輸出經(jīng)交換包路由到流量合路器122。流量合路器122組合所述包流同時(shí)維持包的原始序列，例如基于時(shí)間戳或在每個(gè)包級(jí)流中的包的序列號(hào)。流量監(jiān)視器124監(jiān)視流量。中央處理和控制單元130監(jiān)視且利用流量監(jiān)視器110的和流量監(jiān)視器124的輸出。并且，中央處理和控制單元130監(jiān)視且提供對(duì)光子交換結(jié)構(gòu)112和電包交換結(jié)構(gòu)116的控制，且提供對(duì)光子交換結(jié)構(gòu)112的非實(shí)時(shí)控制。另外，中央處理和控制單元130是取決于光子交換機(jī)和電包交換結(jié)構(gòu)116的設(shè)計(jì)、響應(yīng)于來自包流或來自長(zhǎng)度特性模塊142的包連接指令的快速實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。流量合路器122和流量監(jiān)視器124在合路器120中，所述合路器可以存在于TOR交換機(jī)128中，在數(shù)千個(gè)機(jī)架126中每機(jī)架通常存在一個(gè)TOR交換機(jī)。替代地，合路器120可以是獨(dú)立的單元。圖6圖示用于路由包流的系統(tǒng)140。系統(tǒng)140類似于系統(tǒng)100，但系統(tǒng)140提供分路器106和合路器120的更多細(xì)節(jié)。初始地，將包流饋送到在包顆粒流轉(zhuǎn)向器146中的緩沖區(qū)148，所述包顆粒流轉(zhuǎn)向器基于包長(zhǎng)度等所測(cè)量的或檢測(cè)到的包屬性將個(gè)別的包轉(zhuǎn)移到一個(gè)路徑或另一個(gè)路徑中，同時(shí)讀取包地址和長(zhǎng)度特性模塊142確定包地址和包的長(zhǎng)度。包地址和長(zhǎng)度被饋送到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集模塊144，所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集模塊收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以發(fā)送到控制單元130?？刂茊卧?30收集關(guān)于包長(zhǎng)度的混合的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以用于非實(shí)時(shí)使用，例如包大小閾值的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，以及交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154，其處理在包顆粒流轉(zhuǎn)向器146內(nèi)的實(shí)時(shí)逐包過程。在緩沖區(qū)148中經(jīng)緩沖的包流隨后在交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154的控制下經(jīng)過包顆粒流轉(zhuǎn)向器146，所述包顆粒流轉(zhuǎn)向器包含緩沖區(qū)148、交換機(jī)150、緩沖和延遲裝置152、交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154、緩沖區(qū)156、以及統(tǒng)計(jì)復(fù)用器158。包顆粒流轉(zhuǎn)向器146可以任選地包含加速器147，所述加速器在時(shí)間上加速包且增加包流的包間隙。
[0041]緩沖區(qū)148在包地址和長(zhǎng)度被讀取時(shí)存儲(chǔ)包。緩沖區(qū)148可以包含緩沖區(qū)的陣列，使得可以緩沖具有不同目的地址的包(即不同包級(jí)流)，直到適當(dāng)?shù)慕粨Q結(jié)構(gòu)輸出端口具有可用于所述包的容量而不會(huì)使具有其中可獲得輸出端口容量的其它目的地址的在其它包級(jí)流中的包延遲。并且，包地址和長(zhǎng)度特性被饋送到讀取包地址和長(zhǎng)度特性模塊142且被饋送到交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154。將交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154的輸出饋送到交換機(jī)150以基于包長(zhǎng)度是超出還是不超出包大小閾值來操作所述交換機(jī)。另外，將包傳送到通過來自交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154的輸出設(shè)定的交換機(jī)150，因此所述包將被路由到光子交換結(jié)構(gòu)112或路由到電包交換結(jié)構(gòu)116。例如，所述路由是基于交換機(jī)控制處理器和連接請(qǐng)求處理器154基于包的長(zhǎng)度是超出還是不超出經(jīng)設(shè)定包長(zhǎng)度或另一閾值的判定。交換機(jī)150可以是簡(jiǎn)單的交換機(jī)。如果將包路由到光子交換結(jié)構(gòu)112，那么所述包被傳遞到緩沖和延遲裝置152，且隨后被傳遞到光子交換結(jié)構(gòu)112。由于缺乏光子緩沖或存儲(chǔ)，緩沖和延遲裝置152存儲(chǔ)包，直到光子交換結(jié)構(gòu)112的適當(dāng)?shù)哪康亩丝谧兊每捎?。緩沖和延遲裝置152可以包含緩沖區(qū)的陣列以為去往較忙的特定地址或輸出端口的包提供緩沖和延遲，而不使來自光子交換機(jī)的其它輸出端口的流量延遲。
[0042]然而，如果將包路由到電包交換結(jié)構(gòu)116，那么包去往緩沖區(qū)156、統(tǒng)計(jì)復(fù)用器158以及統(tǒng)計(jì)分用器160，隨后去往電包交換結(jié)構(gòu)116?？梢园彌_區(qū)的陣列的緩沖區(qū)156存儲(chǔ)包直到所述包被發(fā)送到電包交換結(jié)構(gòu)116。來自多個(gè)包流的包可以通過統(tǒng)計(jì)復(fù)用器158以統(tǒng)計(jì)方式多路復(fù)用，因此可以更加充分地利用電包交換結(jié)構(gòu)116的端口?？梢詧?zhí)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用以將短包流集中到合理的占用率，因此現(xiàn)有電包交換機(jī)端口適當(dāng)?shù)靥顫M包。例如，如果針對(duì)用于光子交換結(jié)構(gòu)和電包交換結(jié)構(gòu)的帶寬中的8:1的比值設(shè)置包長(zhǎng)度中的分割，那么到電包交換結(jié)構(gòu)的鏈路可以使用8:1統(tǒng)計(jì)復(fù)用來實(shí)現(xiàn)相對(duì)填滿的鏈路。此統(tǒng)計(jì)復(fù)用在短包路徑中引入另外的延遲，所述延遲可能觸發(fā)在組合過程期間不正確的包排序。隨后，統(tǒng)計(jì)分用器160執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分用以用于將低占用率數(shù)據(jù)流分到一系列并行的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。
[0043]光子交換結(jié)構(gòu)112包含控制單元114。光子交換結(jié)構(gòu)112可以是產(chǎn)生自一系列若干級(jí)固態(tài)光子交換機(jī)的多級(jí)固態(tài)光子交換結(jié)構(gòu)。在一實(shí)例中，光子交換結(jié)構(gòu)112是適合于用作同步長(zhǎng)包交換機(jī)的2ns到20ns的光子快速電路交換機(jī)，所述同步長(zhǎng)包交換機(jī)實(shí)施為采用硅或磷化銦的NXN和MX2M單片集成光子交叉點(diǎn)芯片制造的如圖5中示出的3級(jí)CLOS結(jié)構(gòu)、或5級(jí)CLOS結(jié)構(gòu)，其中N是可以在約8到約32范圍內(nèi)的整數(shù)，且M是可以在約8到約16范圍內(nèi)的整數(shù)。電包交換結(jié)構(gòu)116可以是現(xiàn)有電包結(jié)構(gòu)。
[0044]電包交換結(jié)構(gòu)116可以使用統(tǒng)計(jì)分用器160接收包且使用統(tǒng)計(jì)復(fù)用器164以統(tǒng)計(jì)方式多路復(fù)用已經(jīng)交換的包。所述包隨后通過合路器120中的統(tǒng)計(jì)分用器174進(jìn)行分用。電包交換結(jié)構(gòu)116可以包含以對(duì)于電包交換機(jī)和緩沖區(qū)162而言任何常規(guī)的方式的響應(yīng)于包路由信息的處理函數(shù)，所述緩沖區(qū)可以包含緩沖區(qū)的陣列。電包交換結(jié)構(gòu)116應(yīng)該能夠處理與僅處理短包相關(guān)聯(lián)的包處理，所述處理僅短包可能對(duì)處理函數(shù)產(chǎn)生一些另外的約束和需求。因?yàn)榱鲃?dòng)通過光子交換結(jié)構(gòu)112的帶寬大于流動(dòng)通過電包交換結(jié)構(gòu)116的帶寬，所以通向和來自光子交換結(jié)構(gòu)112的鏈路的數(shù)目可以大于通向和來自電包交換結(jié)構(gòu)116的鏈路的數(shù)目。
[0045]將來自光子交換結(jié)構(gòu)112和電包交換結(jié)構(gòu)116的經(jīng)交換包饋送到合路器120，所述合路器組合兩個(gè)經(jīng)交換包流。合路器120包含包顆粒合路器和定序器166。將光子包流饋送到緩沖區(qū)172以進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)通過包地址和序列讀取器168讀取地址和序列，所述包地址和序列讀取器確定光子包的源和目的地址以及序列號(hào)。還將電包流饋送到統(tǒng)計(jì)分用器174以便以統(tǒng)計(jì)方式對(duì)所述包流進(jìn)行分用且饋送到緩沖區(qū)176以進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)通過包地址和序列讀取器168確定所述包流的特性。隨后，包地址和序列讀取器168基于交錯(cuò)來自兩個(gè)路徑的包以恢復(fù)在每個(gè)包級(jí)流中的包的連續(xù)序列編號(hào)而確定從緩沖區(qū)172和緩沖區(qū)176讀取包的順序，因此以正確的順序讀出兩個(gè)流的包。接著，包排序控制單元170以所述包的初始順序釋放在每個(gè)流中的包。當(dāng)通過包序列控制單元170釋放包時(shí)，使用交換機(jī)178來組合所述包，所述交換機(jī)可以是簡(jiǎn)單的交換機(jī)。分路器106可以整合在TOR交換機(jī)104中，且合路器120可以在TOR交換機(jī)128中實(shí)施。并且，包顆粒合路器和定序器166可以任選地包含減速器167，所述減速器使包流在時(shí)間上減速，從而減小包間隙。例如，減速器167可以將包間隙減小到在加速器147之前的初始包間隙。在2013年5月24日提交的發(fā)明名稱為“用于使包加速和減速的系統(tǒng)和方法(System and Method for Acceleratingand Decelerating Packets) ”的第81085727US01號(hào)專利申請(qǐng)案中進(jìn)一步論述了加速和減速，所述申請(qǐng)案以引入的方式并入本文本中。
[0046]圖7圖示由16X 16快速光子集成電路交換機(jī)芯片制造的實(shí)例三級(jí)CLOS交換機(jī)180。例如，CLOS交換機(jī)180具有從約2ns到約20ns的設(shè)置時(shí)間。CLOS交換機(jī)180包含饋送到輸入級(jí)結(jié)構(gòu)184的輸入182，所述輸入級(jí)結(jié)構(gòu)是XXY交換機(jī)。連接186的連接模式連接輸入級(jí)結(jié)構(gòu)184和中心級(jí)結(jié)構(gòu)188，所述中心級(jí)結(jié)構(gòu)是ZXZ交換機(jī)。X、Y以及Z是正整數(shù)。并且，連接190的連接模式連接中心級(jí)結(jié)構(gòu)188和為YXX交換機(jī)的輸出級(jí)結(jié)構(gòu)192，以將每級(jí)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)同樣地連接到交換機(jī)的下一級(jí)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)。輸出級(jí)結(jié)構(gòu)192產(chǎn)生輸出194。雖然描繪了四個(gè)輸入級(jí)結(jié)構(gòu)184、中心級(jí)結(jié)構(gòu)188和輸出級(jí)結(jié)構(gòu)192，但可以使用更少或更多的級(jí)(例如5級(jí)CL0S)或每級(jí)更少或更多的結(jié)構(gòu)。在一實(shí)例中，存在相同數(shù)目的輸入級(jí)結(jié)構(gòu)184和輸出級(jí)結(jié)構(gòu)192與不同數(shù)目的中心級(jí)結(jié)構(gòu)188，且Z等于輸入級(jí)的數(shù)目除以中心級(jí)的數(shù)目的Y倍。CLOS交換機(jī)180的有效端口數(shù)等于輸入級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)目乘以X X輸出級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)目乘以X。在一實(shí)例中，X等于2X-1，且CLOS交換機(jī)180是非阻塞的。在另一個(gè)實(shí)例中，X等于Y，且CLOS交換機(jī)180是條件性地非阻塞的，且現(xiàn)有電路可能必須經(jīng)布置以清除一些新路徑。非阻塞交換機(jī)是以任何組合將N個(gè)輸入連接到N個(gè)輸出的交換機(jī)，而不管其它輸入或輸出上的流量配置。以用于較大結(jié)構(gòu)的5級(jí)可以產(chǎn)生類似的結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)輸入級(jí)串聯(lián)且兩個(gè)輸出級(jí)串聯(lián)。
[0047]圖8圖示在N = 8的情況下的固態(tài)光子交換機(jī)290。交換機(jī)290可以用于在輸入級(jí)結(jié)構(gòu)184、中心級(jí)結(jié)構(gòu)188以及輸出級(jí)結(jié)構(gòu)192中的結(jié)構(gòu)。交換機(jī)290可以是非阻塞磷化銦或硅制固態(tài)單片或混合交換機(jī)交叉點(diǎn)陣列。交換機(jī)290包含輸入292和輸出298。交換機(jī)290包含八個(gè)輸入292和八個(gè)輸出298，但它也可以包含更多或更少的輸入和輸出。并且，交換機(jī)290包含有源垂直耦合器(AVC) 294和無源波導(dǎo)296。AVC 294通過以在其中輸入線和輸出線彼此交叉的交叉點(diǎn)處的垂直耦合組合半導(dǎo)體光學(xué)放大器(SOA)來產(chǎn)生。當(dāng)將電流驅(qū)動(dòng)到SOA中時(shí)，所述S