的3:2的比率重配置为2:3。这种重配置可在按要求为从第一节点202a到第二节点202b的业务以及从第二节点202b到第一节点202a的业务收集数据后发生。

以n＝4且附加光纤204-x可用的第二示例场景为例。基于来自控制系统220的指令，建立原始配置，其中具有t＝3个传输光纤204和r＝2个接收光纤204。更具体地，一方面，控制系统220通过以下方式建立原始配置：指示两个第一节点报文处理设备206a(包括第一报文处理设备206-1a)，使得两个第一tx模块208a连接至它们各自的光纤204。另一方面，控制系统220通过以下方式建立原始配置：指示两个对应的第二节点报文处理设备206b(包括第二报文处理设备206-1b)，使得两个对应的第二节点报文处理设备206b连接至它们各自的光纤204。结果是两个第一tx模块208a连接至两个第二rx模块210b。控制系统220还可以指示第一分路器/合路器207a和第二分路器/合路器207b，使得来自第一tx模块208-xa的100％的波长通过第二滤波器211b连接至第二rx模块210-xb。控制系统220还指示剩下的r＝2个第一报文处理设备206a和对应的r＝2个第二报文处理设备206b，使得r＝2个第二tx模块208b连接至r＝2个第一rx模块的210a。这样，建立3:2的tx带宽与rx带宽比。

随后，控制系统220可重配置第一节点和第二节点，以建立3.2:2.8的tx带宽与rx带宽比。控制系统220还可以指示第一分路器/合路器207a和第二分路器/合路器207b，使得来自第一tx模块208-xa的20％的波长通过第二滤波器211b连接至第二rx模块210-xb。相应地，控制系统220还可以指示第一分路器/合路器207a和第二分路器/合路器207b，使得来自第二tx模块208-xb的80％的波长通过第一滤波器211a连接至第一rx模块210-xa。值得注意的是，第一分路器/合路器207a可能反射部分来自第二tx模块208-xb的信号。然而，有利的是，到达第二分路器/合路器207b的反射信号很少，如果有的话，能通过第二滤波器211b到达第二rx模块210-xb。类似地，第二分路器/合路器207b可能反射部分来自第一tx模块208-xa的信号。然而，有利的是，到达第一分路器/合路器207a的反射信号很少，如果有的话，能通过第一滤波器211a到达第一rx模块210-xa。

方便地，通过实现本申请的各方面，可将大节点之间的非对称带宽控制到大约一个光纤容量的粒度，而不必在同一光纤上同时进行传输和接收。当使用附加光纤204-x时，可以获得子单光纤粒度。

本申请各个方面允许具有任意数量的连接光纤的配置类似的节点之间的不对称带宽使用。无需在一个或多个光纤上建立双向业务就可以实现一定粒度的不对称带宽。可以通过在一个或多个光纤上补建双向业务来实现更小的粒度。

目前的做法是在两个网络节点之间需要大量带宽时采用多对光纤。在这些已知的配置中，并从节点之一的角度来看，每对光纤中的一个光纤用于传输，另一个光纤用于接收，而不管节点之间的通信的不对称性质。这可被认为是浪费带宽。

本申请各个方面提出允许配置n个光纤(不一定是偶数)，使得n个光纤中的t个光纤只能传输，n个光纤中最多n–t个光纤只能接收。每个光纤的每端的可配置报文处理设备能为光纤选择一个模式，即仅限于tx或仅限于rx。t在0……n范围内的取值决定是高层网络决定，但任何值都是可能的。t值的变化可能会相对较快，以满足不对称需求的变化。

如图2所示，在用于单向业务的n个光纤增加一个或少量用于双向业务的光纤，即，图2的附加光纤204-x是可能的。这样整组光纤可以提供单个波长水平的不对称粒度，来处理双向业务。

假设图2中的每个光纤204支持同一容量，并可以支持100个波长(每个波长支持同一容量)，那么对于五个单向光纤(n＝5)而言，t的取值范围可为0到5，相应的，r的取值范围可为5到0。表示t:n–t包的可用比率括0:5、1:4、2:3、3:2、4:1和5:0。这些比率可以如下以百分比表示：0％、20％、40％、60％、80％和100％。如果五个光纤中的一个光纤与图2的附加光纤204-x一致，两端端接的是分路器/合路器，以允许光纤上的双向业务，则以百分比表示的可用比率包括0-100％(含)范围内的每个整数百分比，假设分路器/合路器可以在小到可用波长数量的十分之一的粒度上运行。

图3示出了操作图2中的控制系统220的方法中的示例步骤。首先，控制系统220可以确定(步骤302)传输带宽与接收带宽的期望比率。可以基于从中央指令设备(未示出)接收到的针对每个方向上业务的预期带宽要求的指示来确定。基于期望比率，控制系统220可以为第一节点202a到第二节点202b的业务选择(步骤304)t个光纤的特定子集。例如，选择(步骤304)时可以考虑每个光纤204所支持的容量。然后，控制系统220可以向第一节点202a和第二节点202b发送(步骤306)模式指令，从而为第一节点202a到第二节点202b的业务流适当地配置端接t个光纤的子集的报文处理设备206a、206b。也就是说，基于从控制系统220接收的指令，某些第一节点报文处理设备206a选择第一模式，从而将相应的第一tx模块208a连接至t个光纤的子集中的相应光纤204。类似地，基于从控制系统220接收的指令，某些第二节点报文处理设备206b选择第二模式，从而将相应的第二rx模块210b连接至t个光纤的子集中的相应光纤204。然后，控制系统220可以向第一节点202a和第二节点202b发送(步骤308)模式指令，从而为第二节点202b到第一节点202a的业务流适当地配置端接r个光纤的另一子集的报文处理设备206a、206b。也就是说，基于从控制系统220接收的指令，某些第一节点报文处理设备206a选择第二模式，从而将相应的第一rx模块210a连接至r个光纤的子集中的相应光纤204。类似地，基于从控制系统220接收的指令，某些第二节点报文处理设备206b选择第一模式，从而将相应的第二tx模块208b连接至r个光纤的子集中的相应光纤204。

可选地，控制系统可以向第一节点202a和第二节点202b发送(步骤310)模式指令，使得第一分路器207a将来自第一tx模块208-xa的多个波长连接至附加光纤204-x，并且使得第二分路器207b通过第二滤波器211b将来自附加光纤204-x的相同的多个波长连接至第二rx模块210-xb。控制系统也可以向第一节点202a和第二节点202b发送(步骤310)模式指令，使得第二分路器207b将来自第二tx模块208-xb的多个不同波长连接至附加光纤204-x，并且使得第一分路器207a通过第一滤波器211a将来自附加光纤204-x的所述相同的多个不同波长连接至第一rx模块210-xa。

本领域技术人员将认识到，诸如节点202a和202b之一的节点可以按不同于图2所示进行配置，却仍然能提供相同的功能。图4示出了一个此类实施例节点的控制平面。所示节点402为通信节点，具有三个网络端口：网络端口1404、网络端口2406和网络端口3408，节点402使用这三个端口与相邻节点通信。应当注意，在不同的实现方式中，网络端口的数量可能不同。网络端口404、406和408可以各自用作入口端口或出口端口。根据其性质，将节点402连接至另一个节点的光纤通常不知道所承载业务的方向。因此，通过允许每个网络端口404、406和408从出口模式变为入口模式，反之亦然，可以实现非对称带宽分配

网络端口404、406和408操作的模式由本地网络处理器410控制。本地网络处理器410接收控制消息412。控制消息412可以由网络控制器(未示出)，如软件定义网络控制器，传输。根据接收到的控制消息412，本地网络处理器410指示网络端口404、406和408中的每一个按入口或出口模式之一进行操作。

控制消息412的受控协调允许以协调方式配置一组光纤链路的任一侧的节点。这允许动态分配两个节点之间可用的带宽。当单个链路在lag中连接在一起时，它允许重新分配lag组中的定向带宽。

网络端口可以具有由报文处理设备连接至光纤的传输和接收端口，如先前所示，或者可以具有其它实现方式中的任何数量，其中其它实现方式包括使用可控滤波器、分路器、抽头和本领域技术人员可理解的其它技术。

本申请的上述实现方式仅仅为示例性的。在不偏离由所附权利要求限定的本申请范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明的具体实现方式做出改变、修改和变化。