面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置，包括電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括處理單元，光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括2×2、1×2、2×1光交換單元，2×2光交換單元包括兩個(gè)微環(huán)，1×2、2×1光交換單元均包括一個(gè)微環(huán)，2×2光交換單元的兩個(gè)輸入端分別與X-、Y-輸入端口相連，1×2光交換單元的一個(gè)輸出端與Y+輸出端口相連，1×2光交換單元的另一個(gè)輸出端與處理單元通過(guò)光電轉(zhuǎn)換電路相連，2×1光交換單元的另一個(gè)輸入端與處理單元的輸出端通過(guò)光電轉(zhuǎn)換電路相連，2×1光交換單元的輸出端與X+輸出端口相連。本發(fā)明具有所用微環(huán)數(shù)量較少、光損耗較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光互連網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的電互連網(wǎng)絡(luò)中，報(bào)文傳輸、緩沖和交換所產(chǎn)生的功耗是隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的增加而成平方增長(zhǎng)的。因此，以電互連為基礎(chǔ)的互連網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很難滿足高性能計(jì)算機(jī)的通信需求。而在光互連網(wǎng)絡(luò)中，光波作為信息載體，具有功耗低、互連密度大、傳輸延遲低等優(yōu)點(diǎn)。光互連網(wǎng)絡(luò)作為改善通信系統(tǒng)帶寬瓶頸的一種有效方法已經(jīng)被廣泛接受，為未來(lái)的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中互連網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了一條新的道路。
[0003]當(dāng)前在計(jì)算機(jī)光互連系統(tǒng)中，由于技術(shù)水平的限制，面臨兩個(gè)主要的困難:缺乏有效的光緩沖機(jī)制和不能對(duì)光數(shù)據(jù)信息直接進(jìn)行邏輯處理。為了解決光技術(shù)限制，齊星云等人提出一種無(wú)緩存的光互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Bufferless Optical Interconnection Network,Β0ΙΝ)。在該網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中，不需要進(jìn)行報(bào)文的光電轉(zhuǎn)換并緩存在節(jié)點(diǎn)內(nèi)，也不需要事先在網(wǎng)絡(luò)中建立從源點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸鏈路。因此，采用BOIN光互連網(wǎng)絡(luò)，既可以消除光報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)進(jìn)行的光電轉(zhuǎn)換以及緩存所帶來(lái)的通信延時(shí)，也可以避免報(bào)文傳輸過(guò)程中對(duì)鏈路資源的請(qǐng)求、應(yīng)答以及釋放操作所帶來(lái)的開(kāi)銷，相應(yīng)的提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。BOIN網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)高帶寬、低延時(shí)、低功耗以及抗干擾的光互連系統(tǒng)。BOIN網(wǎng)絡(luò)分為光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和電控制網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)同構(gòu)的并行傳輸網(wǎng)絡(luò)，所有的數(shù)據(jù)報(bào)文在光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸，而相應(yīng)的控制信息以電信號(hào)的形式在電控制網(wǎng)絡(luò)中傳輸。報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)米用時(shí)隙同步機(jī)制，在每個(gè)時(shí)隙開(kāi)始階段才能夠發(fā)送報(bào)文。報(bào)文頭比數(shù)據(jù)報(bào)文略早到達(dá)下一跳節(jié)點(diǎn)，按照路由算法將光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)應(yīng)光節(jié)點(diǎn)中的光開(kāi)關(guān)設(shè)置好，從而使得光數(shù)據(jù)報(bào)文在中間節(jié)點(diǎn)處無(wú)需經(jīng)過(guò)任何停留而直接發(fā)出。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)(Β0ΙΝ網(wǎng)絡(luò))的網(wǎng)絡(luò)互連裝置包括電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。如圖1所示，光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用到了 3個(gè)2 X 2光交換單元，其中2 X 2光交換單元10作為轉(zhuǎn)發(fā)開(kāi)關(guān)，2 X 2光交換單元20和2 X 2光交換單元30作為端口開(kāi)關(guān)，端口開(kāi)關(guān)分別與電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上帶有光電轉(zhuǎn)換電路的處理單元4相連。2 X 2光交換單元由相互交叉的波導(dǎo)和置于交叉點(diǎn)上的微環(huán)組成，因此每一個(gè)光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總共需要6個(gè)微環(huán)。BOIN網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)配置輸入輸出之間交叉點(diǎn)的工作狀態(tài)，支持光報(bào)文在BOIN網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，其缺點(diǎn)是存在兩個(gè)沒(méi)有使用的微環(huán)，增加了額外的面積開(kāi)銷和功耗。光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，特別是微環(huán)的數(shù)量，在很大程度上決定了光網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)。目前，在基于微環(huán)結(jié)構(gòu)的光互連網(wǎng)絡(luò)中，減少所用的微環(huán)數(shù)量能夠有效的減少光互連網(wǎng)絡(luò)光節(jié)點(diǎn)的功耗、光損耗和復(fù)雜度，在系統(tǒng)集成時(shí)帶來(lái)性能上的提高。如何通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)盡量減少微環(huán)的使用數(shù)量，仍是本領(lǐng)域有待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。然而，在BOIN網(wǎng)絡(luò)中，由于實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，存在微環(huán)沒(méi)有被利用到的情況，這導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種所用微環(huán)數(shù)量較少、光損耗較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置，包括電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所述電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括帶有光電轉(zhuǎn)換電路的處理單元，所述光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括具有相同諧振頻率的2 X 2光交換單元、I X 2光交換單元和2 X I光交換單元，所述I X 2光交換單元由兩根相互交叉的光波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)組成，所述1X2光交換單元的兩根光波導(dǎo)之間相互垂直交叉，且所述I X 2光交換單元的微環(huán)與兩根波導(dǎo)外切并位于輸入端口和第二輸出端口之間，所述I X 2光交換單元的邊集合由I X 2光交換單元的狀態(tài)關(guān)系滿足式(I)所示；
【權(quán)利要求】
1.一種面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置，包括電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，所述電控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括帶有光電轉(zhuǎn)換電路的處理單元(4)，所述光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括具有相同諧振頻率的2 X 2光交換單元(I )、I X 2光交換單元(2)和2 X I光交換單元(3)，其特征在于:所述1X2光交換單元(2)由兩根相互交叉的光波導(dǎo)和一個(gè)微環(huán)組成，所述1X2光交換單元(2)的兩根光波導(dǎo)之間相互垂直交叉，且所述1X2光交換單元(2)的微環(huán)與兩根波導(dǎo)外切并位于輸入端口和第二輸出端口之間，所述1X2光交換單元(2)的邊集合由1X2光交換單元(2)的狀態(tài)關(guān)系滿足式(I)所示；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置，其特征在于:所述2 X 2光交換單元(I)由兩根相互交叉的光波導(dǎo)和兩個(gè)微環(huán)組成，所述2 X 2光交換單元(I)的兩根光波導(dǎo)相互垂直交叉，所述2 X 2光交換單元(I)的微環(huán)與兩根光波導(dǎo)外切，且一個(gè)微環(huán)位于第一輸入端口和第二輸出端口之間，另一個(gè)位于第二輸入端口和第一輸出端口之間，所述2X2光交換單元(I)的邊集合由2X2光交換單元(I)的狀態(tài)關(guān)系滿足式(3)所示；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置，其特征在于:所述光數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括X-方向、Y-方向的輸入端口和X+方向、Y+方向的輸出端口，所述2 X 2光交換單兀(I)的第一輸入端口與X-方向的輸入端口通過(guò)光波導(dǎo)相連，所述2X2光交換單兀(I)的第二輸入端口與Y-方向的輸入端口通過(guò)光波導(dǎo)相連，所述2X2光交換單兀(I)的第一輸出端口與2 X I光交換單元(3)的第一輸入端口相連，所述2 X 2光交換單元(I)的第二輸出端口與1X2光交換單元(2)的輸入端口相連；所述1X2光交換單元(2)的第一輸出端口與Y+方向的輸出端口通過(guò)光波導(dǎo)相連，所述1X2光交換單兀(2)的第二輸出端口與所述處理單元(4)的輸入端通過(guò)光電轉(zhuǎn)換電路相連；所述2X I光交換單元(3)的第二輸入端口與所述處理單元(4)的輸出端通過(guò)光電轉(zhuǎn)換電路相連，所述2X1光交換單元(3)的輸出端口與X+方向的輸出端口通過(guò)光波導(dǎo)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的面向無(wú)緩存光互連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互連裝置，其特征在于:所述2 X 2光交換單元(I)、I X 2光交換單元(2 )和2 X I光交換單元(3 )的微環(huán)直徑大小均為I~10 μ m。`
【文檔編號(hào)】H04B10/27GK103490820SQ201310417952
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】竇強(qiáng), 竇文華, 彭超, 任雙印, 魯佳, 李寶亮, 周樂(lè)文, 韓崗, 錢悅, 郭龍飛, 蘇醒, 任斌, 葉進(jìn), 覃晨 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)