專利名稱：基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分級控制計(jì)算機(jī)，尤其涉及一種基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
過去的若干年里，在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，計(jì)算資源的發(fā)展往往跟不上應(yīng)用的需求。在一些諸如量子物理實(shí)驗(yàn)、全球范圍內(nèi)的氣候模擬等專門化的領(lǐng)域當(dāng)中，需要共享大量的測量數(shù)據(jù)來加強(qiáng)分析計(jì)算的能力。同時(shí)，為了能滿足科學(xué)研究、資源環(huán)境、制造業(yè)和服務(wù)業(yè)等行業(yè)與領(lǐng)域的需要，希望研制出一批基于高性能計(jì)算與網(wǎng)格技術(shù)的大型應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)與領(lǐng)域的資源共享和協(xié)同工作，提高行業(yè)的生產(chǎn)力，促進(jìn)各部門的信息化建設(shè)。
傳統(tǒng)的計(jì)算和通信資源已不能滿足需求。在高性能計(jì)算的快速發(fā)展過程中，人們提出了通過高速的網(wǎng)絡(luò)將分處不同區(qū)域的不同計(jì)算資源連接起來，以解決一些“大量級”應(yīng)用的思想。90年代中期提出的“網(wǎng)格”概念，是實(shí)現(xiàn)這種思想的主要實(shí)現(xiàn)方法。
但是，電的帶寬受到其固有的高頻電容、電感效應(yīng)以及電磁干擾等因素的影響，成為高速、高容量、低延時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。
現(xiàn)在，光纖和DWDM技術(shù)日趨成熟，分布式計(jì)算被帶到了一個(gè)新的高度。通過高速的光網(wǎng)絡(luò)及光互連技術(shù)，把一系列分布的計(jì)算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)整合起來作為一個(gè)大計(jì)算存儲(chǔ)單元的想法在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。
目前HPCS及Grid的設(shè)計(jì)從光交換的角度來看主要可以分為光電路交換(OCS)，光突發(fā)交換(OBS)及光分組交換(OPS)等方面。
基于OCS的HPCS嘗試在節(jié)點(diǎn)之間建立永久的靜態(tài)的光路的連接，適用于吞吐量較大的流量傳輸，但其靜態(tài)特性降低了端口和鏈路的利用率，不能滿足用戶突發(fā)業(yè)務(wù)的需求。
采用OBS技術(shù)既可滿足較大文件的傳輸對較高吞吐量的需求，又可滿足較小命令的傳輸對較低時(shí)延的需求。但突發(fā)的組裝會(huì)引入較大的突發(fā)裝配時(shí)延，不能滿足低時(shí)延的實(shí)時(shí)傳輸需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠減小時(shí)延，滿足用戶業(yè)務(wù)突發(fā)性需求，提高鏈路和端口的利用率的基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案以兩級HPCS為例，定義第一級為主節(jié)點(diǎn)，第二級為從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)帶有n個(gè)從節(jié)點(diǎn)；每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)帶有m個(gè)CPUs。主節(jié)點(diǎn)具有最高管理級別，管理并控制n個(gè)從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)管理自己的m個(gè)CPUs，以此類推，可以實(shí)現(xiàn)多級擴(kuò)展。定義從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)為上路信號(hào)，主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)為下路信號(hào)。
每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)所帶的m個(gè)CPUs產(chǎn)生的信號(hào)通過密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)與從節(jié)點(diǎn)交換單元相連，同樣，n個(gè)從節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信號(hào)通過DWDM技術(shù)與主節(jié)點(diǎn)相連。
CPUs通過控制信道，定期把自己的空閑存儲(chǔ)空間、空閑計(jì)算能力等信息傳到從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)同樣定期將自己所管理的CPUs的信息向主節(jié)點(diǎn)匯報(bào)。主，從節(jié)點(diǎn)將這些信息存儲(chǔ)在自己控制單元的存儲(chǔ)矩陣當(dāng)中。
CPUs有任務(wù)產(chǎn)生以后，在邊緣路由器(ER)處組裝成光分組，分組頭中帶有任務(wù)所需的存儲(chǔ)容量，計(jì)算能力等信息，若有明確的目的地，則帶有地址信息。
分組首先在此CPU所在的從節(jié)點(diǎn)內(nèi)部交換，控制單元根據(jù)分組頭信息為任務(wù)分配或?qū)ふ夷康牡兀魺o滿足需要的目的單元，則將分組轉(zhuǎn)發(fā)至主節(jié)點(diǎn)。
主節(jié)點(diǎn)根據(jù)各從節(jié)點(diǎn)情況進(jìn)行均衡，尋找滿足合適的從節(jié)點(diǎn)，并將任務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)，獲得任務(wù)的從節(jié)點(diǎn)再根據(jù)分組頭信息為任務(wù)分配合適的目的CPUs。
光交換單元采用組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速大容量數(shù)據(jù)交換。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大批量分布式高性能微處理器的互連和大量突發(fā)高速光數(shù)據(jù)流的實(shí)時(shí)交互和共享。高速大容量數(shù)據(jù)采用分布式控制、分級管理模式進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，可以減小控制單元的計(jì)算和存儲(chǔ)壓力，有利于實(shí)現(xiàn)多級擴(kuò)展，容易實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離CPUs之間的連接。采用異步交換模式和OPS及組播技術(shù)可以減小時(shí)延，滿足用戶業(yè)務(wù)突發(fā)性需求，提高鏈路和端口的利用率和數(shù)據(jù)傳輸效率，同時(shí)避免時(shí)鐘同步。
目前的HPCS多采用集中控制方式，每一個(gè)端口有業(yè)務(wù)產(chǎn)生后，必須向中央調(diào)度器發(fā)送請求信號(hào)，若距離較遠(yuǎn)，則可能引入請求和回答信號(hào)較大的往返時(shí)延。本發(fā)明采用分級控制的管理模式，節(jié)點(diǎn)只需向本地控制單元發(fā)送請求，可以大大減小此類時(shí)延，同時(shí)，可以減小每級控制單元的存儲(chǔ)和計(jì)算壓力；本發(fā)明采用異步交換模式，可以減小數(shù)據(jù)等待時(shí)間，滿足用戶業(yè)務(wù)的突發(fā)性需求，避免對同步時(shí)鐘信號(hào)的需求，增加了業(yè)務(wù)交換的靈活性。特別是在進(jìn)行多級擴(kuò)展的時(shí)候，若采用同步交換，各級節(jié)點(diǎn)之間的同步難度較大，采用異步交換模式可以避免這個(gè)問題；本發(fā)明采用DWDM技術(shù)可以充分利用光纖容量大的特點(diǎn)，避免了電信號(hào)容量較小的傳輸瓶頸，提高信道的利用率，另外光纖在抗干擾能力及價(jià)格等方面和電傳輸交換技術(shù)相比也有無法比擬的優(yōu)勢；本發(fā)明采用OPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，既可避免OCS的靜態(tài)特性所導(dǎo)致的較低端口和鏈路利用率，也可避免OBS中突發(fā)組裝所引入的較大裝配時(shí)延，能夠滿足用戶業(yè)務(wù)突發(fā)性和實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨?；本發(fā)明采用組播技術(shù)，和點(diǎn)對點(diǎn)的單播技術(shù)相比，可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸效率；目前的HPCS結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)多級擴(kuò)展的時(shí)候，每一級往往都需要進(jìn)行光電光轉(zhuǎn)換，交換速度和吞吐量都會(huì)受到影響。本發(fā)明采用的多級控制技術(shù)進(jìn)行多級擴(kuò)展時(shí)，無需進(jìn)行多次光電光轉(zhuǎn)換，可大大提高吞吐量并減小時(shí)延。


圖1是本發(fā)明兩級系統(tǒng)上下路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明節(jié)點(diǎn)控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的m級系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，A、CPUs，11、第一級節(jié)點(diǎn)控制單元，12、第一級節(jié)點(diǎn)光交換單元，13、第一級節(jié)點(diǎn)光復(fù)用器，14、第一級節(jié)點(diǎn)光分束器，15、第一級節(jié)點(diǎn)光纖延時(shí)線，211、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)光復(fù)用器，212、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)光合波器，213、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)光分束器，214、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)光交換單元，215、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)控制單元，216、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)光交換單元，217、邊緣路由器，218、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)光纖延時(shí)線，A11、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)下路波長沖突解決模塊，A12、第二級第1個(gè)節(jié)點(diǎn)上路波長沖突解決模塊，An1、第二級第n個(gè)節(jié)點(diǎn)下路波長沖突解決模塊，An2、第二級第n個(gè)節(jié)點(diǎn)上路波長沖突解決模塊。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明提出基于OPS及光組播的新型分級控制HPCS。以兩級HPCS為例，定義第一級為主節(jié)點(diǎn)，第二級為從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)帶有n個(gè)從節(jié)點(diǎn)；每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)帶有m個(gè)CPUs。主節(jié)點(diǎn)具有最高管理級別，管理并控制n個(gè)從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)管理自己的m個(gè)CPUs，以此類推，可以實(shí)現(xiàn)多級擴(kuò)展。定義從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)為上路信號(hào)，主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)為下路信號(hào)。
每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)所帶的m個(gè)CPUs產(chǎn)生的信號(hào)通過密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)與從節(jié)點(diǎn)交換單元相連，同樣，n個(gè)從節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的信號(hào)通過DWDM技術(shù)與主節(jié)點(diǎn)相連。
CPUs通過控制信道，定期把自己的空閑存儲(chǔ)空間、空閑計(jì)算能力等信息傳到從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)同樣定期將自己所管理的CPUs的信息向主節(jié)點(diǎn)匯報(bào)。主，從節(jié)點(diǎn)將這些信息存儲(chǔ)在自己控制單元的存儲(chǔ)矩陣當(dāng)中。
CPUs有任務(wù)產(chǎn)生以后，在邊緣路由器(ER)處組裝成光分組，分組頭中帶有任務(wù)所需的存儲(chǔ)容量，計(jì)算能力等信息，若有明確的目的地，則帶有地址信息。
分組首先在此CPU所在的從節(jié)點(diǎn)內(nèi)部交換，控制單元根據(jù)分組頭信息為任務(wù)分配或?qū)ふ夷康牡?，若無滿足需要的目的單元，則將分組通過光上下路單元轉(zhuǎn)發(fā)至主節(jié)點(diǎn)。
光上下路單元由可調(diào)諧光纖布啦格光柵和光環(huán)行器組成。
主節(jié)點(diǎn)根據(jù)各從節(jié)點(diǎn)情況進(jìn)行均衡，尋找滿足合適的從節(jié)點(diǎn)，并將任務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)，獲得任務(wù)的從節(jié)點(diǎn)再根據(jù)分組頭信息為任務(wù)分配合適的目的CPUs。
光交換單元采用組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速大容量數(shù)據(jù)交換。
參照圖1，一種基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括至少2組CPUA，在CPUA之間連接有光互連交換裝置，光互連交換裝置至少包括第1級節(jié)點(diǎn)1和第2級節(jié)點(diǎn)2，其中第1級節(jié)點(diǎn)由第一級控制單元11、第一級光交換單元12、第一級光復(fù)用器13及第一級光分束器14組成，第一級光復(fù)用器13的輸出端與第一級光分束器14的輸入端連接，第一級光分束器14的一個(gè)輸出端與第一級控制單元11的輸入端連接，用于將含有分組頭的信號(hào)傳送至第一級控制單元11，第一級光分束器14的另一個(gè)輸出端通過光纖延時(shí)線15與第一級光交換單元12的輸入端連接，用于將含有數(shù)據(jù)的信號(hào)傳送至第一級光交換單元，第一級控制單元11的控制信號(hào)輸出端與第一級光交換單元12的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第一級光交換單元12以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換；第2級節(jié)點(diǎn)至少包括n個(gè)二級節(jié)點(diǎn)，n≥2且n為自然數(shù)，該二級節(jié)點(diǎn)2包括第二級光復(fù)用器211、第二級合波器212、第二級光分束器213、光上下路單元214、第二級節(jié)點(diǎn)控制單元215及第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元216，CPUs的總線輸出端分別經(jīng)過邊緣路由器217的信號(hào)發(fā)送端與第二級光復(fù)用器211的輸入端連接，用于將多路光信號(hào)采用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)復(fù)用進(jìn)光纖，第二級光復(fù)用器211的輸出端經(jīng)光纖與合波器212的一個(gè)輸入端連接，上述第一級光交換單元12的輸出端分別經(jīng)過下路波長沖突解決模塊A11、…、An1與各個(gè)二級節(jié)點(diǎn)的合波器212、…2n2的另一輸入端連接，該合波器212用于將第一級光交換單元12產(chǎn)生的下路信號(hào)復(fù)用進(jìn)二級節(jié)點(diǎn)，合波器212的輸出端與第二級光分束器213的輸入端連接，第二級光分束器213的一個(gè)輸出端經(jīng)過光纖延時(shí)線218與第二級光上下路單元214的一個(gè)輸入端連接，第二級光分束器213的另一個(gè)輸出端第二級節(jié)點(diǎn)控制單元215的控制信號(hào)輸入端連接，第二級光分束器213用于將數(shù)據(jù)信號(hào)與分組頭控制信號(hào)分離，光上下路單元214的輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元216的輸入端連接，第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元216的輸出端分別與第二級邊緣路由器的信號(hào)接收端連接，并將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至CPUs的內(nèi)存，第二級節(jié)點(diǎn)控制單元215的一個(gè)控制信號(hào)輸出端與光上下路單元214的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制光上下路單元214的狀態(tài)，將需要分別在第一級和第二級交換的數(shù)據(jù)分開，另一個(gè)控制信號(hào)輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元216的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第二級光交換單元216以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換，各個(gè)第二級光上下路單元214的下路信號(hào)輸出端分別經(jīng)過上路波長沖突解決模塊A12、…、An2與第一級光復(fù)用器13的輸入端連接，用于將需要在第一級節(jié)點(diǎn)交換的數(shù)據(jù)上路至第一級節(jié)點(diǎn)，參照圖2，第一級節(jié)點(diǎn)控制單元11、二級節(jié)點(diǎn)控制單元215、……或m級節(jié)點(diǎn)控制單元采用控制單元實(shí)現(xiàn)，該控制單元由光電轉(zhuǎn)換器B1、頭識(shí)別單元B2、控制單元接口B3和存儲(chǔ)矩陣B4組成，光電轉(zhuǎn)換器B1的輸入端作為控制單元的控制信號(hào)輸入端，光電轉(zhuǎn)換器B1的輸出端與頭識(shí)別單元B2的輸入端連接，頭識(shí)別單元B2的輸出端分別與控制單元接口B3及存儲(chǔ)矩陣B4的輸入端連接，頭識(shí)別單元B2將具有明確目的地址的控制信號(hào)直接傳輸至控制單元接口B3，而將沒有目的地址的控制信號(hào)傳輸至存儲(chǔ)矩陣B4，通過對存儲(chǔ)矩陣B4的輪詢?yōu)槿蝿?wù)分配目的地，存儲(chǔ)矩陣B4的輸出端與控制單元接口B3輸入端連接，控制單元接口B3的輸出端作為控制單元的控制信號(hào)輸出端。
實(shí)施例2參照圖3，一種基于光分組交換及光組播的m級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括n(m-1)組CPU，在CPU之間連接有光互連交換裝置，其特征在于包括m級光互連交換裝置，其中第1級節(jié)點(diǎn)由第一級控制單元、第一級光交換單元、第一級光復(fù)用器及第一級光分束器組成，第一級光復(fù)用器的輸出端與第一級光分束器的輸入端連接，第一級光分束器的一個(gè)輸出端與第一級控制單元的輸入端連接，用于將含有分組頭的信號(hào)傳送至第一級控制單元，第一級光分束器的另一個(gè)輸出端通過光纖延時(shí)線與第一級光交換單元的輸入端連接，用于將含有數(shù)據(jù)的信號(hào)傳送至第一級光交換單元，第一級控制單元的控制信號(hào)輸出端與第一級光交換單元的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第一級光交換單元以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換；第2級節(jié)點(diǎn)至少包括n個(gè)二級節(jié)點(diǎn)，n≥2且n為自然數(shù)，該二級節(jié)點(diǎn)包括第二級光復(fù)用器、第二級合波器、第二級光分束器、光上下路單元、第二級節(jié)點(diǎn)控制單元及第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元，第三級節(jié)點(diǎn)的光上下路單元的下路信號(hào)輸出端分別經(jīng)過上路波長沖突解決單元與第二級光復(fù)用器的輸入端連接，用于將第三級節(jié)點(diǎn)的上路信號(hào)采用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)復(fù)用進(jìn)第二級節(jié)點(diǎn)，第二級光復(fù)用器的輸出端經(jīng)光纖與合波器的一個(gè)輸入端連接，上述第一級光交換單元的輸出端分別經(jīng)過下路波長沖突解決模塊與各個(gè)二級節(jié)點(diǎn)的合波器的另一輸入端連接，該合波器用于將第一級光交換單元產(chǎn)生的下路信號(hào)復(fù)用進(jìn)第二級節(jié)點(diǎn)，合波器的輸出端與第二級光分束器的輸入端連接，第二級光分束器的一個(gè)輸出端經(jīng)過光纖延時(shí)線與第二級光上下路單元的一個(gè)輸入端連接，第二級光分束器的另一個(gè)輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)控制單元的控制信號(hào)輸入端連接，光分束器用于將數(shù)據(jù)信號(hào)與分組頭控制信號(hào)分離，光上下路單元的輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元的輸入端連接，第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元的輸出端分別與第二級邊緣路由器的信號(hào)接收端連接，并將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至CPUs的內(nèi)存，第二級節(jié)點(diǎn)控制單元的一個(gè)控制信號(hào)輸出端與光上下路單元的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制光上下路單元的狀態(tài)，將需要分別在第一級和第二級交換的數(shù)據(jù)分開，另一個(gè)控制信號(hào)輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第二級光交換單元以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換，各個(gè)第二級光上下路單元的下路信號(hào)輸出端分別經(jīng)過上路波長沖突解決模塊與第一級光復(fù)用器的輸入端連接，用于將需要在第一級節(jié)點(diǎn)交換的數(shù)據(jù)上路至第一級節(jié)點(diǎn)。
第m級節(jié)點(diǎn)與第2級節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)相同，共包括n(m-1)個(gè)m級節(jié)點(diǎn)，n，m≥2且n、m為自然數(shù)，該m級節(jié)點(diǎn)包括第m級光復(fù)用器、第m級合波器、第m級光分束器、第m級光上下路單元、第m級節(jié)點(diǎn)控制單元及第m級節(jié)點(diǎn)光交換單元，CPUs的總線輸出端分別經(jīng)過邊緣路由器的信號(hào)發(fā)送端與第m級光復(fù)用器的輸入端連接，用于將多路光信號(hào)采用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)復(fù)用進(jìn)光纖，第m級光復(fù)用器的輸出端經(jīng)光纖與合波器的一個(gè)輸入端連接，第m-1級光交換單元的輸出端分別經(jīng)過下路波長沖突解決模塊與各個(gè)m級節(jié)點(diǎn)的合波器的另一輸入端連接，該m級合波器用于將第m-1級光交換單元產(chǎn)生的下路信號(hào)復(fù)用進(jìn)第m級節(jié)點(diǎn)，第m級合波器的輸出端與第m級光分束器的輸入端連接，第m級光分束器的一個(gè)輸出端經(jīng)過光纖延時(shí)線與第m級光上下路單元的一個(gè)輸入端連接，第m級光分束器的另一個(gè)輸出端第m級節(jié)點(diǎn)控制單元的控制信號(hào)輸入端連接，第m級光分束器用于將數(shù)據(jù)信號(hào)與分組頭控制信號(hào)分離，第m級光上下路單元的輸出端與第m級節(jié)點(diǎn)光交換單元的輸入端連接，第m級節(jié)點(diǎn)光交換單元的輸出端分別與第m級邊緣路由器的信號(hào)接收端連接，并將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至CPUs的內(nèi)存，第m級節(jié)點(diǎn)控制單元的一個(gè)控制信號(hào)輸出端與第m級光上下路單元的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第m級光上下路單元的狀態(tài)，將需要分別在第m-1級和第m級交換的數(shù)據(jù)分開，另一個(gè)控制信號(hào)輸出端與第m級節(jié)點(diǎn)光交換單元的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第m級光交換單元以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換，各個(gè)第m級光上下路單元的下路信號(hào)輸出端分別經(jīng)過上路波長沖突解決模塊與第m-1級光復(fù)用器的輸入端連接，用于將需要在第m-1級節(jié)點(diǎn)交換的數(shù)據(jù)上路至第m-1級節(jié)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括至少2組CPU(A)，在CPU(A)之間連接有光互連交換裝置，其特征在于光互連交換裝置至少包括第1級節(jié)點(diǎn)(1)和第2級節(jié)點(diǎn)(2)，其中第1級節(jié)點(diǎn)由第一級控制單元(11)、第一級光交換單元(12)、第一級光復(fù)用器(13)及第一級光分束器(14)組成，第一級光復(fù)用器(13)的輸出端與第一級光分束器(14)的輸入端連接，第一級光分束器(14)的一個(gè)輸出端與第一級控制單元(11)的輸入端連接，用于將含有分組頭的信號(hào)傳送至第一級控制單元(11)，第一級光分束器(14)的另一個(gè)輸出端通過光纖延時(shí)線(15)與第一級光交換單元(12)的輸入端連接，用于將含有數(shù)據(jù)的信號(hào)傳送至第一級光交換單元，第一級控制單元(11)的控制信號(hào)輸出端與第一級光交換單元(12)的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第一級光交換單元(12)以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換；第2級節(jié)點(diǎn)至少包括n個(gè)二級節(jié)點(diǎn)，n≥2且n為自然數(shù)，該二級節(jié)點(diǎn)(2)包括第二級光復(fù)用器(211)、第二級合波器(212)、第二級光分束器(213)、光上下路單元(214)、第二級節(jié)點(diǎn)控制單元(215)及第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元(216)，CPUs的總線輸出端分別經(jīng)過邊緣路由器(217)的信號(hào)發(fā)送端與第二級光復(fù)用器(211)的輸入端連接，用于將多路光信號(hào)采用密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)復(fù)用進(jìn)光纖，第二級光復(fù)用器(211)的輸出端經(jīng)光纖與合波器(212)的一個(gè)輸入端連接，上述第一級光交換單元(12)的輸出端分別經(jīng)過下路波長沖突解決模塊(A11、…、An1)與各個(gè)二級節(jié)點(diǎn)的合波器(212、…2n2)的另一輸入端連接，該合波器(212)用于將第一級光交換單元(12)產(chǎn)生的下路信號(hào)復(fù)用進(jìn)二級節(jié)點(diǎn)，合波器(212)的輸出端與第二級光分束器(213)的輸入端連接，第二級光分束器(213)的一個(gè)輸出端經(jīng)過光纖延時(shí)線(218)與第二級光上下路單元(214)的一個(gè)輸入端連接，第二級光分束器(213)的另一個(gè)輸出端第二級節(jié)點(diǎn)控制單元(215)的控制信號(hào)輸入端連接，第二級光分束器(213)用于將數(shù)據(jù)信號(hào)與分組頭控制信號(hào)分離，光上下路單元(214)的輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元(216)的輸入端連接，第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元(216)的輸出端分別與第二級邊緣路由器的信號(hào)接收端連接，并將接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至CPUs的內(nèi)存，第二級節(jié)點(diǎn)控制單元(215)的一個(gè)控制信號(hào)輸出端與光上下路單元(214)的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制光上下路單元(214)的狀態(tài)，將需要分別在第一級和第二級交換的數(shù)據(jù)分開，另一個(gè)控制信號(hào)輸出端與第二級節(jié)點(diǎn)光交換單元(216)的控制信號(hào)輸入端連接，用于控制第二級光交換單元(216)以進(jìn)行數(shù)據(jù)的組播交換，各個(gè)第二級光上下路單元(214)的下路信號(hào)輸出端分別經(jīng)過上路波長沖突解決模塊(A12、…、An2)與第一級光復(fù)用器(13)的輸入端連接，用于將需要在第一級節(jié)點(diǎn)交換的數(shù)據(jù)上路至第一級節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于第一級節(jié)點(diǎn)控制單元(11)、二級節(jié)點(diǎn)控制單元(215)、……或m級節(jié)點(diǎn)控制單元采用控制單元實(shí)現(xiàn)，該控制單元由光電轉(zhuǎn)換器(B1)、頭識(shí)別單元(B2)、控制單元接口(B3)和存儲(chǔ)矩陣(B4)組成，光電轉(zhuǎn)換器(B1)的輸入端作為控制單元的控制信號(hào)輸入端，光電轉(zhuǎn)換器(B1)的輸出端與頭識(shí)別單元(B2)的輸入端連接，頭識(shí)別單元(B2)的輸出端分別與控制單元接口(B3)及存儲(chǔ)矩陣(B4)的輸入端連接，頭識(shí)別單元(B2)將具有明確目的地址的控制信號(hào)直接傳輸至控制單元接口(B3)，而將沒有目的地址的控制信號(hào)傳輸至存儲(chǔ)矩陣(B4)，通過對存儲(chǔ)矩陣(B4)的輪詢?yōu)槿蝿?wù)分配目的地，存儲(chǔ)矩陣(B4)的輸出端與控制單元接口(B3)輸入端連接，控制單元接口(B3)的輸出端作為控制單元的控制信號(hào)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光分組交換及光組播的分級控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括至少2組CPU(A)，在CPU(A)之間連接有光互連交換裝置，光互連交換裝置至少包括第1級節(jié)點(diǎn)(1)和第2級節(jié)點(diǎn)(2)，目前的HPCS多采用集中控制方式，每一個(gè)端口有業(yè)務(wù)產(chǎn)生后，必須向中央調(diào)度器發(fā)送請求信號(hào)，若距離較遠(yuǎn)，則可能引入請求和回答信號(hào)較大的往返時(shí)延。本發(fā)明采用分級控制的管理模式，節(jié)點(diǎn)只需向本地控制單元發(fā)送請求，可以大大減小此類時(shí)延，同時(shí)，可以減小每級控制單元的存儲(chǔ)和計(jì)算壓力。
文檔編號(hào)H04J14/02GK101039528SQ20071001991
公開日2007年9月19日 申請日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者孫小菡, 趙俊 申請人:東南大學(xué)