一种数据中心网络系统及信号传输系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据中心网络系统及信号传输系统。

背景技术：

数据中心网络是应用于数据中心的网络，其主要由大量的二层接入设备及少量的三层设备组成。参阅图1所示，现有的数据中心网络为分级汇聚的层次型结构，通常包含接入层、汇聚层和核心层三个层次。

参阅图1所示，在分级汇聚的层次型结构中，当服务器1需要向服务器2发送信号时，由于服务器1和服务器2属于不同的接入层设备，因此服务器1对应的接入层设备1需要将所述信号发送至接入层设备1，接入层设备1需要将所述信号发送至汇聚层设备1；由于汇聚层设备1管辖服务器2所属的接入层设备2，因此，汇聚层设备1将所述信号发送至接入层设备2，并由接入层设备2将所述信号发送至服务器2。

由此可见，传统分级汇聚的层次型结构相当于树状结构，每一个服务器发送的信号均要经过汇聚层设备和/或核心层设备进行转发，随着日益增长的信号传输量的需求，会对汇聚层设备和核心层设备的性能要求越来越高，高性能的汇聚层设备和核心层设备将造成组网成本高，以及后续对设备维护困难的问题。

目前，通常采用去除传统数据中心网络中的汇聚层设备和核心层设备等设备方法，解决传统数据中心网络中存在的组网成本高，以及设备维护困难的问题，即将汇聚分级层级架构改造为去中心化的网状架构，使每两台交换机之间均存在物理连接通路，当任意一服务器需要访问另一服务器时，仅通过该任意 一服务器连接的交换机，和另一服务器连接的交换机之间的物理连接通路，即可进行通信。采用该技术方案，虽然解决了信号传输过程中汇聚层设备和核心层设备造成的传输瓶颈问题，达到了去中心化的目的，但是每两个交换机设备之间均需要直连通道的方案，存在布线数量庞大的问题。

由此可见，目前的数据中心网络存在布线数量庞大，维护困难的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种数据中心网络系统及信号传输系统，用以解决传统数据中心网络中存在的布线数量庞大，维护困难的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，提供一种数据中心网络系统，包括一个枢纽设备，至少两个交换机，多个彩光模块，至少两个合波/分波器，以及至少两个服务器，其中：

所述至少两个交换机中的至少一个交换机与至少一个服务器存在通信连接，且每一个交换机的不同输入/输出端口与不同的彩光模块存在通信连接；

与每个交换机的不同输入/输出端口存在通信连接的不同彩光模块均与一个合波/分波器存在通信连接，其中，不同的交换机通过彩光模块与不同的合波/分波器通信连接；

所述至少两个交换机通过所述合波/分波器与所述一个枢纽设备构成星状网络拓扑结构，所述枢纽设备分别通过不同的端口与不同的合波/分波器通信连接；

所述交换机，用于接收至少两路电信号，并针对所述至少两路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第一路电信号的处理方式处理：确定与第一路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，通过所述确定的输入/输出端口将所述第一路电信号输出；其中，所述目的地址用于指示目的服务器，与所述目的地址对应的输入/输出端口是指与所述目的服务器通信连接的目的交换机所对应的输入/输出端口，所述目的服务器为所述至少两个服务器中的一个服 务器，所述目的交换机为与所述目的服务器通信连接的交换机；所述至少两路电信号包括以下任意一种或组合：与本交换机存在通信连接的服务器发送的电信号，以及，来自所述至少两个交换机中其他交换机的电信号；

所述彩光模块，用于接收与自身存在通信连接的所述交换机的输入/输出端口输出的电信号，并将接收的所述电信号转换为特定波长的光信号，其中，与一个交换机的不同输入/输出端口存在通信连接的不同的彩光模块转换的光信号的波长是不同的；

所述合波/分波器，用于接收与自身存在通信连接的多个彩光模块分别发送的多个光信号，并将所述多个光信号波分复用成合路信号；

所述枢纽设备，用于接收所述合波/分波器发送的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号；将所述多个光信号分别发送至与其中的每个光信号的目的交换机对应的端口，并将所述每个光信号从所述对应的端口输出，将从同一端口输出的光信号波分复用为合路信号；

所述合波/分波器，进一步用于接收来自枢纽设备的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号，并将所述多个光信号分别输入与所述光信号的波长对应的彩光模块；

所述彩光模块，进一步用于接收来自所述合波/分波器的光信号，并将所述光信号转换为电信号后输出给与自身存在通信连接的交换机的输入/输出端口；

所述交换机，进一步用于将从彩光模块接收到的电信号转发给所述电信号的目的服务器。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述系统还包括SDN控制器，所述SDN控制器与系统中的每个交换机均存在通信连接：所述交换机，进一步用于接收至少一路电信号，并针对所述至少一路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第二路电信号的处理方式处理：确定与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，在与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口负载过载时，向所述SDN控制器发送负载过载的通知；所述 SDN控制器，用于在接收到交换机发送的所述通知时，在发送所述通知的交换机的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口，并将选择的至少一个输入/输出端口反馈给所述发送所述通知的交换机；所述至少两个交换机中，向所述SDN控制器发送通知的交换机，进一步用于将接收的所述至少一路电信号通过所述SDN控制器反馈的至少一个输入/输出端口输出。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述SDN控制器选择的至少一个输入/输出端口为所述发送所述通知的交换机的输入/输出端口中负载量最小的至少一个输入/输出端口。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述SDN控制器按照负载均衡原则，在发送所述通知的交换机的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口。

采用上述技术方案，通过SDN控制器对数据中心网络系统中的拓扑和丢包状态等进行监控，由SDN控制器根据每一个交换机的各个端口的负载状态对信号进行调度，使每一个交换机的各个端口的负载均衡，避免了部分端口拥塞，信号发送效率低的问题。

结合第一方面，第一方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式中的任一项，在第四种可能的实现方式中，所述多个彩光模块中至少有一个彩光模块位于与自身存在通信连接的交换机的内部。

结合第一方面，第一方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式，第四种可能的实现方式中的任一项，在第五种可能的实现方式中，所述枢纽设备为阵列波导光栅AWG。

采用上述技术方案，通过AWG能够将接收到的不同波长的光信号传输至数据中心网络系统中的每一个交换机，从而在逻辑上实现了全网覆盖；并且，由于AWG为光学器件，光学器件的性能要远远优于电学器件，因此，通过AWG 实现了数据中心网络系统中交换机两两互连的同时，还能够解决现有技术中多层次网络带来的网络设备功耗大，以及维修困难的问题。

结合第一方面，第一方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式，第四种可能实现方式，第五种可能的实现方式中的任一项，在第六种可能的实现方式中，交换机在接收到所述至少两路电信号后，还用于：判断所述至少两路电信号中是否存在传输至与自身存在通信连接的服务器的电信号；若存在，则通过所述电信号的目的地址对应的所述交换机上的输入/输出端口将所述电信号转发至与自身存在通信连接的目的服务器；否则，执行将所述电信号通过所述电信号的目的地址对应的所述交换机上的输入/输出端口将所述电信号发送至与所述输入/输出端口存在通信连接的彩光模块的步骤。

结合第一方面，第一方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式，第四种可能实现方式，第五种可能的实现方式，第六种可能实现的方式中的任一项，在第七种可能的实现方式中，当所述交换机中包含的选路策略中不包含目的地地址对应的输入/输出端口时，所述交换机还用于：根据所述电信号中携带的目的地址，向自身的所有输入/输出端口分别发送广播消息，采用传输控制协议TCP/互联协议IP协议获取反馈响应消息的输入/输出端口，将所述反馈响应消息的输入/输出端口以及所述电信号中携带的目的地址之间的映射关系保存至选路策略中；将所述电信号通过所述反馈响应消息的输入/输出端口发送至与自身存在通信连接的彩光模块。

采用上述技术方案，在交换机的选路策略中不包含电信号中携带的目的地址时，交换机能够通过TCP/IP协议获取该目的地址对应的输入/输出端口，从而保证了电信号的可靠传输，提高了电信号传输的效率。

第二方面，提供一种信号传输系统，包含至少两个星状网络拓扑结构,每个所述星状网络拓扑结构包括一个枢纽设备，至少两个交换机，多个彩光模块，至少两个合波/分波器，以及至少两个服务器，所述至少两个星状网络拓扑结构 内的枢纽设备存在通信连接，

其中，在一个所述星状网络拓扑结构内：所述至少两个交换机中的至少一个交换机与至少一个服务器存在通信连接，且每一个交换机的不同输入/输出端口与不同的彩光模块存在通信连接，与每个交换机的不同输入/输出端口存在通信连接的不同彩光模块均与一个合波/分波器存在通信连接，其中，不同的交换机通过彩光模块与不同的合波/分波器通信连接，所述至少两个交换机通过所述合波/分波器与所述一个枢纽设备构成星状网络拓扑结构，所述枢纽设备分别通过不同的端口与不同的合波/分波器通信连接；

在任意两个所述星状网络拓扑结构之间：其中一个所述星状网络拓扑结构内的所述交换机，用于接收至少两路电信号，并针对所述至少两路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第一路电信号的处理方式处理：确定与第一路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，通过所述确定的输入/输出端口将所述第一路电信号输出；其中，所述目的地址用于指示目的服务器，与所述目的地址对应的输入/输出端口是指与所述目的服务器通信连接的目的交换机所对应的输入/输出端口，所述目的服务器为另一个星状网络拓扑结构内的服务器，所述目的交换机为与所述目的服务器通信连接的交换机；所述至少两路电信号包括以下任意一种或组合：与本交换机存在通信连接的服务器发送的电信号，以及，来自与本交换机属于同一星状网络拓扑结构的所述至少两个交换机中其他交换机发来的电信号，以及来自与本交换机属于不同星状网络拓扑结构的交换机的电信号；

所述彩光模块，用于接收与自身存在通信连接的所述交换机的输入/输出端口输出的电信号，并将接收的所述电信号转换为特定波长的光信号，其中，与一个交换机的不同输入/输出端口存在通信连接的不同的彩光模块转换的光信号的波长是不同的；

所述合波/分波器，用于接收与自身存在通信连接的多个彩光模块分别发送的多个光信号，并将所述多个光信号波分复用成合路信号；

所述枢纽设备，用于接收与所述枢纽设备位于同一星状网络拓扑结构的合波/分波器发送的合路信号，和/或，与所述枢纽设备位于不同星状网络拓扑结构的枢纽设备发送的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号；将所述多个光信号分别发送至与其中的每个光信号的目的交换机对应的端口，并将所述每个光信号从所述对应的端口输出，将从同一端口输出的光信号波分复用为合路信号，其中，得到的所述多个光信号中至少一个光信号的目的交换机位于另一个星状网络拓扑结构，所述目的交换机位于另一个星状网络拓扑结构的光信号通过所述枢纽设备的一个端口输出，并传输至另一个枢纽设备；

所述合波/分波器，进一步用于接收来自与自身存在通信连接的枢纽设备的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号，并将所述多个光信号分别输入与所述光信号的波长对应的彩光模块；

所述彩光模块，进一步用于接收来自与自身存在通信连接的所述合波/分波器的光信号，并将所述光信号转换为电信号后输出给与自身存在通信连接的交换机的输入/输出端口；

所述交换机，进一步用于将从与自身存在通信连接的彩光模块接收到的电信号转发给所述电信号的目的服务器。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述系统还包括软件定义网络SDN控制器，所述SDN控制器与系统中的每个交换机均存在通信连接：所述交换机，进一步用于接收至少一路电信号，并针对所述至少一路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第二路电信号的处理方式处理：确定与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，在与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口负载过载时，向所述SDN控制器发送负载过载的通知；所述SDN控制器，用于在接收到交换机发送的所述通知时，在发送所述通知的交换机的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口，并将选择的至少一个输入/输出端口反馈给所述发送所述通知的交换机；所述至少两 个交换机中，向所述SDN控制器发送通知的交换机，进一步用于将接收的所述至少一路电信号通过所述SDN控制器反馈的至少一个输入/输出端口输出。

结合第二方面，或者第二方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述SDN控制器选择的至少一个输入/输出端口为所述发送所述通知的交换机的输入/输出端口中负载量最小的至少一个输入/输出端口。

结合第二方面，第二方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式中的任一项，在第三种可能的实现方式中，所述SDN控制器按照负载均衡原则，在发送所述通知的交换机的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口。

采用上述技术方案，通过SDN控制器对数据中心网络系统中的拓扑和丢包状态等进行监控，由SDN控制器根据每一个交换机的各个端口的负载状态对信号进行调度，使每一个交换机的各个端口的负载均衡，避免了部分端口拥塞，信号发送效率低的问题。

结合第二方面，第二方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式中的任一项，在第四种可能的实现方式中，所述系统还包括扩展臂交换机，所述枢纽设备通过所述扩展臂交换机与其他至少一个枢纽设备通信连接。

结合第二方面，第二方面第一种可能的实现方式，第二种可能的实现方式，第三种可能的实现方式，第四种可能的实现方式中的任一项，在第五种可能的实现方式中，当所述交换机中包含的选路策略中不包含目的地地址对应的输入/输出端口时，所述交换机还用于：根据所述电信号中携带的目的地址，向自身的所有输入/输出端口分别广播消息，采用传输控制协议TCP/互联协议IP协议获取反馈响应消息的输入/输出端口，将所述反馈响应消息的输入/输出端口以及所述电信号中携带的目的地址之间的映射关系保存至选路策略中；将所述电信号通过所述反馈响应消息的输入/输出端口发送至与自身存在通信连接的彩 光模块。

采用上述技术方案，在交换机的选路策略中不包含电信号中携带的目的地址时，交换机能够通过TCP/IP协议获取该目的地址对应的输入/输出端口，从而保证了电信号的可靠传输，提高了电信号传输的效率。

本发明实施例中，数据中心网络系统采用星状网络拓扑结构，该星状网络拓扑结构以枢纽设备为中心，每一个枢纽设备与至少两个交换机之间存在通信连接，在每一个星状网络拓扑结构中，至少两个交换机中的至少一个交换机与至少一个服务器存在通信连接。采用本发明技术方案，每一个交换机均拥有与自身存在通信连接的枢纽设备，枢纽设备与交换机组成星状网络拓扑结构，相较于网状网络拓扑结构，在星状网络拓扑结构中无须在各个交换机设备之间均建立物理连接通道，各个设备之间布线更少，因而能够有效降低网络布线数量，降低后续网络维护的工作量；并且，相较于目前的三层网络架构中，由源服务器发送至目的服务器的所有信号，均需要通过汇聚层设备和核心层设备进行转发，本发明实施例的数据中心网络系统中源服务器输出的信号依次通过与源服务器存在通信连接的源交换机，枢纽设备，以及与目的服务器存在通信连接的目的交换机，进而到达目的服务器，所有信号仅通过枢纽设备进行转发，相较于三层网络架构，信号转发的层级较少，从而有利于实现数据中心网络系统的网络结构扁平化，减少了核心层设备和汇聚层设备所造成的能耗，有效降低了系统能耗和设备维护成本；此外，在数据中心网络系统中还包括彩光模块，该彩光模块将服务器发送至交换机的电信号转化为光信号，使枢纽设备和彩光模块之间仅传输光信号，由于光信号具备传输可靠性高，传输速度快，以及传输数据量大的优点，因此，本发明实施例的数据中心网络系统能够承载更为庞大的数据量，且提高了信号传输的可靠性和传输效率。

附图说明

图1为现有技术中数据中心网络结构示意图；

图2a为本发明实施例一中数据中心网络系统物理连接结构示意图；

图2b为本发明实施例一中数据中心网络系统逻辑连接结构示意图；

图3为本发明实施例二中在数据中心网络系统中进行信号传输的流程图；

图4为本发明实施例二中交换机结构示意图；

图5为本发明实施例AWG分波示意图；

图6为本发明实施例二中另一种交换机结构示意图；

图7为本发明实施例二中包含扩展臂交换机的数据中心网络系统结构示意图；

图8为本发明实施例三中交换机结构示意图；

图9为本发明实施例三中在数据中心网络系统中进行信号传输的流程图；

图10为本发明实施例六中信号传输系统架构示意图；

图11为本发明实施例六中一个POD的结构示意图；

图12为本发明实施例六中一个ZONE结构示意图；

图13a为本发明实施例六中多个ZONE水平扩展示意图；

图13b为本发明实施例六中多个ZONE垂直扩展示意图。

具体实施方式

为了解决传统数据中心网络中存在的布线数量庞大，维护困难的问题，本发明实施例中，数据中心网络系统采用星状网络拓扑结构，该星状网络拓扑结构以枢纽设备为中心，每一个枢纽设备与至少两个交换机之间存在通信连接，在每一个星状网络拓扑结构中，至少两个交换机中的至少一个交换机与至少一个服务器存在通信连接。采用本发明技术方案，每一个交换机均拥有与自身存在通信连接的枢纽设备，枢纽设备与交换机组成星状网络拓扑结构，相较于网状网络拓扑结构，在星状网络拓扑结构中无须在各个交换机设备之间均建立物理连接通道，各个设备之间布线更少，因而能够有效降低网络布线数量，降低后续网络维护的工作量；并且，相较于目前的三层网络架构中，由源服务器发 送至目的服务器的所有信号，均需要通过汇聚层设备和核心层设备进行转发，本发明实施例的数据中心网络系统中源服务器输出的信号依次通过与源服务器存在通信连接的源交换机，枢纽设备，以及与目的服务器存在通信连接的目的交换机，进而到达目的服务器，所有信号仅通过枢纽设备进行转发，相较于三层网络架构，信号转发的层级较少，从而有利于实现数据中心网络系统的网络结构扁平化，减少了核心层设备和汇聚层设备所造成的能耗，有效降低了系统能耗和设备维护成本；此外，在数据中心网络系统中还包括彩光模块，该彩光模块将服务器发送至交换机的电信号转化为光信号，使枢纽设备和彩光模块之间仅传输光信号，由于光信号具备传输可靠性高，传输速度快，以及传输数据量大的优点，因此，本发明实施例的数据中心网络系统能够承载更为庞大的数据量，且提高了信号传输的可靠性和传输效率。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

实施例一

参阅图2a所示，为本发明实施例中数据中心网络架构示意图，该数据中心网络系统包括枢纽设备20，至少两个交换机21，多个彩光模块22，至少两个合波/分波器23，以及至少两个服务器24，其中：

所述至少两个交换机21中的至少一个交换机与至少一个服务器24存在通信连接，且每一个交换机21的不同输入/输出端口与不同的彩光模块22存在通信连接；

与每个交换机21的不同输入/输出端口存在通信连接的不同彩光模块22均与一个合波/分波器23存在通信连接，其中，不同的交换机21通过彩光模块22与不同的合波/分波器23通信连接；

所述至少两个交换机21通过所述合波/分波器23与所述一个枢纽设备20构成星状网络拓扑结构，所述枢纽设备20分别通过不同的端口与不同的合波/分波器23通信连接；

所述交换机21，用于接收至少两路电信号，并针对所述至少两路电信号中 的每一路电信号分别按照下述针对第一路电信号的处理方式处理：确定与第一路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，通过所述确定的输入/输出端口将所述第一路电信号输出；其中，所述目的地址用于指示目的服务器，与所述目的地址对应的输入/输出端口是指与所述目的服务器通信连接的目的交换机所对应的输入/输出端口，所述目的服务器为所述至少两个服务器24中的一个服务器，所述目的交换机为与所述目的服务器通信连接的交换机；所述至少两路电信号包括以下任意一种或组合：与本交换机存在通信连接的服务器24发送的电信号，以及，来自所述至少两个交换机21中其他交换机的电信号；

所述彩光模块22，用于接收与自身存在通信连接的所述交换机21的输入/输出端口输出的电信号，并将接收的所述电信号转换为特定波长的光信号，其中，与一个交换机21的不同输入/输出端口存在通信连接的不同的彩光模块22转换的光信号的波长是不同的；

所述合波/分波器23，用于接收与自身存在通信连接的多个彩光模块22分别发送的多个光信号，并将所述多个光信号波分复用成合路信号；

所述枢纽设备20，用于接收所述合波/分波器23发送的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号；将所述多个光信号分别发送至与其中的每个光信号的目的交换机对应的端口，并将所述每个光信号从所述对应的端口输出，将从同一端口输出的光信号波分复用为合路信号；

所述合波/分波器23，进一步用于接收来自枢纽设备20的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号，并将所述多个光信号分别输入与所述光信号的波长对应的彩光模块22；

所述彩光模块22，进一步用于接收来自所述合波/分波器23的光信号，并将所述光信号转换为电信号后输出给与自身存在通信连接的交换机21的输入/输出端口；

所述交换机21，进一步用于将从彩光模块22接收到的电信号转发给所述电信号的目的服务器。

进一步的，所述数据中心网络系统还包括软件定义网络(Software Defined Network，简称SDN)控制器25，所述SDN控制器25与系统中的每个交换机21均存在通信连接：

所述交换机21，进一步用于接收至少一路电信号，并针对所述至少一路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第二路电信号的处理方式处理：确定与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，在与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口负载过载时，向所述SDN控制器25发送负载过载的通知；

所述SDN控制器25，用于在接收到交换机21发送的所述通知时，在发送所述通知的交换机21的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口，并将选择的至少一个输入/输出端口反馈给所述发送所述通知的交换机21；

所述至少两个交换机21中，向所述SDN控制器25发送通知的交换机，进一步用于将接收的所述至少一路电信号通过所述SDN控制器反馈的至少一个输入/输出端口输出。

可选的，所述SDN控制器25选择的至少一个输入/输出端口为所述发送所述通知的交换机21的输入/输出端口中负载量最小的至少一个输入/输出端口。

可选的，所述SDN控制器25按照负载均衡原则，在发送所述通知的交换机的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口。

采用上述技术方案，通过SDN控制器对数据中心网络系统中的拓扑和丢包状态等进行监控，由SDN控制器根据每一个交换机的各个端口的负载状态对信号进行调度，使每一个交换机的各个端口的负载均衡，避免了部分端口拥塞，信号发送效率低的问题。

可选的，所述多个彩光模块22中至少有一个彩光模块位于与自身存在通信连接的交换机21的内部。

可选的，所述合波/分波器23位于与自身存在通信连接的交换机21的内部。

可选的，所述服务器24与所述交换机21之间通过无线方式建立通信连接，或者，所述服务器24与所述交换机21之间通过有线电缆方式建立通信连接；所述交换机21与所述彩光模块22之间通过无线方式建立通信连接，或者，所述交换机21与所述彩光模块22之间通过有线电缆方式建立通信连接；所述彩光模块22与所述合波/分波器23之间通过无线方式建立通信连接，或者，所述彩光模块22与所述合波/分波器23之间通过光纤建立通信连接；所述合波/分波器23与枢纽设备20之间通过无线方式建立通信连接，或者，所述合波/分波器23与枢纽设备20之间通过一根光纤建立通信连接。

可选的，所述枢纽设备20为阵列波导光栅(Array Waveguide Grating，简称AWG)。

所述枢纽设备为AWG时，基于所述AWG的光学分波特性，本发明实施例的数据中心网络系统能够构成参阅图2b所示的逻辑连接结构示意图，该数据中心网络系统在逻辑上能够实现网状连接。

实施例二

基于所述实施例一描述的数据中心网络系统，为了便于描述，以下以数据中心网络系统包括源服务器，源交换机，枢纽设备，目的交换机，以及目的服务器，所述源服务器与多个彩光模块存在通信连接，所有彩光模块均与一个合波/分波器(以下称为源合波/分波器)存在通信连接，所述目的服务器也与多个彩光模块存在通信连接，所有彩光模块均与一个合波/分波器(以下称为目的合波/分波器)存在通信连接，且源服务器与源交换机存在通信连接，目的服务器与目的交换机存在通信连接，与源合波/分波器和目的合波/分波器均通过一根光纤接入所述枢纽设备为例，详细描述本发明实施例中多路信号传输过程。

其中，源服务器和目的服务器为相对概念，即生成信号的服务器即为源服务器，接收该信号的服务器即为目的服务器，任何一个服务器既可以为源服务 器，也可以为目的服务器，例如，服务器A向服务器B发送信号a，则在信号a的传输过程中，服务器A即为源服务器，服务器B即为目的服务器；又如，服务器A接收服务器B发送的信号b，则在信号b的传输过程中，服务器A即为目的服务器，服务器B即为源服务器。

参阅图3所示，本发明实施例的数据中心网络系统中信号传输流程，包括：

步骤300：源交换机接收至少两路电信号，并针对所述至少两路信号中的每一路电信号分别按照下述针对第一路电信号的处理方式处理：确定与第一路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，通过所述确定的输入/输出端口将所述第一路电信号输出。

参阅图4所示，为本发明实施例中交换机结构示意图。源交换机一端包含多个下行端口，每个下行端口均连接不同的源服务器，另一端包含多个输入/输出端口，每个输入/输出端口均连接不同的彩光模块。

本发明实施例中，所述源交换机接收的至少两路电信号包含以下多种情况的任意一种或者组合：与本源交换机存在通信连接的源服务器发送的电信号，以及，来自其他交换机的电信号。

其中，与源交换机存在通信连接的源服务器发送的至少两路电信号，包括：源服务器的数量为一个，源服务器根据业务需求，生成发送至至少两个目的服务器的至少两路电信号；例如，源服务器生成两路电信号，分别为电信号1，和电信号2，电信号1对应的目的服务器为服务器1，电信号2对应的目的服务器为服务器2，电信号1和电信号2对应的目的服务器不同，源交换机接收所述源服务器发送的信号1和信号2。与源交换机存在通信连接的源服务器发送的至少两路电信号，还包括：源服务器的数量为多个，每个源服务器根据业务需求，分别生成发送至目的服务器的至少两路电信号；例如，源服务器A生成电信号1，源服务器B生成电信号2，而电信号1和电信号2对应的目的服务器可以相同，也可以不同，源交换机接收信号1和信号2。

可选的，源服务器发送出的信号可以为光信号，也可以为电信号。若所述 源服务器发送出的信号为光信号，则由于交换机不具备处理光信号的能力，因此，在源服务器和源交换机之间，或者在所述源交换机内部，还需要设置光电转换装置，所述光电转换装置分别与所述源服务器和所述源交换机之间存在通信连接，用于将所述源服务器发送的光信号转换为电信号，并将转换后得到的电信号发送至所述源交换机。

其中，所述源交换机为机架交换机(Top of Rack，简称TOR)，且所述第一交换机为具备三层功能的以太网交换机；所述源交换机的下行端口可以通过SFP+/XFP 10GE光电转换端口实现，所述10GE光电转换端口中包含一个10GE LAN光模块，所述10GE LAN光模块输出的是850纳米的多模光信号；所述源交换机的输入/输出端口可以包含10GE LAN光模块或者10GE LAN电模块。

此外，所述源交换机的输入/输出端口的数量与具体应用场景中数据中心网络系统中交换机的数量以及互联带宽相关，即当数据中心网络系统中交换机的数量越多，所述输入/输出端口数目越大，所述互联带宽越大，所述输入/输出端口数目越大；例如，数据中心网络系统存在N台TOR和M台扩展臂交换机，任意两台TOR之间部署n个10G链路，TOR与扩展臂交换机之间部署m个10G链路，则每个TOR的输入/输出端口数目为：n(N-1)+mM；如共24台TOR，3个扩展臂交换机，任意TOR与其他TOR之间，以及任意TOR与扩展臂交换机之间均采用一条10G链路互联，则输入/输出端口数目为26(1*(24-1)+1*3＝26)个。

可选的，所述源交换机中包含选路策略，所述选路策略中包含输入/输出端口与目的地址段之间的映射关系，当源交换机接收到源服务器发送的电信号时，即获取所述电信号中携带的目的地址，从所述选路策略中选取与所述获取的目的地址段存在映射关系的输入/输出端口，将所述电信号发送至所述选取的输入/输出端口即可。其中，所述选路策略为创建数据中心网络系统时，根据网络部署预先配置得到。

可选的，参阅图4所示，所述源交换机内部可以包含光路选择控制器，由 所述光路选择控制器将接收到的电信号根据选路策略，输出至自身所有输入/输出端口中，与电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口。

进一步的，源交换机在接收到所述至少两路电信号后，还需要判断所述至少两路电信号中是否存在传输至与自身存在通信连接的服务器的电信号；若存在，则直接通过所述源交换机上与所述电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口将所述电信号转发至与自身存在通信连接的目的服务器；否则，执行将所述电信号通过根据所述选路策略选取的输入/输出端口将所述电信号发送至与所述选取的输入/输出端口存在通信连接的彩光模块的步骤。

进一步的，当所述源交换机中包含的选路策略中不包含目的地地址对应的输入/输出端口时，所述源交换机根据所述电信号中携带的目的地址，向所有输入/输出端口分别发送广播消息，采用传输控制协议(Transmission Control Protocol，简称TCP)/互联协议(Internet Protocol，简称IP)协议获取反馈响应消息的输入/输出端口，将所述反馈响应消息的输入/输出端口以及所述电信号中携带的目的地址之间的映射关系保存至选路策略中；同时所述源交换机将所述电信号通过所述反馈响应消息的输入/输出端口发送至与自身存在通信连接的彩光模块。

采用上述技术方案，在源服务器包含的选路策略中不包含电信号中携带的目的地址时，源服务器能够通过TCP/IP协议获取该目的地址对应的输入/输出端口，从而保证了电信号的可靠传输，提高了电信号传输的效率。

步骤310：与所述源交换机存在通信连接的彩光模块接收所述源交换机发送的信号，将接收的所述电信号转换为特定波长的光信号输出至源合波/分波器。

本发明实施例中，参阅图4所示，所述源交换机的每一个输入/输出端口分别连接一个彩光模块，每一个彩光模块分别能够将接收到的电信号转换为不同波长的光信号。其中，每一个彩光模块所能处理的光信号的波长为创建数据中心网络系统时，根据网络部署预先配置得到。

可选的，所述彩光模块为10GE彩光模块，所述10GE彩光模块彩光模块输出的是1310纳米或1550纳米的单模光信号。

采用上述技术方案，源交换机将接收到的包含不同目的地址的电信号分别发送至不同的输入/输出端口，由于每一个输入/输出端口所连接的彩光模块所能处理的光信号的波长不同，从而将多路电信号转换为不同波长的光信号，通过波长区分不同的电信号，也便于后续枢纽设备根据所述光信号的波长，识别所述光信号发送至的目的交换机。

步骤320：源合波/分波器将接收到的各路光信号波分复用为合路信号，并将所述合路信号发送至枢纽设备。

本发明实施例中，源合波/分波器具备波分复用功能，以及解波分复用功能，源合波/分波器能够接收与自身存在通信连接的所有彩光模块生成的光信号，并将接收到的各个光信号物理上合为一路合路信号，输出至彩光口；其中，所述合路信号中包含所述各个彩光模块发送的各个波长的光信号；所述源合波/分波器将所述合路信号通过所述源合波/分波器与所述枢纽设备之间的一根光纤传输至所述枢纽设备。

采用上述技术方案，将交换机发送的多路电信号转换为光信号，并将转换后得到的光信号通过一根光纤传输至枢纽设备，从而保证了交换机所传输电信号的可靠性，且由于光纤具备容量大的特点，仅通过一根光纤，即可满足交换机和枢纽设备之间信号的传输量，因此，相较于采用电缆传输信号，通过光纤传输电信号，能够有效减少数据中心网络系统的布线量。

步骤330：所述枢纽设备接收源合波/分波器发送的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号；将所述多个光信号分别发送至与其中的每个光信号的目的交换机对应的端口，并将所述每个光信号从所述对应的端口输出，将从同一端口输出的光信号波分复用为合路信号。

本发明实施例中，所述枢纽设备通过自身的一个端口接收源合波/分波器通过彩光口发送的合路信号，由于所述枢纽设备的每一个端口均包含一个预先设 立的映射关系，该映射关系中包含各个波长和端口的对应关系，所述枢纽设备中每一个端口所包含的映射关系不同，该映射关系为创建数据中心网络系统时，根据网络部署预先配置得到；枢纽设备将所述合路信号进行解复用，得到多个光信号；针对每一个光信号，所述枢纽设备均执行如下操作：根据该光信号的波长，查找该端口所包含的映射关系，从所述映射关系中查找该光信号的波长对应的端口，并将所述光信号传输至所述查找到的端口；通过所述查找到的端口，将该光信号发送出去；当所述查找到的端口处包含多个光信号时，所述枢纽设备先将所述查找到的端口处包含的所有光信号进行波分复用，生成一路合路信号，再将所述合路信号发送出去。

参阅图5所示，为当所述枢纽设备为AWG时，所述AWG根据不同光信号的波长，为各个光信号查找对应的端口的结构示意图。针对源交换机发送的多个波长的光信号，所述AWG将该源交换机输入的所有光信号的波长作为一个输入矩阵(行数为1，列数为N，矩阵中的每一个元素即为一个光信号的波长)。

参阅图5所示，针对所述AWG的a1端口，所述a1端口接收到多个光信号后，该端口处的光信号经所述AWG分波处理后，生成所述输入矩阵的转置矩阵(行数为N，列数为1，转置矩阵中的每一个元素即为一个光信号的波长)，该转置矩阵即为端口a1的输出矩阵，输出矩阵中的每一个元素分别对应一个端口(b1至bn)；针对所述AWG的a2端口，所述a2端口接收到多个光信号后，该端口处的光信号经过所述AWG分波处理后，生成所述输入矩阵的转置矩阵，并将所述转置矩阵中的元素循环向下移动一位，生成输出矩阵，输出矩阵中的每一个元素分别对应一个端口(b1至bn)；以此类推，AWG针对所述AWG的an个端口，所述an端口接收到多个光信号后，将该端口处的光信号经所述AWG分波处理后，生成所述输入矩阵的转置矩阵，并将所述转置矩阵中的元素循环向下移动(n-1)位，生成输出矩阵，输出矩阵中的每一个元素分别对应一个端口(b1至bn)。其中，所述端口a1至an，b1至bn可以为接 收交换机发送的光信号的输入端口，也可以为向交换机发送光信号的输出端口。

采用上述技术方案，通过AWG能够将接收到的不同波长的光信号传输至数据中心网络系统中的每一个交换机，从而在逻辑上实现了全网覆盖；并且，由于AWG为光学器件，光学器件的性能要远远优于电学器件，因此，通过AWG实现了数据中心网络系统中交换机的两两互连同时，还能够解决了现有技术中多层次网络带来的网络设备功耗大，以及维修困难的问题。

步骤340：目的合波/分波器接收所述枢纽设备的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号，并将所述多个光信号分别输入与所述光信号的波长对应的彩光模块。

本发明实施例中，目的合波/分波器通过自身与枢纽设备之间的一根光纤，接收枢纽设备发送的合路信号，并将所述合路信号进行解复用处理，得到多个光信号；所述目的合波/分波器针对得到的每一个光信号，分别执行如下操作：所述目的合波/分波器中包含波长和彩光模块的映射关系；所述目的合波/分波器从自身保存的映射关系中查找与该光信号的波长存在映射关系的彩光模块，并将该光信号发送至所述查找到的彩光模块。

采用上述技术方案，合波/分波器通过一根光纤接收枢纽设备发送的包含多个信号的合路信号，相较于采用电缆传输信号，通过光纤传输电信号，能够有效减少数据中心网络系统的布线量。

可选的，所述目的合波/分波器可以向多个彩光模块同时发送光信号。例如，目的合波/分波器对合路信号解复用后，得到信号1，信号2和信号3，信号1的波长为波长1，信号2的波长为波长2，信号3的波长为波长3；则目的合波/分波器根据自身中保存的映射关系，确定波长1对应的彩光模块为彩光模块2，波长2对应的彩光模块为彩光模块3，波长3对应的彩光模块为彩光模块1，基于此，目的合波/分波器将信号1发送至彩光模块2，将信号2发送至彩光模块3，将信号3发送至彩光模块1。

步骤350：与所述目的合波/分波器存在通信连接的彩光模块将所述目的合波/分波器发送的光信号转换为电信号后输出给与自身存在通信连接的目的交换机的输入/输出端口。

本发明实施例中，与所述目的合波/分波器存在通信连接的每一个彩光模块接收到所述目的合波/分波器发送的光信号后，均执行如下操作：将所述光信号转换为电信号，并将所述电信号传输至与该彩光模块存在通信连接的目的交换机的输入/输出端口。

可选的，所述彩光模块为10GE彩光模块，所述10GE彩光模块彩光模块输出的是1310纳米或1550纳米的单模光信号。

步骤360：所述目的交换机获取接收到的电信号中携带的目的地址，并将所述电信号发送至所述目的地址所指示的目的交换机。

本发明实施例中，参阅图4所示，目的交换机一端包含多个下行端口，每个下行端口均连接不同的目的服务器，另一端包含多个输入/输出端口，每个输入/输出端口均连接不同的彩光模块。

由于所述电信号中携带有目的地址，因此，目的交换机从输入/输出端口接收到彩光模块发送的电信号后，能够根据每一路电信号中携带的目的地址，确定连接所述目的地址所指示的目的服务器的下行端口；所述目的交换机通过所述确定的下行端口，将所述电信号传输至相应目的服务器。

可选的，目的服务器可接收的信号为光信号，也可以为电信号。若所述目的服务器接收的信号为光信号，则由于传统的交换机不具备处理光信号的能力，因此，在目的服务器和目的交换机之间，或者在所述目的交换机内部，还需要设置光电转换装置，所述光电转换装置分别与所述目的服务器和所述目的交换机之间存在通信连接，用于将所述目的交换机发送的电信号转换为光信号，并将转换后得到的光信号发送至所述目的服务器。其中，所述目的交换机的下行端口与所述源交换机的下行端口相同，所述目的交换机的输入/输出端口数目确定方法和所述源交换机的输入输出端口数目确定方法相同，所述目的交 换机的内部结构与所述源交换机的内部结构也相同，在此不再赘述。

在具体的应用场景中，参阅图4所示，源交换机为传统以太网交换机，源服务器通过传统以太网技术接入源交换机；源交换机根据自身保存的的选路策略完成24路输入到26路输出的电交叉变换，其中，该源交换机包含24路下行端口连接源服务器，以及26路输入/输出端口连接彩光模块，输入/输出端口相较于所述源交换机连接源服务器的端口所多出的端口可以连接扩展臂交换机；26路输入/输出端口输出的电信号通过彩光光模块完成电信号到光信号的转换，通过合波/分波器完成光信号波长的调制过程，以及将波长调制后得到的合路信号汇聚到源合波/分波器复用至一根光纤上输出至枢纽设备的一端口；相对的，在目的合波/分波器接收到枢纽设备发送的合路信号(该合路信号包含多个波长的光信号)，该合路信号通过目的合波/分波器对所述合路信号进行解复用，生成不同波长的光信号，并根据每个光信号的波长，分别将每个光信号输出至能够处理该波长的光信号的彩光模块，通过不同的彩光模块将所述光信号转换为电信号，输出至目的交换机，目的交换机根据电信号中携带的目的地址，将所述电信号传输至相应的目的服务器。

在另一个应用场景中，参阅图6所示，源交换机和目的交换机均为传统以太网交换机，源服务器通过传统以太网技术接入源交换机；源交换机根据自身保存的的选路策略完成64路输入到64路输出的电交叉变换，其中，该源交换机包含64路下行端口连接源服务器，以及64路输入/输出端口连接彩光模块；该种应用场景下，信号传输过程与图4所示的应用场景类似，在此不再赘述。

本发明实施例中，以一个枢纽设备为中心的星状网络拓扑结构构成一个CELL，CELL可与实际业务中的一个业务分区、一个交付单元或者一个系统集群等概念对应。在实际应用场景中，网络系统中可以包含多个CELL，每个CELL之间通过扩展臂交换机相连接。因此，参阅图7所示，本发明实施例中的CELL中还包含扩展臂交换机，用于连接本CELL和其他CELL，扩展臂交换机的形态与TOR一致，但是扩展臂交换机无上下行端口的区分，所有端口均用于不 同CELL之间的互联。

可选的，参阅图7所示，数据中心网络系统包含24台TOR和3个扩展臂交换机，为每一个TOR和扩展臂交换机都配置相应的波长；每个TOR通过27个波长与另外23台TOR以及3台扩展臂交换机构成网络层连接，每个波长承载10GB的带宽；在链路层，每个TOR中的23个输入/输出端口与其他TOR互联，3个输入/输出端口与扩展臂交换机互联；且在链路层，每个TOR的下行端口为24个10GE端口，每个TOR均接入24台服务器，即每台服务器均连接TOR的一个10GE下行端口；并且，在链路层每个扩展臂交换机包含共52个10GE端口，其中26个端口连接本CELL，其余26个端口与其他相邻CELL互联。

采用本发明实施例技术方案，无须对现有的以太网交换机进行改造，直接在以太网交换机和枢纽设备之间添加合波/分波器和彩光模块即可，降低了设备改造成本；并且，通过合波/分波器将多个波长的光信号通过一根光纤传输，大幅减少数据中心网络系统中的布线数量，降低了数据中心网络系统运维难度；此外，当枢纽设备为AWG时，组成数据中心网络系统的AWG、交换机和服务器均为小型网络设备，通过连接小型网络设备，形成对等、分散、无差异的众多小设备间的互连，构建数据中心网络系统的中各个交换机之间的全连接，无须使用核心层设备和汇聚层设备，降低了数据中心网络的构建成本以及维护成本。

实施例三

基于所述实施例一描述的数据中心网络系统，为了便于描述，以下以数据中心网络包括源服务器，源交换机，枢纽设备，目的交换机，以及目的服务器，参阅图8所示，所述源服务器中包含多个彩光模块以及一个源合波/分波器，所有彩光模块均与所述源合波/分波器存在通信连接，所述目的服务器也包含多个彩光模块存在通信连接以及一个目的合波/分波器，所有彩光模块均与所述目的 合波/分波器存在通信连接，且源服务器与源交换机存在通信连接，目的服务器与目的交换机存在通信连接，与源交换机中的源合波/分波器和目的交换机中的合波/分波器均通过一根光纤接入所述枢纽设备为例，详细描述本发明实施例中多路信号传输过程。

其中，源服务器和目的服务器为相对概念，即生成信号的服务器即为源服务器，接收该信号的服务器即为目的服务器，任何一个服务器既可以为源服务器，也可以为目的服务器。

参阅图9所示，本发明实施例的数据中心网络系统中信号传输流程，包括：

步骤900：源交换机接收至少两路电信号，并针对所述至少两路信号中的每一路电信号分别按照下述针对第一路电信号的处理方式处理：确定与第一路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，通过所述确定的输入/输出端口将所述第一路电信号输出；由所述源交换机中的彩光模块将所述源交换机接收到的电信号转换为特定波长的光信号；由所述源交换机中的所述源合波/分波器，将所述彩光模块转换得到的光信号波分复用为合路信号，并将所述合路信号发送至枢纽设备。

参阅图8所示，为本发明实施例中交换机结构示意图。源交换机一端包含多个下行端口，每个下行端口均连接不同的源服务器，源交换机中还包含多个输入/输出端口，每个输入/输出端口均连接不同的彩光模块。

本发明实施例中，所述源交换机接收的至少两路电信号包含多种情况的任意一种或者组合：与本源交换机存在通信连接的源服务器发送的电信号，以及，来自其他交换机的电信号。

其中，与源交换机存在通信连接的源服务器发送的至少两路电信号，包括：源服务器的数量为一个，源服务器根据业务需求，生成发送至至少两个目的服务器的至少两路电信号；或者，源服务器的数量为多个，每个源服务器根据业务需求，分别生成发送至目的服务器的至少两路电信号。

可选的，源服务器发送出的信号可以为光信号，也可以为电信号。若所述 源服务器发送出的信号为光信号，则由于交换机不具备处理光信号的能力，因此，在源服务器和源交换机之间，或者在所述源交换机内部，还需要设置光电转换装置，所述光电转换装置分别与所述源服务器和所述源交换机之间存在通信连接，用于将所述源服务器发送的光信号转换为电信号，并将转换后得到的电信号发送至所述源交换机。

可选的，所述源交换机的内部结构，下行端口形态，以及输入/输出端口的数量确定方法，均与实施例二中的源交换机相同，在此不再赘述。

可选的，所述源交换机内部包含选路策略，所述源交换机根据所述选路策略，获取所述电信号对应的输入/输出端口，其具体过程与实施例二中的源交换机确定电信号对应的输入/输出端口的方式相同，在此不再赘述。

进一步的，当所述源交换机中包含的选路策略中不包含目的地地址对应的输入/输出端口时，所述源交换机获取所述电信号对应的输入/输出端口的方式与实施例二种源交换机在选路策略中不包含目的地地址对应的输入/输出端口场景下，获取所述电信号对应的输入/输出端口的方式相同，在此不再赘述。

可选的，参阅图8所示，所述源交换机内部可以包含光路选择控制器，用于将接收到的电信号根据选路策略，输出至自身相应的输入/输出端口。

进一步的，源交换机在接收到所述至少两路电信号后，还需要判断所述至少两路电信号中是否存在传输至与自身存在通信连接的服务器的电信号，其处理过程与实施例二中的源交换机处理电信号的方式相同，在此不再赘述。

进一步的，所述源交换机中的每一个彩光模块分别能够将接收到的电信号转换为不同波长的光信号。其中，每一个彩光模块所能处理的光信号的波长为创建数据中心网络系统时，根据网络部署预先配置得到。

可选的，所述彩光模块为10GE彩光模块，所述10GE彩光模块彩光模块输出的是1310纳米或1550纳米的单模光信号。

本发明实施例中，源合波/分波器的功能，以及处理光信号的方式与实施例二中源合波/分波器处理光信号的方式相同，在此不再赘述。

步骤910：所述枢纽设备接收源合波/分波器发送的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号；将所述多个光信号分别发送至与其中的每个光信号的目的交换机对应的端口，并将所述每个光信号从所述对应的端口输出，将从同一端口输出的光信号波分复用为合路信号。

本发明实施例中，所述枢纽设备接收合路信号，对合路信号的处理方式，以及合路信号的输出方式，均与实施例二中，枢纽设备传输合路信号的方式相同，在此不再赘述。

步骤920：所述目的交换机中的目的合波/分波器接收所述枢纽设备的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号，并将所述多个光信号分别输入与所述光信号的波长对应的所述目的交换机中的彩光模块；由所述目的交换机中的彩光模块将所述目的合波/分波器发送的光信号转换为电信号后输出给与自身存在通信连接的目的交换机的输入/输出端口；所述目的交换机获取接收到的电信号中携带的目的地址，并将所述电信号发送至所述目的地址所指示的目的交换机。

本发明实施例中，目的合波/分波器通过自身与枢纽设备之间的一根光纤，接收枢纽设备发送的合路信号，并将所述合路信号进行解复用处理，得到多个光信号；所述目的合波/分波器针对得到的每一个光信号，分别执行如下操作：所述目的合波/分波器中包含波长和彩光模块的映射关系；所述目的合波/分波器从自身保存的映射关系中查找与该光信号的波长存在映射关系的彩光模块，并将该光信号发送至所述查找到的彩光模块。

可选的，所述彩光模块为10GE彩光模块，所述10GE彩光模块彩光模块输出的是1310纳米或1550纳米的单模光信号。

本发明实施例中，参阅图8所示，所述目的交换机的结构及功能和所述源交换机的结构及功能相同，在此不再赘述。

在具体的应用场景中，参阅图8所示，源交换机和目的交换机均为传统以太网交换机，源服务器通过传统以太网技术接入源交换机；源交换机根据自身 保存的的选路策略完成24路输入到26路输出的电交叉变换，其中，该源交换机包含24路下行端口连接源服务器，以及26路输入/输出端口连接彩光模块，输入/输出端口相较于所述源交换机连接源服务器的端口所多出的端口可以连接扩展臂交换机。

可选的，当所述源交换机和目的交换机为TOR时，任意两台TOR之间可以存在一个10G的直连链路；TOR与扩展臂交换机，以及扩展臂交换机与扩展臂交换机之间可存在多条10G链路；此外，TOR中连接枢纽设备的端口在介质访问控制层(Media Access Control，简称MAC)呈现为一个10GE端口，对应一条交换机之间的10G互联链路；在光层，所述10GE端口将被交叉映射到一个波长为λ_i、速率为10G的光路上；并且，TOR中连接枢纽设备的端口和扩展臂交换机的端口为波分复用的端口，该端口中承载N个波长分别为λ₁λ₂λ₃…λ_N的光信号，每个波长对应一条交换机之间的10G链路。

在另一个应用场景中，源交换机和目的交换机均为传统以太网交换机，源服务器通过传统以太网技术接入源交换机；源交换机根据自身保存的的选路策略完成64路输入到64路输出的电交叉变换，其中，该源交换机包含64路下行端口连接源服务器，以及64路输入/输出端口连接彩光模块。

其中，所述32路下行端口可配置为24路10GE端口，以及2路40GE端口；32路内部端口可按需配置，如需要提供26路光路信号就仅插入26个彩光模块。

采用本发明实施例技术方案，将波分复用技术和以太网交换机技术进行有机结合，实现光纤虚拟化，大幅减少数据中心网络系统的布线数量，降低数据中心网络系统的运维难度；并且，当枢纽设备为AWG时，AWG、交换机和服务器均为小型网络设备，通过连接小型网络设备，形成对等、分散、无差异的众多小设备间的互连，构建数据中心网络系统的中各个交换机之间的全连接、实现了中心化的新型数据中心网络架构，无须使用核心层设备和汇聚层设备，降低了数据中心网络的构建成本以及维护成本。

本发明实施例中，以一个枢纽设备为中心的星状网络拓扑结构构成一个 CELL，CELL可与实际业务中的一个业务分区、一个交付单元或者一个系统集群等概念对应。在实际数据中心网络中，可以包含多个CELL，每个CELL之间通过扩展臂交换机相连接。因此，参阅图7所示，本发明实施例中的CELL中还包含扩展臂交换机，用于连接本CELL和其他CELL，扩展臂交换机的形态与TOR一致，但是扩展臂交换机无上下行端口的区分，所有端口均用于不同CELL之间的互联。

实施例四

基于所述实施例一至实施例三所描述的数据中心网络系统，以下以数据中心网络包括源服务器，源交换机，枢纽设备，目的交换机，以及目的服务器，所述源服务器与多个彩光模块存在通信连接，所有彩光模块均与一个合波/分波器(以下称为源合波/分波器)存在通信连接，所述目的服务器也与多个彩光模块存在通信连接，所有彩光模块均与一个合波/分波器(以下称为目的合波/分波器)存在通信连接，且源服务器与源交换机存在通信连接，目的服务器与目的交换机存在通信连接，与源合波/分波器和目的合波/分波器均通过一根光纤接入所述枢纽设备为例，详细描述本发明实施例中多路信号传输过程。

其中，源服务器和目的服务器为相对概念，即生成信号的服务器即为源服务器，接收该信号的服务器即为目的服务器，任何一个服务器既可以为源服务器，也可以为目的服务器。

本发明实施例中，所述源交换机为基于框式服务器的交换插板(以下称为源交换插板)，源服务器通过插接在所述交换插板中的方式与源交换机存在通信连接；相应的，所述目的服务器为框式服务器的交换插板(以下称为目的交换插板)，目的服务器通过插接在所述交换插板中的方式与目的交换机存在通信连接。

可选的，数据中心网络系统中信号传输流程与所述实施例二中的信号传输过程相同，在此不再赘述。

进一步的，所述源交换机可以为包含彩光模块以及源合波/分波器的交换机，且目的交换机也可以为包含彩光模块以及目的合波/分波器的交换机，在此应用场景下，数据中心网络系统中信号传输过程与实施例三类似，在此不再赘述。

本发明实施例中，以一个枢纽设备为中心的星状网络拓扑结构构成一个CELL，CELL可与实际业务中的一个业务分区、一个交付单元或者一个系统集群等概念对应。在实际数据中心网络中，可以包含多个CELL，每个CELL之间通过扩展臂交换机相连接。因此，参阅图7所示，本发明实施例中的CELL中还包含扩展臂交换机，用于连接本CELL和其他CELL，扩展臂交换机的形态与TOR一致，但是扩展臂交换机无上下行端口的区分，所有端口均用于不同CELL之间的互联。

实施例五

基于所述实施例一至实施例三所描述的数据中心网络系统，以下以数据中心网络包括源服务器，源交换机，枢纽设备，目的交换机，以及目的服务器，所述源服务器与多个彩光模块存在通信连接，所有彩光模块均与一个合波/分波器(以下称为源合波/分波器)存在通信连接，所述目的服务器也与多个彩光模块存在通信连接，所有彩光模块均与一个合波/分波器(以下称为目的合波/分波器)存在通信连接，且源服务器与源交换机存在通信连接，目的服务器与目的交换机存在通信连接，与源合波/分波器和目的合波/分波器均通过一根光纤接入所述枢纽设备为例，详细描述本发明实施例中多路信号传输过程。

其中，源服务器和目的服务器为相对概念，即生成信号的服务器即为源服务器，接收该信号的服务器即为目的服务器，任何一个服务器既可以为源服务器，也可以为目的服务器。

本发明实施例中，所述源交换机为基于框式服务器的交换插板(以下称为源交换插板)，源服务器通过插接在所述交换插板中的方式与源交换机存在通 信连接；或者，所述目的服务器为框式服务器的交换插板(以下称为目的交换插板)，目的服务器通过插接在所述交换插板中的方式与目的交换机存在通信连接。

本发明实施例的数据中心网络系统中信号传输流程与实施例二和实施例四类似，在此不再赘述。

进一步的，所述源交换机可以为包含彩光模块以及源合波/分波器的交换机，且目的交换机也可以为包含彩光模块以及目的合波/分波器的交换机，在此应用场景下，数据中心网络系统中信号传输过程与实施例三类似，在此不再赘述。

本发明实施例中，以一个枢纽设备为中心的星状网络拓扑结构构成一个CELL，CELL可与实际业务中的一个业务分区、一个交付单元或者一个系统集群等概念对应。在实际数据中心网络中，可以包含多个CELL，每个CELL之间通过扩展臂交换机相连接。因此，参阅图7所示，本发明实施例中的CELL中还包含扩展臂交换机，用于连接本CELL和其他CELL，扩展臂交换机的形态与TOR一致，但是扩展臂交换机无上下行端口的区分，所有端口均用于不同CELL之间的互联。

实施例六

所述实施例一至实施例五的数据中心网络系统中仅包含一个枢纽设备，参阅图7所示，所述枢纽设备中还包括扩展臂交换机，所述扩展臂交换机用于连接本枢纽设备与其他枢纽设备。

参阅图10所示，多个CELL组成了信号传输系统，该信号传输系统包含至少两个星状网络拓扑结构,每个所述星状网络拓扑结构包括一个枢纽设备100，至少两个交换机110，多个彩光模块120，至少两个合波/分波器130，以及至少两个服务器140，所述至少两个星状网络拓扑结构内的枢纽设备100存在通信连接，其中：

在一个所述星状网络拓扑结构内：所述至少两个交换机110中的至少一个交换机与至少一个服务器140存在通信连接，且每一个交换机110的不同输入/输出端口与不同的彩光模块120存在通信连接；

与每个交换机110的不同输入/输出端口存在通信连接的不同彩光模块120均与一个合波/分波器130存在通信连接，其中，不同的交换机110通过彩光模块120与不同的合波/分波器130通信连接；

所述至少两个交换机110分别通过与自身存在通信连接的合波/分波器130与所述一个枢纽设备100构成星状网络拓扑结构，所述枢纽设备100分别通过不同的端口与不同的合波/分波器130通信连接；所述至少两个枢纽设备100中的任一枢纽设备与其他至少一个枢纽设备之间存在通信连接；

在任意两个所述星状网络拓扑结构之间：其中一个所述星状网络拓扑结构内的所述交换机110，用于接收至少两路电信号，并针对所述至少两路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第一路电信号的处理方式处理：确定与第一路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，通过所述确定的输入/输出端口将所述第一路电信号输出；其中，所述目的地址用于指示目的服务器，与所述目的地址对应的输入/输出端口是指与所述目的服务器通信连接的目的交换机所对应的输入/输出端口，所述目的服务器为另一个星状网络拓扑结构内的服务器，所述目的交换机为与所述目的服务器通信连接的交换机；所述至少两路电信号包括以下任意一种或组合：与本交换机存在通信连接的服务器发送的电信号，以及，来自与本交换机属于同一星状网络拓扑结构的所述至少两个交换机中其他交换机发来的电信号，以及来自与本交换机属于不同星状网络拓扑结构的交换机的电信号；

彩光模块120，用于接收与自身存在通信连接的所述交换机110的输入/输出端口输出的电信号，并将接收的所述电信号转换为特定波长的光信号，其中，与一个交换机的不同输入/输出端口存在通信连接的不同的彩光模块120转换的光信号的波长是不同的；

所述合波/分波器130，用于接收与自身存在通信连接的多个彩光模块120分别发送的多个光信号，并将所述多个光信号波分复用成合路信号；

所述枢纽设备100用于：接收与所述枢纽设备100位于同一星状网络拓扑结构的合波/分波器130发送的合路信号，和/或，与所述枢纽设备位于不同星状网络拓扑结构的枢纽设备发送的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号；将所述多个光信号分别发送至与其中的每个光信号的目的交换机对应的端口，并将所述每个光信号从所述对应的端口输出，将从同一端口输出的光信号波分复用为合路信号，其中，得到的所述多个光信号中至少一个光信号的目的交换机位于另一个星状网络拓扑结构，所述目的交换机位于另一个星状网络拓扑结构的光信号通过所述枢纽设备的一个端口输出，并传输至另一个枢纽设备；

所述合波/分波器130，进一步用于接收来自与自身存在通信连接的枢纽设备100的合路信号，并将所述合路信号解复用，得到多个光信号，并将所述多个光信号分别输入与所述光信号的波长对应的彩光模块120；

所述每个彩光模块120，进一步用于接收来自与自身存在通信连接的所述合波/分波器130的光信号，并将所述光信号转换为电信号后输出给与自身存在通信连接的交换机110的输入/输出端口；

所述交换机110，进一步用于将从与自身存在通信连接的彩光模块接收到的电信号转发给所述电信号的目的服务器140。

进一步的，所述系统还包括SDN控制器150，所述SDN控制器150与系统中的每个交换机110均存在通信连接：

所述交换机110，进一步用于接收至少一路电信号，并针对所述至少一路电信号中的每一路电信号分别按照下述针对第二路电信号的处理方式处理：确定与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口，在与第二路电信号中携带的目的地址对应的输入/输出端口负载过载时，向所述SDN控制器150发送负载过载的通知；

所述SDN控制器150，用于在接收到交换机110发送的所述通知时，在发送所述通知的交换机110的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口，并将选择的至少一个输入/输出端口反馈给所述发送所述通知的交换机110；

所述至少两个交换机中，向所述SDN控制器150发送通知的交换机110，进一步用于将接收的所述至少一路电信号通过所述SDN控制器150反馈的至少一个输入/输出端口输出。

可选的，所述SDN控制器150选择的至少一个输入/输出端口为所述发送所述通知的交换机的输入/输出端口中负载量最小的至少一个输入/输出端口。

可选的，所述SDN控制器150按照负载均衡原则，在发送所述通知的交换机的各个输入/输出端口中，除与第二路电信号的目的地址对应的输入/输出端口之外的其他输入/输出端口中选择至少一个输入/输出端口。

本发明实施例中，由多个CELL按照一定规则及拓扑组成的网络称为配置点(Point of Deployment，简称POD)，POD的规模大于CELL；在实际组网环境中，POD可与一个AZ(Avilable ZONE)，对应于现实场景中的一个云集群或者一个机房模块。

可选的，所述POD包含两种形式，即标准POD和非标准POD。其中，标准POD具备如下三个条件：组成此POD的所有CELL结构一样，即所有CELL的TOR数量、扩展臂交换机数量、每个TOR的端口数量及带宽、扩展臂交换机的端口数量及带宽，以及每个CELL内包含的TOR和扩展臂交换机的连接方式均相同；所有CELL通过扩展臂交换机互联成环状；例如，参阅图11所示，6个CELL组成一个POD：每个CELL由24个TOR和3个扩展臂交换机组成；每相邻两个CELL通过扩展臂交换机互连，或者，每相邻两个CELL通过各自CELL的扩展臂互连；共需要6个扩展臂实现连接，并构成一个环网。非标准POD具备如下特点：POD内的各个CELL的组网模式可以不同；不同 CELL间通过扩展臂交换机自由互联，不一定组成环网。

参阅图12所示，由多个POD按照一定的规则和拓扑构成的网络为ZONE。ZONE为蜂巢架构-蜂窝状多POD互联组网，该组网方式是一种ZONE的标准组网方案；其中，一个ZONE由6个POD互联组成，每相邻两个POD即有2个CELL重叠，故一个ZONE内部，共用24个CELL；通过边缘的扩展臂交换机可与网络出口等单元互联。例如，数据中心网络系统包含576个机柜，共部署1个ZONE，6个POD和24个CELL，该数据中心网络系统中的每个CELL包含24个机柜，在不考虑双上行场景的情况下，每个机柜包含24台10GE服务器，则该信号传输网络系统可容纳(576*24＝13824)台服务器。

基于所述ZONE，当所述源交换机和目的交换机位于不同的POD时，需要通过POD和POD之间的共用AWG实现信号传输。

参阅图13a所示，多个ZONE可通过水平扩展互联，其中，水平扩展可以通过扩展臂交换机实现；参阅图13b所示，多个ZONE也可以通过垂直扩展互联，其中，垂直扩展可以通过扩展臂交换机实现；进一步的，多个ZONE还可以通过自由扩展方式互联，即不按照上述标准扩展模式，任意组网，组网的形式不限，拓扑结构不限，用户可以根据具体应用场景任意设置。

采用上述技术方案，采用对等的小型设备实现全网连接，无须使用汇聚层设备和核心层设备，有效避免了网络瓶颈；并且，去中心化的网络结构也便于对数据中心网络的扩展，提高了系统可用性。

综上所述，本发明实施例中，数据中心网络系统采用星状网络拓扑结构，该星状网络拓扑结构以枢纽设备为中心，每一个枢纽设备与至少两个交换机之间存在通信连接，在每一个星状网络拓扑结构中，至少两个交换机中的至少一个交换机与至少一个服务器存在通信连接。采用本发明技术方案，每一个交换机均拥有与自身存在通信连接的枢纽设备，枢纽设备与交换机组成星状网络拓扑结构，相较于网状网络拓扑结构，星状网络拓扑结构中设备之间布线更少，因而能够有效降低网络布线数量，降低后续网络维护的工作量；并且，相较于 目前的三层网络架构中，由源服务器发送至目的服务器的所有信号，均需要通过汇聚层设备和核心层设备进行转发，本发明实施例的数据中心网络系统中源服务器输出的信号依次通过与源服务器存在通信连接的源交换机，枢纽设备，以及与目的服务器存在通信连接的目的交换机，进而到达目的服务器，所有信号仅通过枢纽设备进行转发，相较于三层网络架构，信号转发的层级较少，从而有利于实现数据中心网络系统的网络结构扁平化，减少了核心层设备和汇聚层设备所造成的能耗，有效降低了系统能耗和设备维护成本；此外，在数据中心网络系统中还包括彩光模块，该彩光模块将服务器发送至交换机的电信号转化为光信号，使枢纽设备和彩光模块之间仅传输光信号，由于光信号具备传输可靠性高，传输速度快，以及传输数据量大的优点，因此，本发明实施例的数据中心网络系统能够承载更为庞大的数据量，且提高了信号传输的可靠性和传输效率。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。