一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构的制作方法

本申请涉及计算机通信领域，尤其涉及一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构。
背景技术：
：全光水平扩展全连接数据中心网络架构(scaleoutdatacommunicationnetwork，scaleoutdcn)，通过具备波分复用功能的第一交换机接收源服务器发送的信号时，采用波分复用技术将该信号调制为相应波长的光信号；将调制成功的光信号发送至阵列波导光栅(arraywaveguidegrating，awg)；该阵列波导光栅将能够对所有波长光信号进行合分波处理，将目的服务器合成的波长的光信号发送至该目的服务器连接的第二交换机；第二交换机将接收到的光信号转换为电信号后发送至目的服务器。如图1a所示，全光scaleoutdcn结构，是一种物理上星形连接，光链路上是全互连的网络结构，多个小型交换机通过单模光纤与awg器件星形连接，利用波分复用技术和awg器件的波长旋转功能，实现光路全互连的网络结构，如图1b所示。旋转阵列波导光栅(arraywaveguidegratingrotated，awgr)器件是指按全光scaleoutdcn结构构建的最小网络模块，由一个awgr器件和多个交换机通过单模光纤星形连接组成。awgr模块内不同交换机双归接入方案：为实现服务器间通讯高可用，将服务器的两个业务端口分别接入awgr模块内两台不同的机架交换机(topofrackswitches，tor)的下联端口；如图2a所示，服务器server1和server2间通讯，server1分别接入awgr模块内两台不同的交换机tor1和tor2，server2分别接入两台不同的交换机tor3和tor4，当tor1/tor2或tor3/tor4中任何一台交换机故障时，server1与server2仍可正常通讯，不中断。awgr模块内不同交换机双归接入存在单点故障风险点，当awgr器件是单点故障风险点，故障后系统整体不可用时，服务器server1与server2连接中断。现有方案中，通过网络扩容，提供多个awgr器件，避免单点故障风险点的问题发生，将两个以上的awgr模块通过交换机间跳线互连，如图2b所示。在该方案中，交换机通过多个波长光信号的合波光接入一个awgr器件，组成一个部署点(pointofdeployment，pod)，网络扩容通过增加pod数实现，pod间互连通过对于tor端口直接连接多模光纤跳线实现。因为存在pod组间光纤跳线数量多，当模块数量增多时，pod组间互连光纤数量会急剧增加。技术实现要素：本申请实施例提供了一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，用于解决全连接网络结构扩容组间跳线多的问题，大幅降低组间互连光纤数量，能够实现网络的高可用组网。本申请实施例的第一方面提供了一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，包括：若干个交换机和至少两个旋转阵列波导光栅器件；所述每个旋转阵列波导光栅器件通过互连端口连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件，所述每个旋转阵列波导光栅器件之间两两互连，所述每个旋转阵列波导光栅器件的输入端口数目和输出端口的数目相同，所述互连端口为用于连接所述其他的旋转阵列波导光栅器件的输入端口或输出端口；所述至少两个旋转阵列波导光栅器件的除所述互连端口之外的其他端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，除所述互连端口之外的其他端口的数目与所述若干个交换机的数目相同，所述输入端口用于从连接的交换机获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机。本申请实施例提供了一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，用于解决全连接网络结构扩容组间跳线多的问题，大幅降低组间互连光纤数量，能够实现网络的高可用组网。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第一种实现方式中，所述每个旋转阵列波导光栅器件通过单模光纤连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件。本申请实施例对每个旋转阵列波导光栅器件之间的连接方式进行了限定，增加了本申请实施例的可实现性和完整性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第二种实现方式中，所述每个旋转阵列波导光栅器件通过单模光纤连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件，所述单模光纤可以串接有光功率放大器。本申请实施例对每个旋转阵列波导光栅器件之间的连接方式进行了限定，并提供了光功率放大器，增加了本申请实施例的可实现性和完整性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第三种实现方式中，所述至少两个旋转阵列波导光栅器件至少包括第一旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件，所述第一旋转阵列波导光栅器件和所述第二旋转阵列波导光栅器件通过互连端口连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件的输出端口与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输入端口连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件的输入端口与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输出端口连接，所述互连端口为用于连接所述其他的旋转阵列波导光栅器件的输入端口或输出端口；所述至少两个旋转阵列波导光栅器件的除所述互连端口之外的其他端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述输入端口用于从连接的交换机获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机。本申请实施例对第一旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件之间的连接关系进行了详细说明，增加了本申请实施例的可操作性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第四种实现方式中，所述每个旋转阵列波导光栅器件的输入端口和输出端口的排列顺序相同，所述每个旋转阵列波导光栅器件的互连端口的排列序号相同。本申请实施例对每个旋转阵列波导光栅器件的输入端口和输出端口进行了限定，增加了本申请实施例的实现方式。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第五种实现方式中，所述至少两个旋转阵列波导光栅器件至少包括第一旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件，所述第一旋转阵列波导光栅器件和所述第二旋转阵列波导光栅器件通过互连端口连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件和所述第二旋转阵列波导光栅器件均具有n个输入端口和n个输出端口，所述n为大于或等于2的正整数，所述第一旋转阵列波导光栅器件的输出端口out1(i)与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输入端口in2(i)连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件的输出端口in1(i)与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输入端口out2(i)连接，所述i大于或等于1且小于或等于n；所述第一旋转阵列波导光栅器件剩余(n-1)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述第二旋转阵列波导光栅器件的剩余(n-1)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个。本申请实施例对提供了第一旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件的互连端口的具体连接方式，增加了本申请实施例的可实现性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第六种实现方式中，所述若干个交换机包括与所述第一旋转阵列波导光栅器件的输入端口相连的第一组交换机和与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输出端口相连接的第二组交换机，所述第一组交换机用于向所述第一旋转阵列波导光栅器件发送光信号，所述第二组交换机用于从所述第二旋转阵列波导光栅器件接收所述光信号。本申请实施例对提供了所述若干个交换机分别与第一旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件的具体连接情况，使本申请更具有逻辑性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第七种实现方式中，所述第一旋转阵列波导光栅器件用于从所述第一组交换机获取输入信号并将所述输入信号转化成过渡信号，所述第二旋转阵列波导光栅器件用于接收所述过渡信号，所述第二旋转阵列波导光栅器件用于将所述过渡信号转化成输出信号并发送至所述第二组交换机。本申请实施例对提供了所述若干个交换机之间经过第一旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件实现光信号的传输方式，使本申请在步骤上更完善。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第八种实现方式中，所述网络结构可进行网络扩展，所述至少三个旋转阵列波导光栅器件至少包括第一旋转阵列波导光栅器件、第二旋转阵列波导光栅器件和第三旋转阵列波导光栅器件，所述第一旋转阵列波导光栅器件、所述第二旋转阵列波导光栅器件和所述第三旋转阵列波导光栅器件通过互连端口连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件的输出端口与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输入端口连接，所述第二旋转阵列波导光栅器件的输出端口与所述第三旋转阵列波导光栅器件的输入端口连接，所述第三旋转阵列波导光栅器件的输出端口与所述第一旋转阵列波导光栅器件的输入端口连接，所述互连端口为用于连接其他的旋转阵列波导光栅器件的输入端口或输出端口；所述至少三个旋转阵列波导光栅器件的除所述互连端口之外的其他端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述输入端口用于从连接的交换机获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机。本申请实施例对第一旋转阵列波导光栅器件、第二旋转阵列波导光栅器件和第三旋转阵列波导光栅器件之间的连接关系进行了详细说明，增加了本申请实施例的可操作性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第九种实现方式中，所述每个旋转阵列波导光栅器件的输入端口和输出端口的排列顺序相同，所述每个旋转阵列波导光栅器件的互连端口的排列序号相同。本申请实施例对每个旋转阵列波导光栅器件的输入端口和输出端口进行了限定，增加了本申请实施例的实现方式。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第十种实现方式中，所述至少三个旋转阵列波导光栅器件至少包括第一旋转阵列波导光栅器件、第二旋转阵列波导光栅器件和第三旋转阵列波导光栅器件，所述第一旋转阵列波导光栅器件、所述第二旋转阵列波导光栅器件和所述第三旋转阵列波导光栅器件通过互连端口连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件、所述第二旋转阵列波导光栅器件和所述第三旋转阵列波导光栅器件均具有n个输入端口和n个输出端口，所述n为大于或等于3的正整数，所述第一旋转阵列波导光栅器件的输出端口out1(i)与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输入端口in2(i)连接，所述第二旋转阵列波导光栅器件的输出端口out2(i)与所述第三旋转阵列波导光栅器件的输入端口in3(i)连接，所述第三旋转阵列波导光栅器件的输入端口out3(i)与所述第一旋转阵列波导光栅器件的输出端口in1(i)连接，所述i大于或等于1且小于或等于n；所述第一旋转阵列波导光栅器件剩余(n-2)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述第二旋转阵列波导光栅器件剩余(n-2)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述第三旋转阵列波导光栅器件剩余(n-2)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个。本申请实施例对提供了第一旋转阵列波导光栅器件、第二旋转阵列波导光栅器件和第二旋转阵列波导光栅器件的互连端口的具体连接方式，增加了本申请实施例的可实现性。在一种可能的设计中，在本申请实施例第一方面的第十一种实现方式中，包括：所述若干个交换机中包括若干个交换机组，所述若干个交换机组包括成对的第一交换机和第二交换机，所述第一交换机与所述第二交换机连接的旋转阵列波导光栅器件不同，所述第一交换机和所述第二交换机连接的端口类别不同，所述端口类别包括输入端口和输出端口。本申请实施例对所述若干个交换机进行了限定，增加了本申请实施例的逻辑性。本申请实施例提供的技术方案中，一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，包括：至少两个旋转阵列波导光栅器件和若干个交换机；所述每个旋转阵列波导光栅器件通过互连端口连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件，所述每个旋转阵列波导光栅器件的输入端口数目和输出端口的数目相同，所述互连端口为用于连接所述其他的旋转阵列波导光栅器件的输入端口或输出端口；所述至少两个旋转阵列波导光栅器件的除所述互连端口之外的其他端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述输入端口用于从连接的交换机获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机。本申请实施例提供了一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，用于解决全连接网络结构扩容组间跳线多的问题，大幅降低组间互连光纤数量，能够实现网络的高可用组网。附图说明图1a为全互连的网络结构的星形连接示意图；图1b为全互连的网络结构的等效示意图；图2a为旋转阵列波导光栅器件内不同交换机的双归接入示意图；图2b为现有的旋转阵列波导光栅器件间的跳线连接示意图；图3为本申请中基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构示意图；图4为本申请中基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构另一个示意图；图5为本申请中基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构另一个示意图；图6为本申请中两个旋转阵列波导光栅器件的具体连接关系示意图；图7为本申请中两个旋转阵列波导光栅器件与交换机的连接示意图；图8为本申请中第一旋转阵列波导光栅器件的工作原理示意图；图9为本申请中基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构另一个示意图。具体实施方式本申请实施例提供了一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，用于解决全连接网络结构扩容组间跳线多的问题，大幅降低组间互连光纤数量，能够实现网络的高可用组网。为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例进行描述。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请实施例提供了的一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，下面结合图3对该网络结构进行说明。如图3所示，一种基于旋转阵列波导光栅器件的网络结构，包括：至少两个旋转阵列波导光栅器件301和若干个交换机302；所述每个旋转阵列波导光栅器件301通过互连端口303连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件301，所述每个旋转阵列波导光栅器件301的输入端口数目和输出端口的数目相同，所述互连端口303为用于连接所述其他的旋转阵列波导光栅器件301的输入端口或输出端口；所述至少两个旋转阵列波导光栅器件301的除所述互连端口303之外的其他端口分别连接所述若干个交换机302中的任一个，所述输入端口用于从连接的交换机302获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机302。如图4所示，所述每个旋转阵列波导光栅器件301通过单模光纤304连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件301。可选的，所述每个旋转阵列波导光栅器件301通过单模光纤304连接至少一个其他的旋转阵列波导光栅器件301，所述单模光纤304可以串接有光功率放大器305。可以理解的是，如果光功率不够时，可在单模光纤304上串接光功率放大器305，光功率放大器305只是对单模光纤304上传输的光信号进行放大，不参入信号的变换，端口连接和信号走向不会发生变化。请参阅图5，当该网络结构具有两个旋转阵列波导光栅器件301，即包括第一旋转阵列波导光栅器件3011和第二旋转阵列波导光栅器件3012时，对该网络结构进行详细说明。所述至少两个旋转阵列波导光栅器件301至少包括第一旋转阵列波导光栅器件3011和第二旋转阵列波导光栅器件3012，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输出端口与所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输入端口连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输入端口与所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输出端口连接，所述互连端口303为用于连接所述其他的旋转阵列波导光栅器件的输入端口或输出端口；所述至少两个旋转阵列波导光栅器件301的除所述互连端口303之外的其他端口分别连接所述若干个交换机302中的任一个，所述输入端口用于从连接的交换机3021获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机3022。请参阅图6，第一旋转阵列波导光栅器件3011和第二旋转阵列波导光栅器件3012的具体连接关系如图6所示，本申请实施例中，第一旋转阵列波导光栅器件3011和第二旋转阵列波导光栅器件3012的序号为1的端口作为互连端口。所述至少两个旋转阵列波导光栅器件至少包括第一旋转阵列波导光栅器件3011和第二旋转阵列波导光栅器件3012，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011和所述第二旋转阵列波导光栅器件3012通过互连端口303连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011和所述第二旋转阵列波导光栅器件3012均具有n个输入端口和n个输出端口，所述n为大于或等于2的正整数，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输出端口out1(1)与所述第二旋转阵列波导光栅器件的输入端口in2(1)连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输出端口in1(1)与所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输入端口out2(1)连接；所述第一旋转阵列波导光栅器件剩余(n-1)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个，所述第二旋转阵列波导光栅器件的剩余(n-1)个端口分别连接所述若干个交换机中的任一个。可选的，所述每个旋转阵列波导光栅器件301的输入端口和输出端口的排列顺序相同，所述每个旋转阵列波导光栅器件301的互连端口303的排列序号相同。可选的，所述若干个交换机302包括与所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输入端口相连的第一组交换机和与所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输出端口相连接的第二组交换机，所述第一组交换机用于向所述第一旋转阵列波导光栅器件3011发送光信号，所述第二组交换机用于从所述第二旋转阵列波导光栅器件3012接收所述光信号。举例说明，如图6所示，与in1端口相连的交换机为第一组交换机，与out2端口相连的交换机为第二组交换机。可选的，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011用于从所述第一组交换机获取输入信号并将所述输入信号转化成过渡信号，所述第二旋转阵列波导光栅器件3012用于接收所述过渡信号，所述第二旋转阵列波导光栅器件3012用于将所述过渡信号转化成输出信号并发送至所述第二组交换机。举例说明，如图7所示，通过上述连接关系，第一组交换机s2～sn的上行多路信号通过波分复用器件变换为单模光信号，多路信号被合波到1对光纤上，通过第一旋转阵列波导光栅器件的输入端口in1(2)～in1(n)上传到第一旋转阵列波导光栅器件3011；第一旋转阵列波导光栅器件3011对合波光信号按波长进行信号重组，将需要互连的光信号组合到一起，转发到组间互连端口，图7中为端口out1，期间不进行光转电、电转光的转换过程，需要时可通过光纤放大器直接进行光信号放大。具体光信号组合的原理：第一旋转阵列波导光栅器件的功能就是转置矩阵，如图8所示,交换机光信号经过波分复用转换后成为不同波长光信号λ1～λn汇聚到一根光纤上接入旋转阵列波导光栅器件端口in1，通过第一旋转阵列波导光栅器件变换后在端口out1输出。转置矩阵满足，输入矩阵为in，输出矩阵为out，out＝f(in)＝in'，如下所示：请参阅图9，当该网络结构具有三个旋转阵列波导光栅器件301，即包括第一旋转阵列波导光栅器件3011、第二旋转阵列波导光栅器件3012和第三旋转阵列波导光栅器件3013时，对该网络结构进行详细说明。所述至少三个旋转阵列波导光栅器件301至少包括第一旋转阵列波导光栅器件3011、第二旋转阵列波导光栅器件3012和第三旋转阵列波导光栅器件3013，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011、所述第二旋转阵列波导光栅器件3012和所述第三旋转阵列波导光栅器件3013通过互连端口303连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输出端口与所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输入端口连接，所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输出端口与所述第三旋转阵列波导光栅器件3013的输入端口连接，所述第三旋转阵列波导光栅器件3013的输出端口与所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输入端口连接，所述互连端口303为用于连接其他的旋转阵列波导光栅器件的输入端口或输出端口；所述至少三个旋转阵列波导光栅器件301的除所述互连端口303之外的其他端口分别连接所述若干个交换机302中的任一个，所述输入端口用于从连接的交换机302获取光信号，所述输出端口用于将所述光信号发送至连接的交换机302。举例说明，所述至少三个旋转阵列波导光栅器件301至少包括第一旋转阵列波导光栅器件3011、第二旋转阵列波导光栅器件3012和第三旋转阵列波导光栅器件3013，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011、所述第二旋转阵列波导光栅器件3012和所述第三旋转阵列波导光栅器件3013通过互连端口303连接，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011、所述第二旋转阵列波导光栅器件3012和所述第三旋转阵列波导光栅器件3013均具有n个输入端口和n个输出端口，所述n为大于或等于3的正整数，所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输出端口out1(1)与所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输入端口in2(1)连接，所述第二旋转阵列波导光栅器件3012的输出端口out2(1)与所述第三旋转阵列波导光栅器件3013的输入端口in3(1)连接，所述第三旋转阵列波导光栅器件3013的输入端口out3(1)与所述第一旋转阵列波导光栅器件3011的输出端口in1(1)连接；所述第一旋转阵列波导光栅器件3011剩余(n-2)个端口分别连接所述若干个交换机302中的任一个，所述第二旋转阵列波导光栅器件3012剩余(n-2)个端口分别连接所述若干个交换机302中的任一个，所述第三旋转阵列波导光栅器件3013剩余(n-2)个端口分别连接所述若干个交换机302中的任一个。可选的，所述若干个交换机中包括若干个交换机组，所述若干个交换机组包括成对的第一交换机和第二交换机，所述第一交换机与所述第二交换机连接的旋转阵列波导光栅器件301不同，所述第一交换机和所述第二交换机连接的端口类别不同，所述端口类别包括输入端口和输出端口。举例说明，awgr模块具有n个节点，例如当n＝16，即有16个节点的awgr模块采用现有方案进行扩容，扩容7个模块时，组间互连光纤数量需增加11520对，而本申请的方案中仅增加21对，详细可参见表1。表116节点awgr模块现有方案扩容增加光纤对数本申请扩容增加光纤对数扩容2组：2x161x16＝16对1对扩容5组：5x164x3x2x1x16＝384对4+3+2+1＝10对扩容7组：7x166x5x4x3x2x1x16＝11520对6+5+4+3+2+1＝21对扩容n组：nx16(n<16)(n-1)！x16对n*(n-1)/2对本申请实施例主要解决了全互连网络的扩容问题，通过awgr模块间的光纤直连，在保证网络中交换机间互连总带宽保持不变的前提下，实现了awgr模块网络规模成倍增长，组间连接光纤数量大幅减少。以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12