光电混合光纤网络系统背板.pdf

光电混合光纤网络系统背板，属于通讯和计算机领域，将数台320Gbps路由交换设备扩展到数倍容量、构成容量为T比特路由交换系统。本发明由四组2.5Gbps光电混合光纤互连网络子系统组成，每一组子系统用于M台设备中每一层2.5Gbps层面的互连，每一组子系统包括M/2片64×64开关交换芯片和两块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板；其中M＝2N，N为自然数。本发明可以方便地将2、4、8…台320Gbps的路由交换系统互连在一起形成640GBps、1.28Tbps、2.56Tbps等路由交换设备。

1.  一种光电混合光纤网络系统背板，用于320Gbps路由交换设备，由四组2.5Gbps光电混合光纤互连网络子系统组成，每一组子系统用于M台设备中每一层2.5Gbps层面的互连，每一组子系统包括M/2块64×64开关交换芯片和两块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板；第一块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板输入端口排列M×32条光纤通道、用于连接320Gbps路由交换设备，每32条光纤顺序均匀分成M/2束、M×32条光纤的相同顺序的M束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成M/2×64条光纤通道、用于连接M/2块64×64开关交换芯片；第二块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板结构和光纤连接方式与第一块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板关于所述64×64开关交换芯片轴对称；其中M＝2^N，N为自然数。

2.  如权利要求1所述的光电混合光纤网络系统背板，其特征为M＝4。

3.  如权利要求1所述的光电混合光纤网络系统背板，其特征为M＝8。

光电混合光纤网络系统背板
技术领域
本发明属于通讯和计算机领域。
背景技术
Internet网上数据流的急剧增长，要求极大增加通讯网中的核心路由器的容量，核心路由器容量增加的关键是提高输入和输出线卡的处理速率、提高核心路由器中互连交换网络的容量。容量为80Gbps、160Gbps、320Gbps等路由交换设备已相继供应市场。在以上容量的路由交换设备基础上，若要将容量进一步扩大，一种有效的方法是采用宽带光纤互连网络背板技术，将几台容量相同的诸如80Gbps、160Gbps、320Gbps路由交换设备互连起来，形成更大容量的路由交换设备。如将2、4、8…台80Gbps的路由交换系统互连在一起，可形成160Gbps、320Gbps、640Gbps等路由交换设备。将2、4、8…台160Gbps的路由交换系统互连在一起形成320Gbp、640GBps、1.28Tbps等路由交换设备。将2、4、8…台320Gbps的路由交换系统互连在一起形成640GBps、1.28Tbps、2.56Tbps等路由交换设备。基于320(×2)Gbps路由交换系统可扩展到T比特路由交换系统的互连交换网络系统技术，可采用两种类型的互连交换网络技术。其一为高密度的光电混合光纤互连网络技术，其二为高密度的全光光纤互连网络技术。加拿大北方电讯NOTEL在T比特路由器的产品中曾采用光电混合光纤互连网络技术，但至今未透露技术细节。
发明内容
本发明提出一种光电混合光纤网络系统背板，将数台320Gbps路由交换设备互连在一起，可扩展到数倍容量、构成容量为T比特路由交换系统。
本发明一种光电混合光纤网络系统背板，用于320Gbps路由交换设备，由四组2.5Gbps光电混合光纤互连网络子系统组成，每一组子系统包括M/2块64×64开关交换芯片和两块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板；第一块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板输入端口排列M×32条光纤通道、用于连接320Gbps路由交换设备，每32条光纤顺序均匀分成M/2束、M×32条光纤的相同顺序的M束光纤在该光纤互连网络背板输出端口构成M/2×64条光纤通道、用于连接M/2块64×64开关交换芯片；第二块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板结构和光纤连接方式与第一块双向(M×32)×(M×32)光纤互连网络背板关于所述64×64开关交换芯片轴对称；其中M＝2^N，N为自然数。
所述的光电混合光纤网络系统背板，其中可以M＝4。
所述的光电混合光纤网络系统背板，其中也可以M＝8。
图1所示是使用本发明光电混合光纤网络系统背板，将M＝2^N台容量为320Gbps路由交换设备互连成一体、其容量扩展到Tbps的路由交换设备结构示意图，它由4、8…台320Gbps的双向可扩展的路由交换设备和本发明光电混合光纤网络系统背板组成。每一台320Gbps可扩展的路由交换设备包括如下信息处理过程：32个输入、输出10Gbps线卡，每一个线卡的分组信息串并到2.5Gbps四个处理层面，在四个层面上分组信息用2.5Gbps的速率进行转发，每一层面上速率为2.5Gbps的32个输入端口的分组信息，通过开关速率为2.5Gbps的64×64开关芯片构成可扩展的电子互连网络进行路由寻径，交换到输出端口，再将四个层面上2.5Gbps速率的32个输出通道中分组信息串并转换到32个输出10Gbps线卡进行输出。每一台320Gbps的路由设备的每一个层面，都采用开关速率为2.5Gbps的64×64开关芯片作为路由寻径开关，其中32输入和32输出端是用于在本设备内的输入和输出端口分组信息进行交换时，提供高速路由交换通道。而64×64开关芯片中其他32输入和输出端是给本台的输入分组信息要交换到其他三台或七台设备中输出端时，提供高速路由交换通道，它是可扩展的备用端口，具有可扩展备用端口的路由交换设备称为可扩展的路由交换设备系统。
要想让每一台320Gbps的双向可扩展的路由交换设备的速率为10Gbps 32个输入端口的分组信息可以无阻塞地交换到其他三台或七台设备的3×32或7×32个速率为10Gbps输出端口中任意一个输出端口，从路由交换网络层面上，首先在速率为2.5Gbps的每一个层面上，对不同的四台或八台32个输入、输出端口之间的路由交换，提供一套光电混合光纤互连网络子系统进行路由寻径；其中，每一台320Gbps可扩展的路由交换设备各自独立的进行如下信息处理过程：32个输入、输出10Gbps线卡，每一个线卡的分组信息串并到2.5Gbps四个处理层面，在四个层面上分组信息用2.5Gbps的速率进行转发，每一层面上速率为2.5Gbps的32个输入端口的分组信息，通过开关速率为2.5Gbps的64×64开关芯片构成可扩展的电子互连网络进行路由寻径，交换到输出端口，如果输出端口仍然是本设备的输出端口，则交换到本设备的输出端口。如果分组信息是需要从其他三台或七台的输出端口输出，则该分组信息通过64×64开关芯片中其他32光备用的输出端口输出，经过本发明光电混合光纤网络系统背板，提供高速通道，路由寻径到其他三台或七台的2.5Gbps层面上的输出端口。最后，将四个层面上2.5Gbps速率的32个输出通道中分组信息串并转换到32个输出10Gbps线卡进行输出。由此可以得知，基于四台或八台容量为320Gbps路由交换设备扩展到容量为Tbps的路由交换系统设备，不同设备之间的分组交换是在速率为2.5Gbps层面上进行的，所以，需要四组速率为2.5Gbps光电混合光纤互连网络子系统。将四组速率为2.5Gbps光电混合光纤互连网络子系统组合在一个机柜内，形成一整套本发明光电混合光纤网络系统背板。
使用本发明光电混合光纤网络系统背板，可以方便地将2、4、8…台320Gbps的路由交换系统互连在一起形成640GBps、1.28Tbps、2.56Tbps等路由交换设备。
附图说明
图1基于320Gbps路由交换设备扩展到T比特路由系统结构示意图；
图2为基于320Gbps路由交换设备可扩展到1.28T比特路由交换系统的光电混合光纤网络背板拓扑结构；
图3为基于320Gbps路由交换设备可扩展到2.56Tbps路由交换系统的互连交换网络系统的拓扑结构；
图4为可扩展到T比特路由系统的320Gbps路由交换设备中可扩展电子互连网络背板；
图5所示由四台320(×2)Gbps扩展到1.28(×2)Tbps比特路由系统，其光纤互连背板地总图；
图6为用于320(×2)Gbps路由交换系统可扩展到1.28T比特路由交换系统的光电混合光纤网络系统背板；
图7、用于320(×2)Gbps路由交换系统可扩展到2.56T比特路由交换系统的光电混合光纤网络系统背板。
具体实施方式
本发明基于四台320Gbps路由交换设备扩展到容量1.28Tbps比特路由交换系统的互连交换网络系统的拓扑结构如图2所示。图中下面一排表示该系统包括四个独立的320Gbps路由交换设备，每一台分别有32个10Gbps的输入、输出端口，分成四个2.5Gbps层面对分组信息进行处理和路由交换。四台设备每一个2.5Gbps层面之间的四组32输入、输出的分组信息交换，通过一个核心互连交换网络系统提供寻径交换通道。四个2.5Gbps层面有四套互连交换网络子系统。由四套互连交换网络子系统组成的核心互连交换网络系统，将四个独立的320Gbps路由交换设备互连在一起，构成为一个容量1.28Tbps路由交换系统。基于320Gbps路由交换设备可扩展到2.56Tbps路由交换系统的互连交换网络系统的拓扑结构如图3所示，系统包括八台320Gbps路由交换设备。八台设备每一个2.5Gbps层面之间的八组32输入、输出的分组信息交换，通过如图3所示拓扑结构的一个核心互连交换网络子系统提供寻径交换通道。一套由四组互连交换网络子系统组成的核心互连交换网络系统，将八台320Gbps路由交换设备互连在一起，构成为一个容量宽带2.56Tbps路由交换系统。
每一台独立双向320Gbps的路由交换设备包括了32个10Gbps输入和输出线卡，按照分组信息并串到2.5Gbps四个处理层面上进行内部标志提取、转发，每一层面上速率为2.5Gbps的32个输入、输出端口的分组信息通过一个如图4所示的可扩展的电子互连背板进行寻径交换。每一层面上可扩展电子互连网络背板的可扩展性，主要决定于该系统中的电子互连网络背板所用的交换芯片。320Gbps路由交换设备中可扩展的电子互连网络应采用64×64交换芯片，每一层面的64×64交换芯片的32个输入和输出口是用于本系统中32个输入和输出端口的分组信息路由交换，而另外32个输出口是用于交换到其他320Gbps的路由交换系统的分组信息提供路由寻径的通道。而另外32个输入口为来自其他七个独立的320Gbps的路由交换系统中的分组信息，要到本台路由器的32个输出端口，提供路由寻径的通道。
基于320Gbps路由交换设备可扩展到1.28Tbps的路由交换系统，由4台320Gbps的可扩展的路由交换系统和一套核心互连交换网络系统组成。因为一台320Gbps的可扩展的路由交换系统安装在一个机柜之中，四台独立的机柜之间的互连交换网络系统，由于距离较长、速度高、密度大，都是采用高密度的光纤互连网络背板技术，由四台320(×2)Gbps扩展到1.28(×2)Tbps的T比特路由系统，其光纤互连背板的总图，如图5所示。四台320Gbps独立的设备之间的核心互连交换网络系统是一种本发明的光电混合光纤网络系统背板。该光电混合光纤网络系统背板是由四个层面的光电混合光纤互连网络子系统组成。每一个层面的光电混合光纤互连网络子系统提供四台独立320Gbps路由设备一个2.5Gbps层面上，四组32×32输入、输出端口之间的路由交换通道。一个层面上的光电混合光纤互连网络子系统是由两块64×64芯片和一套宽带光纤网络背板组成，每一套双向的宽带光纤网络背板由两块宽带光纤网络背板组成。两块64×64芯片承担分组信息的路径选取，宽带光纤网络背板提供宽带信息传输通道。光电混合光纤网络系统背板包括4×2块64×64芯片和四套宽带光纤网络背板。
基于320Gbps路由交换设备可扩展到1.28Tbps的路由交换系统，本发明的光电混合光纤网络系统背板，由四组光电混合光纤互连网络子系统组成，每一组光电混合光纤互连网络子系统将独立的四台320(×2)Gbps路由交换系统中一个2.5Gbps层面上的四组32个输入和32输出口的分组信息处理互连在一起，提供128×128的路由交换寻径通道。每一组光电混合光纤互连网络子系统由两块64×64交换芯片和一套高密度的光纤互连网络背板组成。四个层面由四套2.5Gbps光电混合光纤互连网络子系统组成，每一套双向的高密度的光纤互连网络背板包括两块高密度的光纤互连网络背板。64×64芯片承担分组信息的路径选取，宽带光纤网络背板提供宽带信息传输通道。本发明的光电混合光纤网络系统背板，见图6，它包括4×2块包括64×64交换芯片的分组信息处理模板和四套双向128×128高密度的光纤互连网络背板。
320Gbps路由交换设备可扩展到2.56Tbps路由交换系统的光电混合互连交换网络系统包括了八台320Gbps路由交换设备，拓扑结构如图3所示的光电混合光纤互连网络系统由四组光电混合互连交换网络子系统组成。每一组子系统包括四片64×64交换芯片和一套双向256×256高密度的光纤互连网络背板。整个光电混合光纤网络系统背板包括4×4块包括64×64交换芯片的分组信息处理模块和四套双向256×256高密度的光纤互连网络背板，见图7。