4输入交换机420中的一者路 由。这些交换机确定包被交换到哪个输入端。
[0071] 随后，光子交换机426、428、424和430交换光子包。这些光子交换机可以是硅光 子空间交换机。交换机控制器418配置光子交换机以路由光子包。
[0072] 经交换的光子包被输出到目的地TOR交换机416。
[0073] 图15图示系统351，即，具有用于通过多个无缓存光子交换机进行光子帧交换的 软件定义网络（SDN)的无存储光学数据面。系统351具有边缘缓存器架构。TOR 359耦合 到接入网络355。TOR 358将包传递到光子交换核心357用于进行交换。
[0074] SDN控制器353用于基于源的路由。SDN控制器353有助于光子包交换的可编程 控制而不需要物理接入光子交换机，从而有助于基于源的路由。SDN控制器353监管网络级 路由。
[0075] 光子交换核心357含有包装器361，所述包装器包装包以产生经包装的光子帧。包 装器361移除包之间的IPG并且串接包，从而在光子帧之间形成间隙。所述间隙可以约等 于经移除的IPG的总和。在光子交换核心357中，节点级路由使用竞争和负载均衡器。
[0076] 此实施例具有介接在电子接入网络与光子核心交换机之间的边缘光子交换设备。 边缘光子交换机可以使用包装器方案来作为光子帧发送包。
[0077] 图16图示用于路由竞争光子包的系统440。光子交换结构442是NX I. 4N光子交 换结构。在另一实例中，光子交换结构442是NX 1.5N光子交换结构。光子交换结构親合 到TOR交换机444,所述TOR交换机以环形或菊花链配置耦合。环容量等于光子交换机中 假定的另外扩大。在一个实例中，环是配备有分路器和放大器的无源环。如果包目的地地 址与节点地址或属于附接到此节点上的网络的地址匹配，那么偏转的包标头可以通过所有 环节点（TOR交换机或TOR群）进行检查并且通过所述节点收集。通过到光子无缓存环的 偏转，包被引导至它们的目的地。所述环具有〇. 4N的容量，其中0. 4指示环的容量，而不是 链路的数目。例如，如果接口是IOOGbps且N = 100,从而导致IOTbps交换机，那么相等的 〇. 4N容量的接口是40个IOOGbps的接口。如果竞争链路是I. 28Tbps链路，那么I. 28Tbps 的三个或四个接口可以用于处理环上的竞争业务。
[0078] 图17图示系统450,即，用于路由光子交换结构中的竞争包光子包的另一系统。在 光子交换结构452,即NXN光子交换结构与TOR交换机454和458之间存在多个接口。光 子交换结构452的N个接口各自具有m条链路。例如，如果每一接口是100G，那么所述接口 由m = 1010G条链路组成。在这种情况下，存在将TOR交换机连接到光子交换机的IOG接 口（1010G接口）。存在将光子交换机连接到TOR交换机的至少I. 4*m*10G接口（1410G接 口）。负载均衡器456均衡TOR交换机454与TOR交换机458之间的负载。负载均衡器456 监视链路的负载以确定TOR交换机或TOR群是否存在过载情况。如果存在过载情况，那么 负载均衡器456进行业务均衡动作以消除或最小化由于无法通过40 %的另外的链路吸收 的竞争而引起的丢包。所述负载均衡器是任选的。
[0079] 图18图示用于通过第二交换机路由竞争光子包以处理另外的业务的系统140。光 子交换结构146,即NXN光子交换结构耦合到TOR交换机142和144。负载均衡器150在 链路之间均衡负载。光子包交换结构146从TOR交换机接收光子包。当所请求的输出端口 不可用时，光子交换结构146将包路由到路由竞争包的交换结构148。在一个实例中，交换 结构148是较小的光子交换机。替代地，交换结构148是电力交换机且可以含有缓存。
[0080] 图19图示用于使用偏转来解决竞争光子包的方法的流程图460。初始地，在步骤 462中，光子交换结构执行负载均衡。当一个或多个链路具有不成比例地高的业务量时，负 载得到均衡使得业务从过度利用的链路转移到未充分利用的链路。负载均衡降低丢弃包的 速率。负载均衡器均衡连接到TOR交换机或TOR群的服务器上的数据存储，因此光子交换 机的输出链路上的业务负载得到均匀分布。在数据存储为在多个位置具有每一信息块的 副本的数据中心中的信息块的条件下，负载均衡的方法涉及从连接到TOR的服务器获取数 据，从而在交换机输出端上产生均衡需求。
[0081] 接下来，在步骤464中，光子交换结构接收对应于待交换的光子包的目的地端口 请求。目的地端口请求可以呈标头形式。在一个实例中，所述标头是经波长编码的。目的 地端口请求指示已请求的光子包交换机的交换结构和输出端口。在一个实例中，目的地端 口请求指示光子包交换机与目的地之间的可用输出链路的选择。在其它实例中，目的地端 口请求请求前往同一目的地的两个、三个、四个或更多个输出端口。输出端口可以按优先级 顺序进行请求。
[0082] 随后，在步骤466中，光子交换结构确定所请求的目的地端口在所请求时间是否 可用。当那时端口用于交换另一光子包时，所述端口不可用。当所请求端口可用时，光子交 换结构前进到步骤474,并且当所请求端口不可用时，光子交换结构前进到步骤478。在另 一实例中，所有所请求目的地端口具有相同优先级。
[0083] 在步骤478中，光子交换结构确定是否考虑另一输出端口。当不存在待考虑的输 出端口时，在步骤476中可以丢弃包。当优先考虑输出端口请求时，在步骤466中光子交换 结构考虑下一个所请求的输出端口。
[0084] 在步骤474中，光子交换机接收待交换的光子包。经由光纤从TOR交换机接收光 子包。
[0085] 接下来，在步骤470中，光子包进行光学交换。在一个实例中，光子包首先通过 2 X 3或2 X 4光子交换机交换以将光子包引导至交换结构，已安排所述交换结构将输入端 连接到所需输出端。随后，光子包通过交换结构交换。光子包交换机是光空间交换机。在 另一实例中，光子包通过大型光子交换机接收。当所请求的输出端口可用时，光子交换机通 过大型光子交换机交换。当所请求的输出端口不可用时，光子包被发送到处理溢流的较小 交换机。光子包随后通过较小交换机交换，所述较小交换机可以是光交换机或电力交换机。 替代地，仅使用一个交换机。
[0086] 最终，在步骤472中，传输经交换的光子包。例如，经交换的光子包沿着光纤传输 到目的地TOR交换机。
[0087] 实施例光子交换结构在不使用光缓存器的情况下异步地偏转光子包。实施例使用 光空间交换机来代替阵列波导光栅（AWG)。可以使用单跳或多跳无缓存光子空间交换机。 在电域中在TOR交换机处执行缓存，而不是在光域中在光子交换结构中执行缓存。
[0088] 图20图示具有电力交换机298和光子交换机306的实施例系统270,其中短包通 过电力交换机298交换且长包通过光子交换机306交换。实施例系统将短包与长包分离。 竞争解决可以应用于系统270的光子交换机。关于其中短包通过电力交换机交换且快速包 通过光子交换机交换的包交换系统的另外的细节在2013年5月24日递交的发明名称为 "用于分流包流的系统和方法（System and Method for Steering Packet Streams)"的第 13/902, 008号美国专利申请案中论述，所述申请案的内容以引入的方式并入本文本中。
[0089] 服务器272和274耦合到TOR交换机280,而服务器276和278耦合到TOR交换机 282。用于TOR交换机280和TOR交换机282的光信号分别通过光至电转换器284和286 转换到电域。
[0090] 处理器288处理包，所述处理器即可以是TOR交换机280和282的一部分的现场 可编程门阵列（FPGA)。传入包通过入节点291和入节点294处理，而传出包通过出节点 292和出节点296处理。在TOR交换机280和282与处理器288之间的链路是10千兆以 太网。在入节点291和入节点294中，长包与短包分离。长包通过解决包竞争而准备用于 光子交换。竞争长包通过在288中的竞争控制来处理。在解决竞争之后，对包进行压缩且 对其进行按位加扰，并且添加光子目的地标签。标签跟随有经加扰媒体接入控制（MAC)帧。 通过对长包进行压缩，存在足够的包间间隙用于插入光子标签，且存在更多的时间用于光 子交换机连接建立且用于在目的地聚合交换机处的接收器同步。包压缩通过升高在输出物 理层上的时钟速率来实现。长包在11. 35Gb/s处超频10%。标签在11. 35Gb/s处是短模 式。关于包压缩的另外的细节由2013年5月24日递交的发明名称为"用于加速和减速包 的系统和方法（System and Method for Accelerating and Decelerating Packets) " 的 第13/901，944号美国专利申请案提供，所述申请案的内容以引入的方式并入本文本中。
[0091] 在出节点292和出节点296中，执行反向操作。接收光子长包和电子短包。对包 进行重新排序且将其作为互联网协议（IP)/以太网包朝向目的地TOR交换机转发。
[0092] 随后通过电至光转换器290、293、295以及297将经处理包从电域转换到光域。短 包被路由到电至光转换器290和295且通过电力交换机298继续进行交换。
[0093] 长包被路由到光子交换机306,即4X4锆钛酸铅镧（PLZT)光子交换机。光子交 换机306的交换时间为约IOns到20ns。光纤分路器301将功率的10%引导至光至电转换 器302。电信号用于通过交换机控制器304控制光子交换机306,所述交换机控制器即基于 FPGA的交换机控制器。光纤延迟线303使信号延迟足够长以使交换机控制器在包到达之前 读取光子标签且设定交换机连接。