法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2018-12-18
专利权的转移 IPC(主分类):H04J14/00 登记生效日:20181128 变更前: 变更后: 申请日:20120620
专利申请权、专利权的转移
2017-02-15
授权
授权
2014-06-11
实质审查的生效 IPC(主分类):H04J14/00 申请日:20120620
实质审查的生效
2014-05-14
公开
公开
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2011年6月20日递交的发明名称为“DATA CENTER NETWORK SWITCHING”的美国临时专利申请No.61/498,931和2011年 11月1日递交的发明名称为“DATA CENTER NETWORK SWITCHING” 的美国临时专利申请NO.61/554,107的优先权的利益。
技术领域
本申请通常涉及数据通信系统，并且更具体地涉及光学数据中心网络， 包括使用降低成本的粗波分复用（CWDM）收发机来互连数据中心服务器、 架顶式交换机和聚集交换机，从而使用较容易的光纤布线来实现高的交换 互连性。
背景技术
近年来，大学、政府、企业和金融服务实体等等越来越多地依赖于数 据中心网络，该数据中心网络结合服务器计算机（“服务器”）的机架以便 实现用于支持它们的具体操作需求的应用程序（“应用”），包括但不局限于 数据库管理应用、文档和文件共享应用、搜索应用、游戏应用和金融贸易 应用。这样，数据中心网络通常在结合在其中的服务器以及互连所述服务 器需要的联网设备的数量方面进行扩展，用于适应所述服务器被要求实现 的应用的数据传输需求。
常规数据中心网络典型地具有等级架构，其中共同位于特定机架中的 每一个服务器经由到架顶式以太网交换机（“架顶式交换机”）的一个或多 个以太网连接来进行连接。多个这样的架顶式交换机形成通常被称为“接 入层”的部件，接入层是等级网络架构的最低级别。该等级的下一个较高 级别通常被称为“聚集层”，其可以包括多个以太网交换机（“聚集交换机”） 和/或互联网协议（IP）路由器。可以将接入层中的每一个架顶式交换机连 接到聚集层中的一个或多个聚集交换机和/或IP路由器。该等级的最高级别 通常被称为“核心层”，其包括可以配置为提供数据中心网络的入口/出口 点的多个IP路由器（“核心交换机”）。可以将聚集层中的每一个聚集交换 机和/或IP路由器连接到核心层中的一个或多个核心交换机，该一个或多个 核心交换机又可以顺次彼此互连。在这样的常规数据中心网络中，在服务 器的机架、接入层中的架顶式交换机、聚集层中的聚集交换机/IP路由器以 及核心层中的核心交换机之间的互连一般使用点对点以太网链路来实现。
尽管使用上述的常规数据中心网络来满足许多大学、政府、企业和金 融服务实体的操作需求，但是这样的常规数据中心网络具有几个缺点。例 如，没有共同位于相同的机架内的服务器之间的数据通信会在数据中心网 络内经历过度的延迟（在本文中也被称为“时延”），这大部分是由于，当 数据向上、向下和/或横跨网络的等级架构传播时，会要求该数据遍历许多 交换机和/或路由器。由于过度的节点和/或链路利用，在这样的服务器之间 的数据通信也会在数据中心网络的各自交换机和/或路由器内经历时延。此 外，因为会采用多个路径来将广播和/或多播数据传送到数据中心网络内的 不同目的地，这样的广播和/或多播数据会经历过度的时延漂移。随着数据 中心网络和/或其负载的尺寸增加，这样的时延和/或时延漂移会加重。由于 增加交换机、路由器、层和它们的互连的数量以便处理数据中心网络的扩 展，数据中心网络的等级架构还通常遭受日益复杂的但基本上固定的光纤 布线需求。
因此，期望具有避免上述的常规数据中心网络的至少一些缺点的数据 中心网络架构、系统和方法。
发明内容
根据本申请，公开了可以降低数据中心网络的成本和复杂性的数据中 心网络架构、系统和方法。这样的数据中心网络架构、系统和方法采用利 用在成对的光学端口上的混合空分复用（SDM）/波分复用（WDM）移动 信道计划的光学节点，所述光学节点按照各种物理电缆网络拓扑进行连接， 包括但不局限于物理环和物理2维度以及和更高维度的环。选择的物理拓 扑和选择的混合SDM/WDM移动信道计划的组合产生具有增加的互连密度 和减小的直径和链路利用的交换拓扑，导致减小的时延和时延漂移。光学 节点可以包括具有多播/广播能力的电路交换机，例如电子交叉点或电子交 叉交换机，以便增加光学节点和其中部署有光学节点的网络的功能，允许 以网络流量、应用需求和/或部署需求为基础来降低被移动的能力和交换跳 跃计数。该网络可以被用作对于接入层中的许多架顶式交换机的代替，从 而降低聚集层和核心层的网络需求。可选地，该网络可以用作对许多聚集 交换机和/或核心交换机的代替，从而降低对聚集层、核心层和接入层的网 络需求。
在一个方面中，每一个光学节点包括分组交换机，例如以太网交换机 或IP路由器。分组交换机具有多个下行链路端口和多个上行链路端口。分 组交换机可以经过光学节点上的用户连接端口由一个或多个下行链路端口 经过一个或多个下行链路可通信地耦接到一个或多个外部连接的设备，例 如服务器、外部交换机、外部路由器或任何其它适当的计算或计算机相关 的设备。每一个光学节点可以包括支持各种速度、协议和/或物理格式的几 种类型的用户连接端口，包括但不局限于10Gb/s以太网端口和支持40Gb/s 以太网的QSFP端口。一个这样的光学节点的分组交换机可以由一个或多 个下行链路端口经过一个或多个上行链路可通信地耦接到另一个这样的光 学节点的分组交换机。光学节点的分组交换机和它们经过上行链路的互连 形成在本文被称为“交换拓扑”的拓扑。注意到，在这样的交换拓扑中， 分组交换机可以由多个上行链路互连。
在另一方面中，每一个光学节点进一步包括连接到其上行链路端口的 多个光学发射机和多个光学接收机（被共同地称为“收发机”）。每一个光 学节点还可以包括至少一个电路交换机，例如交叉点交换机、交叉交换机 或具有将其输入上的信号的时隙切换到其输出上的信号的时隙的能力的更 多功能的交换机。收发机操作为向电路交换机提供电子信号，电路交换机 顺次操作为提供到分组交换机的多个连接，从而允许交换拓扑被重新配置。 在示例性方面中，电路交换机操作为将信号从其输入多播和/或广播到其输 出中的一个、一些或全部。注意到，当（1）不存在电路交换机或（2）电 路交换机被设置为将光学节点的每一个收发机连接到光学节点的分组交换 机上行链路端口时，产生的交换拓扑在本文被称为“基本交换拓扑”。基本 交换拓扑可以与通过重新配置电路交换机产生的合成的交换拓扑区分开。
在进一步的方面中，每一个光学节点的一些或全部用户连接端口连接 到光学节点的电路交换机，并且选择上行链路传输的格式以便匹配下行链 路传输的格式，从而使用户连接端口能够从在内部连接到光学节点的分组 交换机的端口重新配置到在内部连接到光学节点的收发机之一的端口（在 本文被称为“直接附接”）。直接附接用于提供在不同的光学节点上的两个 外部连接的设备之间或在光学节点的一个外部连接的设备和另一个光学节 点的分组交换机之间的直接附接链路。例如，QSFP用户连接端口可以通过 分离出其四（4）个10GbE分量信号并且通过电路交换机将信号单独地连 接到四（4）个收发机来提供被转换为到其它光学节点的一（1）到四（4） 个分组交换机的四（4）个10GbE连接的信号，这可以建立到多达四（4） 个其它光学节点处的四（4）个其它收发机的连接，该其它光学节点的信号 可能经过它们的电路交换机使用这样的直接附接连接到一个或多个其它内 部分组交换机或外部设备。
进而，通过将10GbE分量信号分别适当地连接到收发机或分组交换 机，可以为直接附接链路提供四（4）个10GbE分量信号的子集并且可以 为下行链路发射提供10GbE分量信号的剩余部分。注意到，在任何给定的 光学节点处，可能存在比上行链路端口更多的收发机，这取决于光学节点 的硬件配置，并且不管任何用户连接端口是否配置为直接附接，从而使终 止的光学信号能够通过电路交换机进行连接，而不干扰光学节点的任何上 行链路。
在又一方面中，每一个光学节点进一步包括在本文被称为“光学端口” 的多个多光纤接口。光学节点中光学端口的数量指示该光学节点的度数。 例如，度数2的光学节点包括在本文被称为“东”端口和“西”端口的两 个成对的光学端口。进而，度数4的光学节点包括在本文被称为东端口和 西端口的两个成对的光学端口以及在本文被称为“北”端口和“南”端口 的两个另外的成对的光学端口。这样的光学节点可以经过其光学端口由许 多光纤物理地互连，这可以使用单独的光纤电缆或多个多光纤电缆来实现， 每一个光纤电缆具有两个或多个光纤。在示例性方面中，使两个光学节点 互连的光纤可以包含在单个多光纤电缆内，单个多光纤连接器连接到各自 的光学节点的光学端口。物理拓扑可以由节点的图形表示，其中该图形的 节点与光学节点相对应，并且该图形的节点之间的边缘指示在一个或多个 光纤上的光学节点连接。注意到，光学端口可以是不同的或在物理上相同， 并且在安装期间或之后被指定一个名称。例如，当端口在物理上相同时， 在光学环网络上的度数2的光学节点可以操作为发现网络上的它们相邻的 光学节点，并且全局地决定它们的光学端口中的哪些要被指定为东端口和 西端口。
进一步注意到，交换拓扑可以不与物理拓扑不同，因为一些或全部光 学节点可以利用光学旁路，或者可以在光电转换之后经过一个或多个电路 交换机交换波长，接着是在相同或不同的波长上的电光转换。例如，物理 拓扑可以是光学多光纤环，并且交换拓扑可以是弦环，或者物理拓扑可以 是2维度的环形，并且交换拓扑可以是2维度的弦环。
在又一方面中，光学节点可以具有光学端口对，其具有内部光路，实 现在成对的光学端口之间的多个波长上的所有光学旁路。位于成对的光学 端口之间的SDM/WDM光学路由在本文被称为“信道计划”，其指定哪些 波长应该在哪些光纤上被终止（例如，被去掉到光学接收机或被从光学发 射机添加），以及哪些波长应该从哪一个输入光纤经过所述光学节点被光学 地路由到哪一个输出光纤。对于度数2的光学节点，东端口和西端口是成 对的光学端口。对于度数4的光学节点，东端口和西端口是成对的光学端 口，并且北端口和南端口是成对的光学端口。通常，对于具有端口P1、P2、 P3……的光学节点，端口P1和P2是成对的光学端口，端口P3和P4是成 对的光学端口，等等。为了讨论的目的，如果两个光学端口P1和P2是成 对的光学端口，则假设在从光学端口P1到光学端口P2的方向上的信道计 划与在从光学端口P2到光学端口P1的方向上的信道计划相同。注意到， 在每一个方向上实现相同的信道计划的成对的光学端口可以在物理上相同 或者不同，这取决于将如何连接光纤以及引出和引入光纤的位置。还注意 到，不同的成对的光学端口可以支持不同的信道计划。此外，可以将 SDM/WDM信道计划中的波长之一分配到光学监督控制（OSC），或者该 OSC可以按照单独的方式被处理。
在进一步的方面中，光学节点的至少两个成对的光学端口P1和P2可 以在每一个方向上使用在本文被称为单波长“SDM移动信道计划”的计划。 在从光学端口P1到光学端口P2的方向上，示例性SDM移动信道计划可 以按照下面进行指定。光学端口P1的引入光纤被划分为多个引入弦组，并 且光学端口P2的引出光纤被划分为引出弦组的相同集合，其中每一个引入 弦组G与引出弦组G’相匹配。对于光学端口P1的每一个引入弦组G，光 纤1、2、3…rG被编号，其中“rG”与引入弦组G中的光纤的数量相对应。 对于光学端口P2的每一个引出弦组G’，光纤1、2、3…rG’被编号，其中“rG’” 与引出弦组G’中的光纤的数量相对应。因为引入弦组G与引出弦组G’相 匹配，因此rG’等于rG。对于等于2、3…rG的f，引入弦组G的光纤“f”在 内部被路由到引出弦组G’的光纤“f-1”。引入弦组G的光纤“1”上的波长 通过将它连接到光学节点的接收机而被去掉。进而，引出弦组G’的光纤“rG’” 上的波长通过将它连接到光学节点的发射机之一而被添加。在从光学端口 P2到光学端口P1的方向上的示例性SDM移动信道计划可以被按照类似的 方式进行指定。在示例性方面中，度数2的光学节点可以包括两个成对的 光学端口，其中每一个光学端口包括单个连接的十二（12）个光纤电缆， 其被划分为四（4）个弦组，即，一（1）个光纤的第一输入弦组、一（1） 个光纤的第一输出弦组、五（5）个光纤的第二输入弦组和五（5）个光纤 的第二输出弦组。
在另一方面中，光学节点的至少两个成对的光学端口P1和P2可以在 每一个方向上使用在本文被称为混合“SDM/WDM移动信道计划”的计划。 在从光学端口P1到光学端口P2的方向上，示例性SDM/WDM移动信道计 划可以按照下面进行指定。光学端口P1的引入光纤被划分为多个引入弦 组，而光学端口P2的引出光纤被划分为相同的引出弦组的集合。光学端口 P1的每一个引入弦组G与光学端口P2的引出弦组G’相匹配，在每一个弦 组中具有相同数量的光纤。对于每一个引入弦组G及其相匹配的引出弦组 G'，执行下面的步骤：
（1）引入光纤1、2、3…r被编号，其中“r”是引入弦组G的光纤的 数量；
（2）引出光纤1、2、3…r被编号，其中“r”是引出弦组G’的光纤的 数量，以使得当将光学端口P1连接到另一光学节点的光学端口P2时，引 出弦组G’的第一输出光纤连接到引入弦组G的第一输入光纤，引出弦组G’ 的第二输出光纤连接到引入弦组G的第二输入光纤，等等；
（3）波长的可能空的集合wf被从引入弦组G的输入光纤f去掉，f=1、 2…r；
（4）波长的可能空的集合w’f被添加到引出弦组G’的输出光纤f’， f’=1、2…r；以及
（5）不在wf或w’f-1中的所有波长被从引入弦组G的输入光纤f路由 到引出弦组G’的输出光纤f’=f-1，
其中波长w被添加到引出弦组G’的输出光纤f’=1…r上的次数等于相 同波长w在引入弦组G的输入光纤f上被去掉的次数。波长的添加和去掉 被依次完成，以使得如果波长w在输出光纤f'处被添加，则在它可能被再 次添加到另一输出光纤f’’<f’之前，它在输入光纤f≤f’上被去掉。在从光 学端口P2到光学端口P1的方向上的示例性SDM/WDM移动信道计划可以 按照类似的方式进行指定。
SDM/WDM移动信道计划允许相同的波长w在弦组中被重新使用多 次，只要每次在它被添加到输出弦组的输出光纤k上之后，在被再次添加 在输出光纤m<k上的相同输出弦组内之前，该波长被从相等或较低编号的 输入光纤j上的相匹配的输入弦组提取。如果波长w被添加在输出光纤k 上并且接着在输入光纤f≤k上被去掉，并且如果实现相同信道计划的光学 节点在具有足够长度的路径或环中被布线，则w将承载光学地旁路k-j个 光学节点的光学连接，产生具有长度k-j+1的弦。添加和去掉波长可以使用 光学添加/去掉复用器、滤波器或任何其它适当的光学设备和/或技术来实 现。这样的设备可以被放置在光学节点内的不同位置中，或者按照各种方 式被集成在公共模块中，以便实现上面描述的功能。
进一步关于SDM/WDM移动信道计划，一个或多个弦组可以使用仅在 其最顶部的引出光纤上注入的波长并且在一个或多个输入光纤处一次精确 地去掉这些波长的技术。一个或多个弦组也可以使用在其输出光纤中的一 个或多个处一次精确地注入波长并且在其最底部的光纤处去掉所有波长的 技术。
此外，一个或多个弦组可以使用在其最顶部的光纤上注入来自该信道 计划中的所有波长中的多个当中的波长、在它们的输入光纤k之一上去掉 该波长、在它们的输出光纤k-1上将相同的波长添加回并且在它们的最底 部的光纤上提取相同波长的技术。
在又一方面中，承载收发机的双工通信链路的输入和输出部分的引入 和引出弦组可以被包含在相同的电缆内，这对于电缆布线和容错是有利的。 在一个光学端口中的引入光纤的位置与在成对的光学端口中的引出光纤的 位置相对应，这允许成对的光学端口与多光纤电缆互连。例如，每一个光 学端口可以使用单个多光纤连接器连接到单个多光纤电缆。进而，成对的 光学端口可以实现公共信道计划。引入和引出光纤也可以被包含在单独的 光纤电缆中，每一个光纤电缆可能被包含在多光纤束中并且与多光纤连接 器连接，成对的光学端口在物理上相同，这允许光学端口通过将成对的光 学端口的引出电缆连接到引入电缆而互连。
在进一步的方面中，光学节点可以包括不具有相对应的光学端口对的 光学端口。例如，光学节点可以具有西端口，但是不具有东端口。在这种 情况下，这样的光学节点的西端口用作终端端口。在该终端端口的所有输 入光纤上的所有波长通过使用光学复用器、光学解复用器或任何其它适当 的光学设备和/或技术由收发机终止。例如，度数1的光学节点可以终止在 其唯一的光学端口上的每一个光纤。进而，度数3的光学节点可以具有作 为成对的光学端口的西端口和东端口以及南端口，该南端口作为用于终止 南端口/北端口信道计划的所有光纤上的所有波长的终端端口。
实现各种信道计划的多个光学节点可以被连接在光学网络中，以使得 光学端口经过成对的光学端口连接到共享相同的信道计划的其它光学端 口。例如，都是度数2的光学节点可以在逻辑上布置在环中，并且每一个 光学节点可以通过多个光纤连接到其两个相邻的光学节点，将该光学节点 的东端口连接到其相邻光学节点之一的西端口，并且将该光学节点的西端 口连接到它的其它相邻光学节点的东端口。在示例性方面中，每一种类型 的光学端口，例如西端口或东端口，被调整（key）以便允许到另一光学节 点上的它的东端口或西端口对的物理连接。在另一示例性方面中，在东端 口和西端口之间不存在物理区分。在另一示例性方面中，每一个光学节点 配置为实现公共的东/西SDM/WDM移动信道计划和相同的西/东 SDM/WDM移动信道计划，并且交换拓扑是具有减少的光纤和/或波长计数 的弦环网络，这允许使用不太昂贵的光学收发机和添加/去掉复用器。
对于包括电路交换机的光学节点，通过有效地附接两个或更多个弦以 便产生具有增加的长度的弦来重新配置弦环网络的弦。
在一个方面中，具有编号为n=0、1、2…N-1的N个光学节点的弦环 网络具有长度为r1、r2…rc的弦，以使得光学节点n中的交换机连接到具有 许多弦sc≥1（c=1…C）的其相邻光学节点n+rc（mod N）和n-rc（mod N） 中的交换机，每一个弦代表上行链路。
这样的弦环网络的交换拓扑可以被表示为例如， 代表具有N个光学节点的弦环网络的交换拓扑，每一个光学节 点由s1个弦连接到其两个相邻的光学节点。进而，“RN(12;3)”代表弦环网 络的交换拓扑，其中相邻的光学节点由二（2）个弦连接，并且具有在它们 之间的二（2）个中间光学节点的光学节点由一（1）个弦连接。而且， “RN(14;22;32;42;52)”代表具有在相邻的光学节点之间的四（4）个弦、在由 一（1）个其它光学节点分离的光学节点之间的二（2）个弦、在由二（2） 个其它光学节点分离的光学节点之间的二（2）个弦、在由三（3）个其它 光学节点分离的光学节点之间的二（2）个弦和在由四（4）个其它光学节 点分离的光学节点之间的二（2）个弦的弦环网络的交换拓扑。
在另一方面中，度数2的多个光学节点在物理上被连接在环中，并且 选择该信道计划以使得交换技术被表示为N为偶 数，以及N为奇数，这提供具有位于每一对光 学节点之间的至少一个弦（上行链路）的全网格。例如，“R11(14;22;32;42;52)” 代表十一（11）个光学节点的全网格交换拓扑，其中相邻的光学节点由四 （4）个弦连接，并且不相邻的光学节点由二（2）个弦连接。进而， “R12(14;22;32;42;52;62)”代表十二（12）个光学节点的全网格交换拓扑，其 中相邻的光学节点以及由它们之间的五（5）个光学节点分离的环的中间周 围的光学节点由四（4）个弦连接，并且所有其它对的光学节点由二（2） 个弦连接。
SDM移动信道计划要求在物理上相邻的光学节点之间的个光纤以便创建全网格交换拓扑。例如，被表示为“R11(14;22;32;42;52)”的 交换拓扑提供在十一（11）个光学节点上的全网格，并且要求在物理环中 的每一个光学节点之间的总共六十四（64）个光纤。使用SDM/WDM移动 信道计划，交换拓扑R11(14;22;32;42;52)可以使用在光学节点之间的十二（12） 个光纤、使用六（6）个不同的波长，通过在每一个方向上形成二（2）个 弦组来实现，其中第一弦组在每一个方向上包括在波长w1、w2、w3和w4 上承载四（4）个弦的单个光纤，并且第二弦组在每一个方向上包括承载剩 余弦的五（5）个光纤。波长w1、w2、w3和w4被添加到弦组的输出光纤 “5”，波长w5和w6被添加到弦组的输出光纤“4”，波长w1和w2在输 入光纤“4”上被去掉并且被添加在输出光纤“3”上，波长w1、w2、w3、 w4、w5和w6在输入光纤“1”上被去掉，以使得波长w1和w2实现长度 为2和3的二（2）个弦，波长3和4实现长度为5的弦，并且波长w5和 w6实现长度为4的二（2）个弦。可选地，交换拓扑R11(14;22;32;42;52)可以 使用光学节点之间的十二（12）个光纤、使用八（8）个不同的波长，通过 在每一个方向上形成二（2）个弦组来实现，其中第一弦组在每一个方向上 包括在波长w1、w2、w3和w4上承载四（4）个环弦的单个光纤，并且第 二弦组在每一个方向上包括承载剩余弦的五（5）个光纤。波长w1、w2、 w3、w4、w5、w6、w7和w8在每一个方向上被添加到弦组的输出光纤“5”， 波长w1和w2在输入光纤“4”上被去掉，w3和w4在输入光纤“3”上被 去掉，w5和w6在输入光纤“2”上被去掉，并且w7和w8在输入光纤“1” 上被去掉。
因此，对于相同的弦环拓扑，存在许多可能的SDM/WDM移动信道计 划，其中的一些可以在光学损耗、光学部件的可用性等方面提供优点，而 SDM移动信道计划唯一地由选择的弦环拓扑确定。例如，被表示为 R11(1;2;3;4;5)的交换拓扑要求使用SDM移动信道计划的三十（30）个光纤。 进而，交换拓扑R11(1;2;3;4;5)通过在每一个方向上形成尺寸为五（5）的弦组、 在每一个方向上在输出光纤“5”上添加第一、第二和第三波长、在输出光 纤“4”处去掉第二波长、在输出光纤“3”处添加第二波长、在输出光纤 “2”处去掉第三波长、在输出光纤“2”处添加第三波长并且在输入光纤 “1”处去掉第一、第二和第三波长而要求使用SDM/WDM移动信道计划 的在相邻光学节点之间的十（10）个光纤和三（3）个不同的波长。注意到， 如果全网格直接使用每一对光学节点之间的一对光纤实现，而不是在使用 多光纤电缆的物理环中实现，则十一（11）个光学节点的全网格将要求总 共11*10=110个光纤，这与使用SDM/WDM移动信道计划要求的光纤数量 相同，而使用SDM移动信道计划将要求总共330个光纤。
在进一步的方面中，可以选择信道计划以使得该环中的每一个光学节 点由至少一个弦连接到该环中的每一个其它光学节点，从而产生全网格交 换拓扑。注意到，包括在光学节点中的电路交换机可以用于连接多个弦， 用于产生全网格交换拓扑。例如，通过使用具有六（6）个波长和十二（12） 个光纤的SDM/WDM移动信道计划以便实现交换拓扑R12(14;22;32;42;52)（其 不是全网格）并且使用电路交换机以便加入长度为1和5的一些弦来实现 全网格交换拓扑R12(13;22;32;42;51;61)，能够实现具有十二（12）个光学节点 的全网格。
在其它方面中，度数2的光学节点和度数1的光学节点可以被连接以 便形成物理路径拓扑，其中度数1的光学节点是物理路径拓扑的端点，并 且交换拓扑是弦路径拓扑。进而，q维度的环形物理拓扑可以使用度数2q 的光学节点来形成，其中，在每一个维度中的光学节点连接在物理环中， 从而形成多维度弦环交换拓扑。不在相同维度内的光学节点之间的数据通 信能够经过一个或多个分组交换机和/或一个或多个电路交换机被路由以 便创建一个或多个维度间上行链路。例如，2维度的环形物理拓扑可以使用 在逻辑上布置在栅格中的度数4的光学节点来形成，每一个光学节点使用 多个光纤经过其东、西、北和南端口连接到其四（4）个相邻的光学节点。 在这样的栅格中，在一行中的第一和最后一个光学节点被视为相邻的光学 节点，并且在一列中的第一和最后一个光学节点同样被视为相邻的光学节 点。例如，栅格的列可以代表数据中心网络中的相邻机架。栅格的行支持 东/西信道计划，并且栅格的列支持北/南信道计划。不在相同的行或列内的 光学节点之间的数据通信可以经过一个或多个分组交换机和/或一个或多 个电路交换机被电子地路由，以便创建光学节点之间的一个或多个上行链 路。注意到，可以选择信道计划以便在用于形成环形网络的栅格的每一行 和每一列中形成全网格。
进一步注意到，不成对的光学端口可以实现不同的信道计划，并且因 此可能能够或者不能够连接到彼此，这取决于选择的信道计划的细节。在 这样的情况下，例如，度数4的光学节点的东/西端口可以使用具有公共东 /西信道计划的度数2的光学节点的第一子集形成环，并且度数4的光学节 点的北/南端口可以使用具有相同或不同的东/西信道计划的度数2的光学 节点的第二子集形成环，其中度数4的光学节点的北/南信道计划与度数2 的光学节点的第二子集的东/西信道计划相匹配。
在另一方面中，度数4的光学节点或任何其它适当度数的光学节点可 以被连接到彼此，以便实现其它交换拓扑。例如，这样的光学节点的光学 端口可以连接到其它这样的光学节点的成对的光学端口，创建可以包括重 叠的弦环和/或路径的交换拓扑，其中一个或多个光学节点可以存在于多于 一个弦环和/或路径中。
在再一方面中，可以通过配置多个光学节点的电路交换机以便建立从 源或起源分组交换机到一组初级目的地分组交换机的双向上行链路、使用 多个源分组交换机的上行链路端口以及从相同的源分组交换机和上行链路 端口到多个次级分组交换机的单工连接来实现低时延和低时延漂移多播和 广播，一个或多个电路交换机建立从其输入端口之一到其多个输出端口的 单工多播或广播连接，从而实现从连接到源分组交换机的服务器到连接到 相同的分组交换机和/或不同的分组交换机的多个服务器的数据多播和广 播。在示例性方面中，第二组目的地分组交换机上的发射上行链路端口被 静默。在另一示例性方面中，第二组目的地分组交换机上的发射上行链路 端口被静默，但是数据传输通过连接到次级发射上行链路端口的电路交换 机被禁用。在又一示例性方面中，在一个或多个次级分组交换机上的发射 上行链路端口被启用并且在单独的多播或广播通信中被使用。在又一方面 中，多个光学节点位于光学环网络上，目的地分组交换机之一是源分组交 换机，并且来自源分组交换机的上行链路的引出信号在该交换机的电路交 换机处或者被循环回到其接收机上行链路端口上，或者例如通过路由在环 周围的引出信号而被经过网络路由，以使得它在源分组交换机上行链路端 口上连接回，从而建立双工连接。例如，在物理环网络中，可以从源分组 交换机到本身（使用经过网络连接的两个上行链路端口）建立双工连接， 并且引出信号可以在多个中间分组交换机处被去掉，以便建立从源分组交 换机到目的地分组交换机的多播或广播单工通信。
通过使用与固定和无源波长添加/去掉方案结合的对于每一个光学节 点处的光纤的无源移动策略，可以使用减少数量的通信信道（例如，光纤、 波长、时隙）来构造2维度以及更高维度的弦环网络。光学节点可以配置 为实质上彼此相同。进而，每一个光学节点可以配置为包括电路交换机以 便实现网络弦的动态配置，用于使网络拓扑适应于网络流量，减小网络直 径和/或增加网络拓扑的密度。每一个光学节点也可以包括电子以太网分组 交换机以便实现可配置的完全集成的层0/1/2/3的交换网络，具有减小的光 纤互连复杂性、WDM硬件需要、电路交换机尺寸、分组交换机尺寸和处 理需求。也可以使用较高度数的物理拓扑以及可选的拓扑。此外，多光纤 束可以被调整以便减少光纤布线错误。
通过接下来的本发明的附图说明和/或具体实施方式，本发明的其它特 征、功能和方面将变得明显。
附图说明
参照下面结合附图对本发明的详细描述，将更加充分地理解本发明， 在附图中：
图1是根据本申请配置的包括多个度数2的光学节点的示例性光学环 网络的方框图；
图2是包括在图1的光学环网络中的度数2的示例性光学节点的方框 图；
图3a是包括在图2的光学节点中的示例性交换机模块和示例性光学 MUX/DMUX模块的示意图；
图3b-3c是在图3a的光学节点上实现的光学MUX/DMUX模块的示意 图；
图4是图1的光学环网络的方框图，说明了当根据图2的光学节点配 置各自的光学节点时能够实现的网格连接性；
图5是包括根据图2的光学节点配置的多个光学节点的示例性光学弦 环网络的方框图；
图6是能够在图3a的光学节点上实现的示例性交换机模块的示意图；
图7a是包括配置为支持光学环网络上的低时延多播数据信道的多个光 学节点的示例性光学环网络的方框图；
图7b是图7a的光学环网络的方框图，其中多个光学节点配置为支持 所述光学环网络上的低时延广播数据信道；
图7c是图7a的光学环网络的方框图，其中多个光学节点配置为支持 所述光学环网络上的迁移路径信道；
图8是操作图2的光学节点用于实现所述光学节点内的低信号传输时 延的示例性方法的流程图；
图9a是包括根据图2的光学节点配置的多个度数4的光学节点的示例 性光学环形网络的方框图；
图9b是包括在图9a的光学环形网络中的示例性度数4的光学节点的 方框图；
图9c是包括多个度数2的光学节点和多个度数1的光学节点的示例性 弦路径网络的方框图；
图9d是包括多个度数2的光学节点、多个度数3的光学节点和多个度 数4的光学节点的示例性曼哈顿街道物理拓扑的方框图；
图10a-10b是图3b-3c的光学MUX/DMUX模块的示例性可选实施例 的示意图；
图11是图3b的光学MUX/DMUX模块的另一示例性可选实施例的示 意图；
图12a-12b是图3b-3c的光学MUX/DMUX模块的另一示例性可选实 施例的示意图；
图13a是可以结合图3b-3c的光学MUX/DMUX模块使用的示例性多 核心光纤的图；
图13b是结合图13a的多核心光纤实现的图3b的光学MUX/DMUX模 块的示意图；
图14a是可以被包括在图3a的光学节点上实现的交换机模块中的示例 性交叉点交换机和分组交换机的方框图；
图14b是图14a的交叉点交换机和分组交换机的示例性可选实施例的 方框图；
图14c是图14a的交叉点交换机和分组交换机的再一示例性可选实施 例的方框图；并且
图15是图3的示例性交换机模块和示例性光学MUX/DMUX模块的可 选实施例的示意图。
具体实施方式
这里通过引用的方式并入下列申请：2011年6月20日递交的发明名称 为“DATA CENTER NETWORK SWITCHING”的美国临时专利申请No. 61/498,931、2011年11月1日递交的发明名称为“DATA CENTER NETWORK SWITCHING”的美国临时专利申请No.61/554,107以及2012 年6月20日递交的发明名称为“OPTICAL JUNCTION NODES FOR USE IN DATA CENTER NETWORKS”的美国专利申请。
公开了能够降低数据中心网络的成本和复杂性的数据中心网络架构、 系统和方法。这样的数据中心网络架构、系统和方法采用在成对的光学端 口上利用混合空分复用（SDM）/波分复用（WDM）移动信道计划的物理 光学环网络拓扑和光学节点，该成对的光学端口可以在各种物理电缆网络 拓扑中进行连接，包括但不局限于物理环以及物理2维度和更高维度的环， 以便在数据中心网络内有效地分配带宽，同时降低数据中心网络的物理互 连需求。
图1描绘了根据本申请的包括多个光学节点1到11的示例性光学环网 络100的说明性实施例。注意到，出于说明的目的，图1中描绘的光学环 网络100包括十一（11）个光学节点，并且光学环网络100中可以包括任 何其它适当数量的光学节点。如在本文使用的，术语“光学节点”指代向 其外部连接的设备提供分组通信服务的初级网络节点。多个光学节点1-11 中的每一个能够经过一个或多个用户连接端口被可通信地耦接到一个或多 个外部计算机化的设备，例如用于运行一个或多个应用程序（“应用”）、用 于存储数据等等的一个或多个服务器计算机（“服务器”，例如参见图2的 服务器203）。这样的服务器可以单独地或与能够经过一个或多个上行链路 端口被可通信地耦接到相同的光学节点或分开的光学节点的一个或多个其 它服务器相关联地进行操作。例如，多个光学节点1-11内的分组交换机与 耦接到其的各自服务器能够经过各种上行链路/下行链路端口使用10Gb以 太网协议或任何其它适当的协议进行通信。每一个光学节点1-11能够采用 光学波分复用（WDM）、密集波分复用（DWDM）或粗波分复用（CWDM）。 此外，互连光学环网络100上的各自光学节点1-11的链路可以使用单光纤 对配置或多光纤对配置来实现，该多光纤对配置例如包括一个或多个多光 纤带状电缆（例如，多光纤带状电缆）。
图2描绘了光学环网络100（参见图1）上的光学节点1的示例性配置。 注意到，光学环网络100上的其它光学节点2-11可以具有与光学节点1类 似的配置。如图2所示，光学节点1是包括在本文被称为“东”端口212 和“西”端口214的两个成对的光学端口212、214的度数2的光学节点。 光学节点1还包括光学MUX/DMUX模块202、交换机模块209和具有二 十四（24）个诸如HBMTTM连接器或任何其它适当的连接器的光纤连接器 208的光学底板。光学节点1还包括在沿着光学环网络100的东（“顺时针”） 方向（例如，从光学节点1朝向光学节点2；见图1）上连接在光学 MUX/DMUX模块202和连接器208之间的12个光纤的第一束206以及在 沿着光学环网络100的西（“逆时针”）方向（例如，从光学节点1到光学 节点11；见图1）上连接在光学MUX/DMUX模块202和连接器208之间 的12个光纤的第二束204。注意到，这样的光学MUX（复用器）可以包 括但不局限于具有多端口添加能力的薄膜光纤、阵列波导路由器、融合的 双锥形圆锥、波导和光学复用器。进而，这样的光学DMUX（解复用器） 可以包括但不局限于具有多端口去掉能力的薄膜滤波器、阵列波导路由器、 融合的双锥形圆锥、波导和光学解复用器。
使用包括在光学节点1中的光学MUX/DMUX模块202（见图2），以 ITU（国际电信联盟）光学CWDM信道计划（例如见表I）或任何其它适 当的信道计划为基础，可以将多个波长信道号映射到实际物理波长号中。 参照示例性的ITU光学CWDM信道计划（见表1），总共八（8）个波长信 道1到8可以支持光学MUX/DMUX模块202的单个产品代码。注意到， 任何其它适当数量的波长信道可以用于支持光学MUX/DMUX模块202的 任何其它适当的产品代码。
表I：映射到ITU CWDM波长的信道计划
如进一步在图2中示出的，包括在光学节点1中的交换机模块209耦 接在光学MUX/DMUX模块202和服务器203之间。光学节点1和服务器 3可以因此通过一个或多个双向链路205、207可通信地耦接到彼此，其中 每一个链路可操作地耦接在交换机模块209和服务器203之间。
图3a描绘了包括光学MUX/DMUX模块202和交换机模块209的光学 节点1的详细视图。如图3a所示，光学MUX/DMUX模块202包括能够用 于实现诸如表I的示例性ITU光学CWDM信道计划或任何其它适当的信道 计划的预定信道计划的一对光学滤波器配置301、303。如本文描述的，光 学滤波器配置301、303配置为实现在本文被称为混合SDW/WDM移动信 道计划的计划。注意到，光学环网络100（见图1）上的其它光学节点2-11 可以包括与光学节点1的光学滤波器配置类似的光学滤波器配置。光学滤 波器配置301包括在沿着光学环网络100的西（逆时针）方向上可操作地 连接到光纤#1到#6的多个输入（通常由附图标记380指示）以及在沿着光 学环网络100的东（顺时针）方向上可操作地连接到光纤#1到#6的多个输 出（通常由附图标记382指示）。同样，光学滤波器配置303包括在沿着光 学环网络100的东（顺时针）方向上可操作地连接到光纤#7到#12的多个 输入（通常由附图标记384指示）以及在沿着光学环网络100的西（逆时 针）方向上可操作地连接到光纤#7到#12的多个输出（通常由附图标记386 指示）。多个输入384和多个输出382包括在光学节点1的东端口212（见 图2）中，并且多个输入380和多个输出386包括在光学节点1的西端口 214（见图2）中。例如，可以使用一个或多个多光纤带状电缆来实现光纤 #1到#12。注意到，出于说明的目的，在本文中将这样的多光纤带状电缆描 述为包括十二（12）个光纤，并且可以使用这样的多光纤带状电缆内的任 何其它适当数量的光纤。
参照光学节点1（见图3a），光学滤波器配置301的多个输入380操作 为从光学节点11（见图1）接收由各自的光纤#1-#6承载的光学信号，并且 光学滤波器配置301的多个输出382操作为将各自的光纤#1-#6上的光学信 号发送到光学节点2（见图1）。在沿着光学环网络100（见图1）的东（顺 时针）方向上，光学节点1因此通过多个输入380可通信地耦接到光学节 点11，该多个输入380按照与光纤#1到#6相对应的预定序列。进而，光学 节点1在沿着光学环网络100的东（顺时针）方向上由多个输出382可通 信地耦接到光学节点2，该多个输出382也按照与光纤#1到#6相对应的预 定序列。光学滤波器配置301进一步包括设置在各自的输入和输出380、382 之间的多个光学连接路径，例如光学连接路径388、389、390、391，这些 光学连接路径配置为实现预定的SDM/WDM移动信道计划。
例如，参照光学滤波器配置301（见图3a），多个输入380中的每一个 以及多个输出382中的每一个具有按照与光纤#1到#6相对应的预定序列的 特定位置。为了实现预定的SDM/WDM移动信道计划，多个光学连接路径 中的至少一些配置为将各自的输入与各自的输出可通信地耦接，以使得各 自输入和各自输出的特定位置相差预定序列中的至少一个位置。例如，光 学连接路径388配置为将具有在与光纤#5（在东侧上）相对应的预定序列 中的位置的输出与具有在与光纤#6（在西侧上）相对应的预定序列中的位 置的输入可通信地耦接。进而，光学连接路径389配置为将具有在与光纤 #4（在东侧上）相对应的预定序列中的位置的输出与具有在与光纤#5（在 西侧上）相对应的预定序列中的位置的输入可通信地耦接。而且，光学连 接路径390配置为将具有在与光纤#3（在东侧上）相对应的预定序列中的 位置的输出与具有在与光纤#4（在西侧上）相对应的预定序列中的位置的 输入可通信地耦接。此外，光学连接路径391配置为将具有在与光纤#2（在 东侧上）相对应的预定顺序中的位置的输出与具有在与光纤#3（在西侧上） 相对应的预定序列中的位置的输入可通信地耦接。
光学滤波器配置303（见图3a）的多个输入384操作为从光学节点2 （见图1）接收由各自的光纤#7到#12承载的光学信号，并且光学滤波器配 置303（见图3a）的多个输出386操作为将各自的光纤#7到#12上的光学 信号发送到光学节点11（见图1）。在沿着光学环网络100的西（逆时针） 方向上，光学节点1因此由按照与光纤#7到#12相对应的预定序列的多个 输入384可通信地耦接到光学节点2。进而，在沿着光学环网络100的西（逆 时针）方向上，光学节点1由也按照与光纤#7到#12相对应的预定序列的 多个输出386可通信地耦接到光学节点11。光学滤波器配置303进一步包 括设置在各自输入384和各自输出386之间的多个光学连接路径，包括也 配置为实现预定的SDM/WDM移动信道计划的光学连接路径392、393、 394、395。
参照光学滤波器配置303（见图3a），多个输入384中的每一个以及多 个输出386中的每一个具有按照与光纤#7到#12相对应的预定序列的特定 位置。为了进一步实现预定的SDM/WDM移动信道计划，布置在各自输入 和输出384、386之间的多个光学连接路径中的至少一些配置为将各自输入 与各自输出可通信地耦接，以使得各自输入和各自输出的特定位置相差预 定序列中的至少一个位置。例如，光学连接路径392配置为将具有在与光 纤#8（在西侧上）相对应的预定序列中的位置的输出与具有在与光纤#9（在 东侧上）相对应的预定序列中的位置的输入可通信地耦接。进而，光学连 接路径393配置为将具有在与光纤#9（在西侧上）相对应的预定序列中的 位置的输出与具有在与光纤#10（在东侧上）相对应的预定序列中的位置的 输入可通信地耦接。而且，光学连接路径394配置为将具有在与光纤#10（在 西侧上）相对应的预定序列中的位置的输出与具有在与光纤#11（在东侧上） 相对应的预定序列中的位置的输入可通信地耦接。此外，光学连接路径395 配置为将具有在与光纤#11（在西侧上）相对应的预定序列中的位置的输出 与具有在与光纤#12（在东侧上）相对应的预定序列中的位置的输入可通信 地耦接。
如图3a所示，交换机模块209包括分组交换机346，该分组交换机346 可以使用电子分组交换机技术来实现。例如，分组交换机346可以被实现 为以太网分组交换机、互联网协议（IP）分组路由器或任何其它适当的交 换机。交换机模块209进一步包括设置在分组交换机346和各自光学滤波 器配置301、303的多个光学连接路径之间的电路交换机348。例如，电路 交换机348可以被实现为交叉交换机、交叉点交换机或任何其它适当的交 换机。电路交换机348可以接收电子形式的来源于输入380、384中的一个 或多个的一个或多个信号，并且可以提供一个或多个信号用于随后作为光 学信号转发到输出382、386中的一个或多个。这样的光学信号可以分别与 至少部分地经过光学节点1延伸的层1（L1）光路相关联。交换机模块209 进一步包括用于分组交换机346和/或电路交换机348的本地控制和/或配置 的处理器349。例如，处理器349可以通过一个或多个光学监督控制（OSC） 信道（例如，与光学DMUX滤波器（“去掉模块”）302和光学MUX滤波 器（“添加模块”）310相对应的OSC信道和/或与去掉模块326和添加模块 320相对应的OSC信道，见图3a）从外部中央处理器接收用于分组交换机 346和/或电路交换机348的这样的控制和/或配置的指令，这将在下面进行 进一步讨论。处理器349还可以配置为经由网络管理端口接收这样的指令。 交换机模块209还包括设置在电路交换机348和光学滤波器配置301之间 的多个输入收发机338.1-338.12和多个输出收发机340.1-340.12，以及设置 在电路交换机348和光学滤波器配置303之间的多个输入收发机 344.1-344.12和多个输出收发机342.1-342.12。注意到，根据需要或者期望， 时钟和数据恢复（CDR）可以被实现为电路交换机348的集成部分或者被 实现在电路交换机348的外部，例如在与CDR电路396、397、398、399 相对应的位置处（见图3a）。如在图3a中进一步示出的，光学滤波器配置 301包括多个光学DMUX滤波器（“去掉模块”）304、306和多个光学MUX 滤波器（“添加模块”）308、312、314、316、318。光学滤波器配置301的 多个光学连接路径，包括光学连接路径388-391，可以配置为实现诸如WDM 波长信道的一个或多个波长信道。而且，每一个去掉模块304、306操作为 将诸如被分配到一个或多个预定的WDM波长信道的WDM波长信道信号 的一个或多个光信号与由光学滤波器配置301内的各自光学连接路径承载 的光学信号分离。此外，添加模块308、312、314、316、318中的每一个 操作为将诸如被分配到一个或多个预定的WDM波长信道的WDM波长信 道信号的一个或多个光学信号添加到光学滤波器配置301内的各自光学连 接路径。
与光学滤波器配置301类似，光学滤波器配置303包括多个光学DMUX 滤波器（“去掉模块”）324、328以及多个光学MUX滤波器（“添加模块”） 320、322、330、332、334、336。光学滤波器配置303的多个光学连接路 径，包括光学连接路径392-395，可以配置为实现诸如WDM波长信道的一 个或多个波长信道。而且，去掉模块324、328中的每一个操作为将诸如被 分配到一个或多个预定的WDM波长信道的WDM波长信道信号的一个或 多个光信号与由光学滤波器配置303内的各自光学连接路径承载的光学信 号分离。此外，添加模块320、322、330、332、334、336中的每一个操作 为将诸如被分配到一个或多个预定的WDM波长信道的WDM波长信道信 号的一个或多个光学信号添加到光学滤波器配置303内的各自光学连接路 径。
多个输入收发机338.1-338.12操作为执行与光学滤波器配置301的各 自光学连接路径分离的波长信道信号的光电（O-E）转换，并且多个输出收 发机340.1-340.12操作为执行要被添加到光学滤波器配置301的各自光学 连接路径的波长信道信号的电光（E-O）转换。同样，多个输入收发机 344.1-344.12操作为执行与光学滤波器配置303的各自光学连接路径分离的 波长信道信号的光电（O-E）转换，并且多个输出收发机342.1-342.12操作 为执行要被添加到光学滤波器配置303的各自光学连接路径的波长信道信 号的电光（E-O）转换。电路交换机348操作为通过连接路径370和/或连 接路径372从一个或多个输入收发机338.1-338.12、344.1-344.12接收电子 形式的与光学滤波器配置301和/或光学滤波器配置303内的一个或多个光 学连接路径分离的一个或多个波长信道信号。电路交换机348进一步操作 为通过连接路径374向分组交换机346选择性地提供一个或多个波长信道 信号和/或通过连接路径376和/或连接路径378向一个或多个输出收发机 340.1-340.12、342.1-342.12提供一个或多个波长信道信号。这样的波长信 道信号顺次由输出收发机340.1-340.12、342.1-342.12以光学形式提供到一 个或多个添加模块308、312、314、316、318、320、322、330、332、334、 336，用于随后添加到光学滤波器配置301和/或光学滤波器配置303内的 一个或多个光学连接路径。应该理解，诸如输入收发机338.1-338.12、 344.1-344.12的输入收发机可以被集成为单个设备。同样，诸如输出收发机 340.1-340.12、342.1-342.12的输出收发机可以被集成为单个设备。
图3b和3c分别描绘了包括在光学MUX/DMUX模块202（见图2、3a） 中的光学滤波器配置301、303的详细视图。图3b-3c描绘了来自一个或多 个多光纤带状电缆的二十四（24）个单模或多模光纤（例如，“光纤#1（入）” 到“光纤#12（入）”和“光纤#1（出）”到“光纤#12（出）”）如何在各自 的光学滤波器配置301、303内被路由，用于连接到多个添加模块308、312、 314、316、318、320、322、330、332、334、336和多个去掉模块304、306、 324、328。图3b描绘了用于连接光学环网络100（见图1）上的光学节点 11和光学节点2之间的光学节点1以便允许在“西入”/“东出”方向上的 光学信号传输的光学滤波器配置301。图3c描绘了用于连接光学环网络100 （见图1）上的光学节点11和光学节点2之间的光学节点1以便允许在“东 入”/“西出”方向上的光学信号传输的光学滤波器配置303。
更具体地说，图3b和3c使用由附图标记1、2、3、4、5、6、7、8指 示的八（8）个不同的波长描绘了采用光学节点之间的十二（12）个光纤的 SDM/WDM移动信道计划。两个弦组可以在西端口214（也见图2）上的引 入方向上形成，并且两个弦组可以在东端口212（也见图2）上的引出方向 上形成。例如，在西端口214上的引入方向上的第一弦组可以包括单个光 纤，即，光纤#1（入）（见图3b），并且在东端口212上的引出方向上的相 匹配的第一弦组可以同样包括单个光纤，即，光纤#1（出）（见图3b）。进 而，在西端口214上的引入方向上的第二弦组可以包括五（5）个光纤，即， 光纤#2（入）、光纤#3（入）、光纤#4（入）、光纤#5（入）和光纤#6（入） （见图3b），并且在东端口212上的引出方向上的相匹配的第二弦组可以同 样包括五（5）个光纤，即，光纤#2（出）、光纤#3（出）、光纤#4（出）、 光纤#5（出）和光纤#6（出）（见图3b）。类似地，在东端口212上的引入 方向上的第一弦组可以包括单个光纤，即，光纤#7（入）（见图3c），并且 在西端口214上的引出方向上的相匹配的第一弦组可以同样包括单个光纤， 即，光纤#7（出）（见图3c）。进而，在东端口212上的引入方向上的第二 弦组可以包括五（5）个光纤，即，光纤#8（入）、光纤#9（入）、光纤#10 （入）、光纤#11（入）和光纤#12（入）（见图3c），并且在西端口214上的 引出方向上的相匹配的第二弦组可以同样包括五（5）个光纤，即，光纤#8 （出）、光纤#9（出）、光纤#10（出）、光纤#11（出）和光纤#12（出）（见 图3c）。
如图3b所示，光纤#1（入）可以结合光纤#1（出）使用以便实现与去 掉模块302和添加模块310相对应的光学监督控制（OSC）信道。光纤#1 （入）和光纤#1（出）（见图3b）也能够分别结合去掉模块304（例如，4 信道DMUX滤波器）和添加模块308（例如，4信道MUX滤波器）使用 以便实现波长信道1、2、3、4的一（1）个跳跃连接（见图3b）。
同样，如图3c所示，光纤#7（入）可以结合光纤#7（出）使用以便实 现与去掉模块326和添加模块320相对应的OSC信道。光纤#7（入）和光 纤#7（出）也能够分别结合去掉模块324（例如，4信道DMUX滤波器） 和添加模块322（例如，4信道MUX滤波器）使用以便实现波长信道1、2、 3、4的一（1）个跳跃连接（见图3c）。
此外，光纤#2（入）（见图3b）可以结合去掉模块306（例如，8信道 DMUX滤波器）使用以便实现波长信道1、2、3、4、5、6、7、8的一（1） 个跳跃连接，并且光纤#8（入）（见图3c）可以结合去掉模块328（例如， 8信道DMUX滤波器）使用以便实现波长信道1、2、3、4、5、6、7、8 的一（1）个跳跃连接。剩余的光纤可以在各自的光学滤波器配置301、303 内按照下面被路由：
（1）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#3（即，光纤#3（入））路 由到位置#2（即，光纤#2（出））（见图3b）；
（2）光纤能够经过添加模块312（例如，2信道MUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#4（即，光纤#4（入））路由到位置#3（即，光纤#3 （出），用于与波长信道1、2一起使用（见图3b）；
（3）光纤能够经过添加模块314（例如，2信道MUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#5（即，光纤#5（入））路由到位置#4（即，光纤#4 （出），用于与波长信道3、4一起使用（见图3b）；
（4）光纤能够经过添加模块316（例如，2信道MUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#6（即，光纤#6（入））路由到位置#5（即，光纤#5 （出），用于与供波长信道5、6一起使用（见图3b）；
（5）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#6（即，光纤#6（出））路 由到添加模块318（例如，2信道MUX滤波器），用于与波长信道7、8一 起使用（见图3b）；
（6）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#9（即，光纤#9（入））路 由到位置#8（即，光纤#8（出））（见图3c）；
（7）光纤能够经过添加模块330（例如，2信道MUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#10（即，光纤#10（入））路由到位置#9（即，光纤 #9（出）），用于与波长信道1、2一起使用（见图3c）；
（8）光纤能够经过添加模块332（例如，2信道MUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#11（即，光纤#11（入））路由到位置#10（即，光 纤#10（出）），用于与波长信道3、4一起使用（见图3c）；
（9）光纤能够经过添加模块334（例如，2信道MUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#12（即，光纤#12（入））路由到位置#11（即，光 纤#11（出），用于与波长信道5、6一起使用（见图3c）；以及
（10）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#12（即，光纤#12（出）） 路由到添加模块336（例如，2信道MUX滤波器），用于与波长信道7、8 一起使用（见图3c）。
参照包括西端口214上的光纤#1（入）的第一弦组（见图3b）、包括 东端口212上的光纤#1（出）的相匹配的第一弦组（见图3b）以及光学节 点1（见图4），去掉模块304有效地在波长1、2、3、4上从光学节点11 去掉弦404的引入连接（见图4），并且去掉模块302去掉光学监督信道 （OSC）的引入连接。进而，添加模块308添加目的地为波长1、2、3、4 上的光学节点2的弦402的引出连接，并且添加模块310添加光学监督信 道（OSC）的引出连接。参照包括西端口214上的光纤#2（入）、光纤#3（入）、 光纤#4（入）、光纤#5（入）和光纤#6（入）的第二弦组（见图3b）以及包 括东端口212上的光纤#2（出）、光纤#3（出）、光纤#4（出）、光纤#5（出） 和光纤#6（出）的相匹配的第二弦组（见图3b），添加模块318将波长7、 8添加到光纤#6（出），并且添加模块316将波长5、6添加到光纤#5（出）， 并且所有其它波长被从光纤#6（入）路由到光纤#5（出）。进而，添加模块 314将波长3、4添加到光纤#4（出）并且将所有其它波长从光纤#5（入） 路由到光纤#4（出），并且添加模块312将波长1、2添加到光纤#3（出）， 并且所有其它波长被从光纤#4（入）路由到光纤#3（出）。而且，尽管没有 波长被添加到光纤#2（出），但是所有波长被从光纤#3（入）路由到光纤#2 （出）。光纤#2（入）由去掉波长1、2、3、4、5、6、7、8的去掉模块306 终止。
参照包括东端口212上的光纤#7（入）的第一弦组（见图3c）、包括西 端口214上的光纤#7（出）的相匹配的第一弦组（见图3c）以及光学节点 1（见图4），去掉模块324有效地在波长1、2、3、4上从光学节点2去掉 弦402的引入连接（见图4），并且去掉模块326去掉光学监督信道（OSC） 的引入连接。进而，添加模块322添加目的地为波长1、2、3、4上的光学 节点11的弦404的引出连接，并且添加模块320添加光学监督信道（OSC） 的引出连接。参照包括东端口212上的光纤#8（入）、光纤#9（入）、光纤 #10（入）、光纤#11（入）和光纤#12（入）的第二弦组（见图3c）以及包 括西端口214上的光纤#8（出）、光纤#9（出）、光纤#10（出）、光纤#11（出） 和光纤#12（出）的相匹配的第二弦组（见图3c），添加模块336将波长7、 8添加到光纤#12（出），并且添加模块334将波长5、6添加到光纤#11（出）， 并且所有其它波长被从光纤#12（入）路由到光纤#11（出）。进而，添加模 块332将波长3、4添加到光纤#10（出），并且所有其它波长被从光纤#11 （入）路由到光纤#10（出），并且添加模块330将波长1、2添加到光纤#9 （出），并且所有其它波长被从光纤#10（入）路由到光纤#9（出）。而且， 尽管没有波长被添加到光纤#8（出），但是所有波长被从光纤#9（入）路由 到光纤#8（出）。光纤#8（入）由去掉波长1、2、3、4、5、6、7、8的去 掉模块324终止。
注意到，在光学滤波器配置301、303中，各自的MUX和DMUX滤 波器可以被实现为有源或无源部件。进一步注意到，光纤#1（入）和去掉 模块304可以结合光纤#1（出）和添加模块308使用以便实现经过至少电 路交换机348（见图3a）的用于与去掉模块302和添加模块310相对应的 OSC信道的连接路径。类似地，光纤#7（入）和去掉模块324可以结合光 纤#7（出）和添加模块322使用以便实现经过至少电路交换机348（见图 3a）的用于与去掉模块326和添加模块320相对应的OSC信道的连接路径。 通过经过电路交换机348实现用于OSC信道的这样的连接路径，即使在光 学节点故障的情况下，OSC信道也能够由电路交换机348通过各自的OSC 信道上的信号的正确引导而被维持为可操作，以便旁路故障的光学节点。
图4描绘了包括光学节点1到11（也见图1）的光学环网络100，说明 了当根据光学节点1（见图2）配置各自光学节点时可以被包含的交换拓扑， 该光学环网络100包括光学滤波器配置301、303（见图3a、3b、3c）。如 图4所示，光学环网络100的交换拓扑是弦环。如上面参照光学节点1描 述的，每一个光学节点1-11可以使用一个或多个多光纤带状电缆在东（顺 时针）和西（逆时针）方向上连接到光学环网络100上的其相邻光学节点。 注意到，出于说明清晰的目的，图4仅描绘了在光学节点1和各自的光学 节点2-11之间的交换拓扑。然而，应该理解，在光学环网络100上的每一 个光学节点2-11和剩余光学节点之间的交换拓扑可以与在图4中说明的对 于光学节点1的交换拓扑类似。进一步注意到，出于说明的目的，这样的 多光纤带状电缆在本文被描述为包括十二（12）个光纤（例如，光纤#1-#6， 见图3b；以及光纤#7-#12，见图3c），并且可以采用在这样的多光纤带状 电缆内的任何其它适当数量的光纤。
参照图4，可使用预定数量的波长，例如八（8）个波长1、2、3、4、 5、6、7、8，其中各自的波长可以与WDM信道、CWDM信道或DWDM 信道相对应。进而，每一个波长信道可以提供在各自的光学节点之间的10 Gb/s光学连接或者任何其它适当的光学连接。参照图3b和3c，提供四（4） 个波长信道，即，与波长1、2、3、4相对应的波长信道，用于在本文说明 的光学环网络100上的每一个光学节点1-11和其相邻的光学节点之间使 用，并且因此在相邻的光学节点之间提供40Gb/s光学连接。例如，关于光 学节点1，可以采用与波长1、2、3、4相对应的波长信道来提供在光纤#1 上的光学节点1和光学节点2之间的40Gb/s光学连接402，波长1、2、3、 4通过去掉模块324与在光纤#7（入）（见图3b）上接收的光学信号分离并 且被添加模块308添加到提供用于在光纤#1（出）（见图3b）上传输的光学 信号。同样，可以采用与波长1、2、3、4相对应的波长信道来提供在光纤 #7上的光学节点1和光学节点11之间的40Gb/s光学连接404，波长1、2、 3、4通过去掉模块304与在光纤#1（入）（见图3c）上接收的光学信号分 离并且被添加模块322添加到提供用于在光纤#7（出）（见图3c）上传输的 光学信号。
进一步关于光学节点1，可以采用一对波长信道，即，与通过添加模 块312被添加到在光纤#4（入）和光纤#3（出）（见图3b）之间的光学连接 路径390（见图3a）的波长1、2相对应的波长信道，以便提供通过光学节 点1和光学节点3之间的弦406的20Gb/s逻辑连接。类似地，可以采用与 波长1、2相对应的一对波长信道以便提供通过光学节点1和光学节点10 之间的弦408的20Gb/s逻辑连接，该波长1、2通过添加模块330被添加 到光纤#10（入）和光纤#9（出）（见图3c）之间的光学连接路径393（见 图3a）。同样，可以采用一对波长信道，即，与通过添加模块314被添加到 光纤#5（入）和光纤#4（出）（见图3b）之间的光学连接路径389（见图3a） 的波长3、4相对应的波长信道，以便提供通过光学节点1和光学节点4之 间的弦410的20Gb/s逻辑连接。类似地，可以采用与波长3、4相对应的 一对波长信道以便提供通过光学节点1和光学节点9之间的弦412的20 Gb/s逻辑连接，该波长3、4通过添加模块332被添加到光纤#11（入）和 光纤#10（出）（见图3c）之间的光学连接路径394（见图3a）。进而，可以 采用一对波长信道，即，与通过添加模块316被添加到光纤#6（入）和光 纤#5（出）（见图3b）之间的光学连接路径388（见图3a）的波长5、6相 对应的波长信道，一般提供通过光学节点1和光学节点5之间的弦414的 20Gb/s逻辑连接。类似地，可以采用与波长5、6相对应的一对波长信道 以便提供通过光学节点1和光学节点8之间的弦416的20Gb/s逻辑连接， 该波长5、6通过添加模块334被添加到光纤#12（入）和光纤#11（出）（见 图3c）之间的光学连接路径395（见图3a）。而且，可以采用一对波长信道， 即，与通过添加模块318被添加到被提供到光纤#6（出）（见图3b）的光学 信号的波长7、8相对应的波长信道，以便提供通过光学节点1和光学节点 6之间的弦418的20Gb/s逻辑连接。类似地，可以采用与波长7、8相对 应的一对波长信道以便提供通过光学节点1和光学节点7之间的弦420的 20Gb/s逻辑连接，该波长7、8通过添加模块336被添加到被提供到光纤 #12（出）（见图3b）的光学信号。
由于光学滤波器配置301（见图3b）配置为将光纤#3-#6（入）分别可 通信地耦接到光纤#2-#5（出），因此波长信道1-8的选择的对能够在沿着光 学环网络100的东（顺时针）方向上经过一个或多个光学节点2-6遍历各 自的光纤，直到它们到达连接到光学节点内的去掉模块306的光纤#2（入）， 期望在东方向上从光学节点1到上述光学节点的20Gb/s逻辑连接或任何其 它适当的逻辑连接。去掉模块306可以接着提供该波长信道的选择的对， 用于在电路交换机348（见图3a）处的最终接收，用于随后的处理。同样， 由于光学滤波器配置303（见图3c）配置为将光纤#9-#12（入）分别与光 纤#8-#11（出）可通信地耦接，因此波长信道1-8的选择的对能够在沿着光 学环网络100的西（逆时针）方向上经过一个或多个光学节点7-11遍历各 自的光纤，直到它们到达连接到光学节点内的去掉模块328的光纤#8（入）， 期望在西方向上从光学节点1到上述光学节点的20Gb/s逻辑连接或任何其 它适当的逻辑连接。去掉模块328可以接着提供波长信道的选择的对，用 于在电路交换机348（见图3a）处的最终接收，用于随后的转发。应该理 解，可以按照类似的方式建立在从光学环网络100上的每一个光学节点2-11 的东/西方向上这样的逻辑连接。
注意到，图3b-3c中说明的SDM/WDM移动信道计划允许相同的波长 w在弦组中被重新使用多次，只要每次在它被添加到输出弦组的输出光纤k 上之后，该波长在被再次添加在输出光纤m<k上的相同输出弦组内之前被 从相等或较低编号的输入光纤j上相匹配的输入弦组提取。如果波长w被 添加在输出光纤k上并且接着在输入光纤j≤k上被去掉，并且如果实现相 同信道计划的光学节点在具有足够长度的路径或环中被布线，则w将承载 光学地旁路k-j个光学节点的光学连接，产生长度为k-j+1的弦。例如，参 照图3b，波长7、8被添加到光纤#6（出），其为包括光纤#2（出）、光纤#3 （出）、光纤#4（出）、光纤#5（出）和光纤#6（出）的引出弦组的第五个 光纤。波长7、8在光纤#2（入）上被去掉，光纤#2（入）为包括光纤#2（入）、 光纤#3（入）、光纤#4（入）、光纤#5（入）和光纤#6（入）的相匹配的引 入弦组的第五个光纤。因此，如果实现相同信道计划的光学节点被连接在 具有足够长度的路径或环中，则波长7、8能够承载光学地旁路四个其它光 学节点的光学连接，产生长度为5的弦。
进一步注意到，具有编号为n=0、1、2…N-1的N个光学节点的弦环 网络可以具有长度为r1、r2…rc的弦，以使得每一个光学节点n以多个sc≥ 1的弦（c=1…C）连接到其相邻的光学节点n+rc（mod N）和n-rc（mod N）， 每一个弦代表上行链路。可以将这样的弦环网络的交换拓扑表示为 图3b-3c中说明的SDM/WDM移动信道计划可以用于 实现被表示为R11(14;22;32;42;52)的交换拓扑。通常，根据图3b-3c的 SDM/WDM移动信道计划对于任意的N可以实现被表示为RN(14;22;32;42;52) 的交换拓扑，其中对于N<6，一些或所有弦可以终止或穿过它们的源光学 节点，并且对于N>11，能够创建不是全网格的规则弦环。
图5描绘了包括多个光学节点1到20的示例性光学弦环网络500的说 明性实施例，每一个光学节点根据光学节点1进行配置（见图2、3a、3b、 3c）。光学节点1-20中的每一个可以使用一个或多个多光纤带状电缆在东 （顺时针）和西（逆时针）方向上连接到光学弦环网络500上的其相邻光 学节点（见图5）。注意到，出于说明清晰的目的，图5描绘了在光学节点 1和各自的光学节点2-6和16-20之间的交换拓扑。然而应该理解，在光学 弦环网络500上的每一个光学节点2-2和剩余的光学节点之间的交换拓扑 可以与图5中说明的对于光学节点1的交换拓扑类似。
参照图5，可以采用预定数量的波长，例如八（8）个波长1、2、3、4、 5、6、7、8，其中各自的波长可以与WDM信道、CWDM信道或DWDM 信道相对应。进而，每一个波长信道能够提供在各自的光学节点之间的10 Gb/s光学连接或任何其它适当的光学连接。提供四（4）个波长信道，即， 与波长1、2、3、4相对应的波长信道，用于在光学弦环网络500上的每一 个光学节点1-20和其相邻光学节点之间使用，并且因此，在相邻的光学节 点之间提供40Gb/s光学连接。例如，关于光学节点1，可以采用与波长1、 2、3、4相对应的波长信道，以便提供在光学节点1和光学节点2之间的 40Gb/s光学连接502以及在光学节点1和光学节点20之间的40Gb/s光学 连接504。进一步关于光学节点1，可以采用二（2）个波长信道，即，与 波长1、2相对应的波长信道，以便提供通过光学节点1和光学节点3之间 的弦506的20Gb/s光学连接以及通过光学节点1和光学节点19之间的弦 508的20Gb/s光学连接；可以采用二（2）个波长信道，即，与波长3、4 相对应的波长信道，以便提供通过光学节点1和光学节点4之间的弦510 的20Gb/s光学连接以及通过光学节点1和光学节点18之间的弦512的20 Gb/s光学连接；可以采用二（2）个波长信道，即，与波长5、6相对应的 波长信道，以便提供通过光学节点1和光学节点5之间的弦514的20Gb/s 光学连接以及通过光学节点1和光学节点17之间的弦516的20Gb/s光学 连接；并且可以采用二（2）个波长信道，即，与波长7、8相对应的波长 信道，以便提供通过光学节点1和光学节点6之间的弦518的20Gb/s光学 连接以及通过光学节点1和光学节点16之间的弦520的20Gb/s光学连接。
图6描绘了能够用于说明诸如光学节点1（见图2、3a）的光学节点如 何配置为支持低时延多播和/或广播数据信道的示例性简化的交换机模块 609。如图6所示，交换机模块609包括分组交换机646、多个输入/输出收 发机602.1-602.2、以及设置在分组交换机646和多个输入/输出收发机 602.1-602.2之间的电路交换机648。例如，输入/输出收发机602.1（例如 XFP或SFP+收发机）可以在沿着光学环网络的西（逆时针）方向上可通信 地连接到一个或多个光学连接路径。进而，输入/输出收发机602.2（例如 XFP或SFP+收发机）可以在沿着光学环网络的东（顺时针）方向上可通信 地连接到一个或多个光学连接路径。电路交换机648包括一对电路交换机 603.1、603.2。注意到，根据需要和/或期望，可以将时钟和数据恢复（CDR） 实现为电路交换机603.1、603.2的集成部分或在其外部。
参照图6，电路交换机603.1、603.2分别配置有集成的CDR能力。如 图6所示，输入/输出收发机602.1的“接收”（Rx）输出连接到电路交换机 603.1的IN1输入，并且输入/输出收发机602.2的Rx输出连接到电路交换 机603.2的IN1输入。进而，电路交换机603.1的OUT1输出连接到输入/ 输出收发机602.2的“发射”（Tx）输入，并且电路交换机603.2的OUT1 输出连接到输入/输出收发机602.1的Tx输入。而且，电路交换机603.1的 OUT2输出连接到分组交换机646的IN1输入，并且电路交换机603.2的 OUT2输出连接到分组交换机646的IN2输入。此外，分组交换机646的 OUT1输出连接到电路交换机603.2的IN2输入，并且且分组交换机646的 OUT2输出连接到电路交换机603.1的IN2输入。
为了从沿着光学环网络的西方向在广播数据信道上接收光学信号，输 入/输出收发机602.1能够接收光学信号，将该光学信号转换为电子形式， 并且将该电子信号经过其Rx输出发送到电路交换机603.1的IN1输入。电 路交换机603.1可以顺次将该电子信号经过其OUT2输出发送到分组交换 机646的IN1输入，并且经过该分组交换机646的OUT1输出发送到输入/ 输出收发机602.2的Tx输入。输入/输出收发机602.2可以接着将该电子信 号转换回光学形式，并且在沿着光学环网络的东（顺时针）方向上以低时 延将该光学信号中继到下游节点。
类似地，为了从沿着光学环网络的东方向在广播数据信道上接收光学 信号，输入/输出收发机602.2能够接收光学信号，将该光学信号转换为电 子形式，并且将该电子信号经过其Rx输出发送到电路交换机603.2的IN1 输入。电路交换机603.2可以顺次将该电子信号经过其OUT2输出发送到 分组交换机646的IN2输入，并且经过该分组交换机646的OUT1输出发 送到输入/输出收发机602.1的Tx输入。输入/输出收发机602.1可以接着将 该电子信号转换回光学形式，并且在沿着光学环网络的东（顺时针）方向 上以低时延将该光学信号中继到下游节点。
为了从沿着光学环网络的西方向在多播数据信道上接收光学信号，输 入/输出收发机602.1能够接收光学信号，将该光学信号转换为电子形式， 并且将该电子信号经过其Rx输出发送到电路交换机603.1的IN1输入。电 路交换机603.1可以顺次经过其OUT2输出将该电子信号发送到分组交换 机646的IN1输入，如实现期望的多播功能所要求的。电路交换机603.1 还可以经过其OUT1输出将该电子信号发送到输入/输出收发机602.2的Tx 输入。输入/输出收发机602.2可以接着将该电子信号转换回光学形式，并 且在沿着光学环网络的东（顺时针）方向上以低时延将该光学信号中继到 下游节点。注意到，交换机模块609可以用于按照类似的方式从沿着光学 环网络的东方向在多播数据信道上接收光学信号。
进一步注意到，低时延多播/广播功能在诸如医学应用和金融服务应用 的某些应用/服务中是关键的。通过配置多个光学节点的电路交换机以便建 立从源或起源以太网交换机到初级目的地以太网交换机或源以太网交换机 本身的单工双工连接，使用多个源以太网交换机的上行链路端口以及从相 同的源以太网交换机和上行链路端口到多个次级以太网交换机上行链路端 口的单工连接，能够实现这样的低时延多播/广播功能，一个或多个电路交 换机建立从一个或多个其输入端口到多个其输出端口的单工多播或广播连 接，从而实现从连接到源以太网交换机的一个或多个服务器到连接到相同 的以太网交换机和/或不同的以太网交换机的多个服务器的数据多播和广 播。在一个实施例中，在目的地以太网交换机的次级集合上的发射上行链 路端口被静默。在另一实施例中，在目的地以太网交换机上的次级集合上 的发射上行链路端口没有被静默，但是数据传输被连接到次级发射上行链 路端口的电路交换机禁用。在进一步的实施例中，在一个或多个次级以太 网交换机上的传输上行链路端口在单独的多播或广播通信中被启用并且被 使用。多个光学节点能够在光学环网络上可通信地耦接，以使得目的地以 太网交换机之一是源以太网交换机，并且来自源以太网交换机的上行链路 的引出信号例如通过路由在环周围的引出信号而经过网络被路由，以使得 它在源以太网交换机上连接回以便建立双工连接。例如，在物理环网络中， 可以建立从源以太网交换机上行链路端口到本身（使用电路交换机）的双 工连接，并且可以在多个中间以太网交换机处去掉引出信号以便建立从源 以太网交换机到目的地以太网交换机的多播或广播单工通信。
图7a描绘了包括配置为支持光学环网络700上的低时延多播数据信道 的多个光学节点701、702、703、704的示例性光学环网络700。如图7a 所示，光学节点701包括电路交换机706和分组交换机708，光学节点702 包括电路交换机710和分组交换机712，光学节点703包括电路交换机714 和分组交换机716，并且光学节点704包括电路交换机718和分组交换机 720。例如，电路交换机706、710、714、718中的每一个可以根据电路交 换机648（见图6）的示例性功能进行操作，并且因此电路交换机706、710、 714、718可以分别配置有集成的CDR能力。进而，电路交换机706、710、 714、718中的每一个可以根据分组交换机646（见图6）的示例性功能进行 操作。参照图7a，诸如光学节点701的光学节点之一可以被指定为多播主 节点，并且诸如光学节点702、703、704的剩余光学节点中的一些或全部 可以分别被指定为从节点。为了实现期望的低时延多播/广播功能，一个或 多个指定的从节点（例如，光学节点702、703和/或704）可以被可通信地 耦接到指定的多播主节点（例如，光学节点701）。此外，光学（多播主） 节点701和光学（从）节点702、703、704分别被可通信地耦接到外部计 算机化的设备750、752、754、756。诸如外部计算机化的设备754、756 的一些外部计算机化的设备可以分别被指定为多播/广播订户。
诸如光学节点701的多播主节点可以配置为包括回环接口以便确保总 是存在至少一个活动接口并且在多播主节点上建立链路。更具体地说，为 了使光学（多播主）节点701的发射机端口能够在以太网交换网络中进行 发射，必须首先建立链路。术语“链路”在这一上下文中意指端口的接收 侧正在从发射机接收有效信息，并且满足物理（phy）级别的要求。发射机 可以在多播主节点（例如，在回环中）或任何其它成对的端口上。如果使 用另一成对的端口来建立与多播主节点的链路，则该端口也必须通过具有 建立链路所要求的发射到其接收机的有效数据来建立链路。例如，这一数 据可以与多播主节点的输出相对应。
注意到，来自多播主节点的数据在本质上是单向的。如果使用除了在 多播主节点上的端口以外的端口来建立与该多播主端口的链路，则这并不 暗示在该多播主端口和其它端口之间不能够存在双向业务。在这种情况下， 所有其它接收机将仅接收数据，并且不参与双向通信。进一步注意到，在 多播主端口处接收的数据主要用于建立链路，但这并不排除其它用途。
在静态配置（例如标准以太网协议）中，例如生成树协议可能在多播 主端口上被禁用，并且任何桥回路将不得不被防止。托管多播主端口的分 组交换机的转发表可以被填充有将典型地使用公共线路接口（CLI）被转发 到多播主端口的目的地MAC地址、源MAC地址、进来的端口信息、VLAN 信息、多播地址或任何其它适当的信息。这些目的地MAC地址可以是单 播、多播或广播。在托管接收机端口的分组交换机上，接收机端口物理地 连接到多播主端口。在接收分组交换机上的转发表可以被填充有目的地 MAC地址、源MAC地址、进来的端口信息、VLAN信息、多播地址或任 何其它适当的信息，用于将接收到的以太网帧转发到分组交换机上的任何、 许多或者所有其它端口。注意到，以太网帧包括可以用于生成输出端口映 射的分组头部字段。在一个实施例中，多播主端口上的分组交换机708与 发射机相对应，并且分别由电路交换机710、714、718配置的分组交换机 712、716、720与接收机相对应。进而，多播主端口上的电路交换机706 配置为回环到多播主端口的接收机端口，以便建立链路。
因此，为了在光学环网络700（见图7a）上实现低时延多播数据信道， 包括在光学（多播主）节点701上的分组交换机708可以向光学（多播主） 节点701内的电路交换机706提供电子形式的一个或多个信号，用于随后 转换到光学形式并且添加到多播数据信道。光学（多播主）节点701可以 接着在沿着光学环网络700的东（顺时针）方向上在多播数据信道上发送 信号，这允许在包括在光学（从）节点702中的电路交换机710处接收信 号。因为在这一示例中，耦接到光学（从）节点702的外部计算机化的设 备752不是多播订户，可以将光学（从）节点702认为不是信号的预期接 收者。光学（从）节点702在东（顺时针）方向上在多播数据信道上以低 时延转发该信号，用于在包括在光学（从）节点703中的电路交换机714 处接收，并且阻止信号到达分组交换机712。因为在这一示例中，耦接到光 学（从）节点703的外部计算机化的设备754不是多播订户，能够将光学 （从）节点703认为是信号的预期接收者。电路交换机714向光学（从） 节点703内的分组交换机716提供与多播数据信道分离的信号，用于随后 转发到外部计算机化的（订户）设备754。光学（从）节点703也在东（顺 时针）方向上在多播数据信道上以低时延转发该信号，用于在包括在光学 （从）节点704中的电路交换机718处接收。因为在这一示例中，耦接到 光学（从）节点704的外部计算机化的设备756也是多播用户，因此光学 （从）节点704同样可以被认为是信号的预期接收者。电路交换机718向 光学（从）节点704内的分组交换机720提供与多播数据信道分离的信号， 用于随后转发到外部计算机化的（订户）设备756。光学（从）节点704 接着在东（顺时针）方向上在多播数据信道上以低时延转发该信号，用于 在包括在光学（多播主）节点701中的电路交换机706处接收。注意到， 光学（从）节点702、703、704可以分别将多播数据信道上的光学信号转 发到光学环网络700上的下游节点，而不是首先要求该信号穿过包括在各 自的光学节点中的分组交换机。例如，在光学信号的光电（O-E）转换之后， 光学（从）节点702、703、704能够防止电子信号分别到达分组交换机712、 716、720。进一步注意到，多个光学节点701、702、703、704可以配置为 支持这样的低时延多播数据信道，用于在沿着光学环网络700的西（逆时 针）方向上发送光学信号。
图7b描绘了包括配置为支持光学环网络700上的低时延广播数据信道 的多个光学节点701、702、703、704的光学环网络700。参照图7b，光学 节点701再次被指定为多播主节点，并且光学节点702、703、704再次被 指定为各自的从节点。进而，外部计算机化的设备750、752、754、756分 别被指定为广播订户。为了在光学环网络700（见图7b）上实现低时延广 播数据信道，包括在光学（多播主）节点701中的分组交换机708可以向 光学（多播主）节点701内的电路交换机706提供电子形式的一个或多个 信号，用于随后转换到光学形式并且添加到广播数据信道。光学（多播主） 节点701可以接着在沿着光学环网络700的东（顺时针）方向上在广播数 据信道上发送该信号，允许该信号在包括在光学（从）节点702中的电路 交换机710处被接收。电路交换机710向光学（从）节点702内的分组交 换机712提供与该广播数据信道分离的信号，用于随后转发到外部计算机 化的（订户）设备752。进而，光学（从）节点702也在东（顺时针）方向 上在广播数据信道上以低时延转发该信号，用于在包括在光学（从）节点 703中的电路交换机714处接收。电路交换机714向光学（从）节点703 内的分组交换机716提供与广播数据信道分离的信号，用于随后转发到外 部计算机化的（订户）设备754。光学（从）节点703也在东（顺时针）方 向上在广播数据信道上以低时延转发该信号，用于在包括在光学（从）节 点704中的电路交换机718处接收。电路交换机718向光学（从）节点704 内的分组交换机720提供与广播数据信道分离的信号，用于随后转发到外 部计算机化的（订户）设备756。光学（从）节点704接着在东（顺时针） 方向上在广播数据信道上以低时延转发该信号，用于在包括在光学（多播 主）节点701中的电路交换机706处接收。注意到，光学（从）节点702、 703、704可以分别在广播数据信道上将该信号转发到光学环网络700上的 下游节点，而不首先要求信号穿过包括在各自的光学节点中的分组交换机。 进一步注意到，多个光学节点701、702、703、704可以配置为支持这样的 低时延广播数据信道，用于在沿着光学环网络700的西（逆时针）方向上 发送光学信号。
图7c描绘了包括多个光学节点701、702、703、704的光学环网络700， 这些光学节点配置为支持在光学环网络700上的的光学节点的选择的对之 间的在本文被称为“迁移路径信道”的信道。参照图7c，光学节点710和 704被指定为成对的光学节点。注意到，可以将光学环网络700上的任何其 它对的光学节点可选地指定为成对的光学节点。为了使用光学环网络700 （见图7c）上的迁移路径信道，包括在光学（成对）节点701中的分组交 换机708可以向光学（成对）节点701内的电路交换机706提供电子形式 的一个或多个信号，用于随后转换到光学形式并且添加到迁移路径信道。 光学（成对）节点701可以接着在沿着光学环网络700的东（顺时针）方 向上在迁移路径信道上发送信号，这允许在包括在光学节点702中的电路 交换机710处接收该信号。因为光学节点702不是成对的光学节点之一， 因而可以将光学节点702认为不是信号的预期接收方。光学节点702在东 （顺时针）方向上在迁移路径信道上以低时延转发该信号，用于在包括在 光学节点703中的电路交换机714处接收，并且阻止该信号到达分组交换 机712。因为光学节点703也不是成对的光学节点之一，因此可以同样将光 学节点703认为不是信号的预期接收方。光学节点703在东（顺时针）方 向上在迁移路径信道上以低时延转发该信号，用于在包括在光学（成对） 节点704中的电路交换机718处接收，并且阻止信号到达分组交换机716。 因为光学节点704被指定为成对的光学节点之一，因此可以将其认为是信 号的预期接收方。电路交换机718向光学（成对）节点704内的分组交换 机720提供与迁移路径信道分离的信号，用于随后转发到外部计算机化的 设备756，或者可选地，可以将该信号提供到配置用于直接附接的用户连接 端口。注意到，光学节点702、703能够分别在迁移路径信道上将该信号转 发到光学环网络700上的下游节点，而不首先要求信号穿过包括在各自的 光学节点中的分组交换机。进一步注意到，多个光学节点701、702、703、 704可以配置为支持这样的迁移路径信道，用于在沿着光学环网络700的西 （逆时针）方向上发送光学信号。
下面参照图8描述在光学环网络上提供低时延多播/广播功能的说明性 方法。如在步骤802中描绘的，在光学环网络上的光学节点的至少一个输 入处接收多播/广播业务。如在步骤804中描绘的，通过光学节点内的输入 收发机将该多播/广播业务从光学形式转换到电子形式。如在步骤806中描 绘的，通过输入收发机以电子形式将该多播/广播业务提供到光学节点内的 电路交换机。如在步骤808中描绘的，至少在一些时间通过电路交换机以 电子形式将该多播/广播业务转发到光学节点内的分组交换机，用于随后转 发到外部计算机化的设备。如在步骤810中描绘的，至少在一些其它时间 通过电路交换机以电子形式将该多播/广播业务转发到光学节点内的输出 收发机，而不首先要求多播/广播业务穿过分组交换机，从而减小光学节点 内的信号传输时延。如在步骤812中描绘的，通过输出收发机将转发到输 出收发机的多播/广播业务从电子形式转换到光学形式。如在步骤814中描 绘的，通过输出收发机以光学形式转发该多播/广播业务，用于随着在光学 环网络上的光学节点的光输出处接收。因为根据图8说明的方法，光学节 点可以经由电路交换机向光学环网络上的下游节点提供这样的多播/广播 业务，而不首先要求该多播/广播业务穿过分组交换机，因此光学节点能够 支持具有低时延的光学环网络上的多播和/或广播数据信道。注意到，光学 节点可以经由可通信地耦接光学节点的各自输入和各自输出的光学连接路 径向下游节点提供在多播数据信道或迁移路径信道上的这样的数据业务， 而不首先要求该数据业务穿过光学节点内的电路交换机或分组交换机，从 而进一步减少光学环网络内的时延。
在描述了当前公开的数据中心网络架构、系统和方法的上述说明性实 施例后，可以做出其它实施例或变形。例如，上面描述了可以提供包括由 一个或多个多光纤带状电缆互连的多个光学节点的光学环网络，其中一些 或所有光学节点分别根据图2的光学节点1进行配置。这样的光学节点也 可以用于实现任何其它适当的逻辑光学网络拓扑。
图9a描绘了包括多个光学节点1_1到1_11；2_1到2_11；……；11_1 到11_11的光学环形网络900的说明性实施例。如图9a所示，一个或多个 多光纤带状电缆可以用作光学链路，以便使光学环形网络900的每一行中 的十一（11）个光学节点互连，从而形成与各自的行相对应的十一（11） 个光学环网络，例如光学环网络902、904、906、908。进而，一个或多个 多光纤带状电缆可以用于使光学环形网络900的每一列中的十一（11）个 光学节点互连，从而形成与各自的列相对应的十一（11）个光学环网络， 例如光学环网络910、912、914、916。注意到，光学环形网络900的各自 行和各自列可以可选地包括任何其它适当数量的光学节点。
图9b描绘了光学环形网络900（见图9a）上的光学节点1_1的示例性 配置。注意到，光学环形网络900上的其它光学节点1_2到1_11；2_1到 2_11；……；和11_1到11_11可以具有与光学节点1_1的配置类似的配置。 如图9b所示，光学节点1_1是包括在本文被称为东端口946和西端口944 的两个成对的光学端口946、944以及在本文被称为北端口940和南端口942 的两个成对的光学端口940、942的度数4的光学节点。光学节点1_1还包 括光学MUX/DMUX模块920、光学MUX/DMUX模块936、交换机模块 932和具有诸如HBMTTM连接器或任何其它适当的连接器的二十四（24） 个光纤连接器930和二十四（24）个光纤连接器938的光学底板。光学节 点1_1进一步包括在东方向（例如从光学节点1_1朝向光学节点2_1；见图 9a）上连接在光学MUX/DMUX模块920和连接器930之间的12个光纤的 第一束934、在西方向（例如从光学节点1_1朝向光学节点11_1；见图9a） 上连接在光学MUX/DMUX模块920和连接器930之间的12个光纤的第二 束924、在北方向（例如从光学节点1_1朝向光学节点1_11；见图9a）上 连接在光学MUX/DMUX模块936和连接器938之间的12个光纤的第三束 925以及在南方向（例如从光学节点1_1朝向光学节点1_2；见图9a）上连 接在光学MUX/DMUX模块936和连接器938之间的12个光纤的第四束 935。注意到，光学MUX/DMUX模块920、936可以分别包括实现混合 SDM/WDM移动信道计划的光学滤波器配置，该移动信道计划与包括在光 学MUX/DMUX模块202（见图2）中的光学滤波器配置301、303（见图 3a-3c）所实现的移动信道计划类似。注意到，包括在光学环形网络900中 的每一个剩余光学节点可以配置为提供与由光学节点1_1提供的能力类似 的输入/输出能力。进而，包括十二（12）个光纤（例如，光纤#1-#12；见 图3a-3c）或任何其它适当数量的光纤的多光纤带状电缆可以用于链接图9a 的各自光学环网络（例如光学环网络902、904、906、908、910、912、914、 916）上的光学节点。
与光学环形网络900（见图9a）的各自的行和列相对应的光学环网络 形成允许从连接到光学节点1_1到1_11；2_1到2_11；……；和11_1到 11_11的任何外部计算机化的设备到连接到光学节点1_1到1_11；2_1到 2_11；……；和11_1到11_11的任何其它外部计算机化的设备的多达三（3） 个跳跃连接的拓扑，只要足够的带宽在互连各自的光学节点的光学链路上 可用，而不要求使用迁移路径或专用迁移路径。进一步注意到，可以扩展 该拓扑以便通过增加光学节点内的光学连接路径的数量来容纳多光纤带状 电缆中的光纤的增加的数量，来实现较高的维度。通常，容纳各自的多光 纤带状电缆中的“n”个光纤的在各自的光学节点内的“n”个光学连接路 径可以用于实现n维度的拓扑。为了获得沿着这样的n维度的拓扑的行和 列的全逻辑网格连接性，可以使用总共mn个光学节点，其中“m”与每一 个维度中的弦直径相对应（例如，m=11；见图9）。
图9c描绘了由在度数1的一对光学节点954、956之间的线中连接到 彼此的多个度数2的光学节点952形成的弦路径950的说明性实施例。注 意到，弦路径950的物理拓扑是路径，而弦路径950的交换拓扑是弦路径 网络。如图9c所示，度数1的光学节点954、965形成弦路径950的端点。 度数1的光学节点954、956中的每一个可以在其唯一的光学端口上终止， 每一个光纤使度数1的光学节点与弦路径950上的其相邻的度数2的光学 节点互连。
图9d描绘了曼哈顿街道物理拓扑960的说明性实施例，该曼哈顿街道 物理拓扑960包括多个度数2的光学节点962、963、964、965、沿着光学 节点962、963之间的行连接的多个度数3的光学节点966、沿着光学节点 963、964之间的列连接的多个度数3的光学节点967、沿着光学节点964、 965之间的行连接的多个度数3的光学节点968、以及沿着光学节点965、 966之间的列连接的多个度数3的光学节点969。例如，这样的度数3的光 学节点可以具有作为成对的光学端口的西端口和东端口以及作为用于终止 南端口/北端口信道计划的所有光纤上的所有波长的终端端口。如图9d中 说明的，在曼哈顿街道物理拓扑960内部中的剩余光学节点（未编号）是 度数4的光学节点。度数4的光学节点在逻辑上布置在曼哈顿街道物理拓 扑960中，每一个光学节点使用多个光纤经过其东、西、北和南端口连接 到其四个相邻的光学节点，其中一行中的第一个光学节点和最后一个光学 节点以及一列中的第一个光学节点和最后一个光学节点具有终止适当的信 道计划的终端端口。
更具体地说，光学节点962具有连接到光学节点972的东端口和连接 到光学节点979的南端口，光学节点963具有连接到光学节点973的西端 口和连接到光学节点974的南端口，光学节点965具有连接到光学节点977 的东端口和连接到光学节点978的北端口，并且光学节点964具有连接到 光学节点976的西端口和连接到光学节点975的北端口。进而，光学节点 966分别具有分别在东和西方向上连接到其相邻的光学节点的成对的东和 西端口以及在南方向上连接到其相邻的光学节点的南端口，光学节点967 分别具有分别在北和南方向上连接到其相邻的光学节点的成对的北和南端 口以及在西方向上连接到其相邻的光学节点的西端口，光学节点968分别 具有分别在东和西方向上连接到其相邻的光学节点的成对的东和西端口以 及在北方向上连接到其相邻的光学节点的北端口，并且光学节点969分别 具有分别在北和南方向上连接到其相邻的光学节点的成对的北和南端口以 及在东方向上连接到其相邻的光学节点的东端口。在曼哈顿街道物理拓扑 960内部中的所有剩余光学节点（未编号）具有分别在东和西方向上连接到 其相邻的光学节点的成对的东和西端口以及分别在北和南方向上连接到其 相邻的光学节点的成对的北和南端口。
上面还描述了可以采用包括在光学MUX/DMUX模块202中的光学配 置301、303（见图3a、3b、3c）的对来实现混合SDM/WDM移动信道计 划。为了增加光学节点之间的光学连接路径的带宽而不要求波长信道的增 加的数量，可以在光学MUX/DMUX模块202内使用示例性光学配置1001、 1003（见图10a、10b）来分别代替光学配置301、303。
关于图10a的光学配置1001，光纤#1（入）可以结合光纤#1（出）使 用以便实现与去掉模块1002和添加模块1010相对应的OSC信道。光纤#1 （入）和光纤#1（出）（见图10a）也可以分别结合去掉模块1004（例如6 信道DMUX滤波器）和添加模块1008（例如6信道MUX滤波器）使用， 以便实现波长信道1、2、3、4、5、6（见图10a）的一（1）个跳跃连接。 类似地，如图10b所示，光纤#7（入）可以结合光纤#7（出）使用以便实 现与去掉模块1030和添加模块1018相对应的OSC信道。光纤#7（入）和 光纤#7（出）（见图10b）也可以分别结合去掉模块1028（例如6信道DMUX 滤波器）和添加模块1020（例如6信道MUX滤波器）使用，以便实现波 长信道1、2、3、4、5、6（见图10b）的一（1）个跳跃连接。
此外，光纤#2（入）（见图10a）可以结合去掉模块1006（例如6信道 DMUX滤波器）使用以便实现波长信道3、4、5、6、7、8的一（1）个跳 跃连接，并且光纤#8（入）（见图10b）可以结合去掉模块1032（例如6信 道DMUX滤波器）使用以便实现波长信道3、4、5、6、7、8的一（1）个 跳跃连接。剩余光纤可以在各自的光学配置1001、1003内按照下面被路由：
（1）光纤能够经过去掉模块1012（例如2信道DMUX滤波器）被从 多光纤带状电缆的位置#3（即，光纤#3（入））路由到位置#2（即，光纤#2 （出））以便与波长信道1、2一起使用（见图10a）；
（2）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#4（即，光纤#4（入））路 由到位置#3（即，光纤#3（出）（见图10a）；
（3）光纤能够经过去掉/添加模块1014（例如2信道DMUX滤波器/2 信道MUX滤波器）被从多光纤带状电缆的位置#5（即，光纤#5（入））路 由到位置#4（即，光纤#4（出）以便与波长信道3、4一起使用（见图10a）；
（4）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#6（即，光纤#6（入））路 由到位置#5（即，光纤#5（出）（见图10a）；
（5）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#6（即，光纤#6（出））路 由到添加模块1018（例如8信道MUX滤波器）以便与波长信道1、2、3、 4、5、6、7、8一起使用（见图10a）；
（6）光纤能够经过去掉模块1022（例如2信道去掉模块）被从多光 纤带状电缆的位置#9（即，光纤#9（入））路由到位置#8（即，光纤#8（出）） 以便与波长信道1、2一起使用（见图10b）；
（7）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#10（即，光纤#10（入）） 路由到位置#9（即，光纤#9（出）（见图10b）；
（8）光纤能够经过去掉/添加模块1024（例如2信道DMUX滤波器/2 信道MUX滤波器）被从多光纤带状电缆的位置#11（即，光纤#11（入）） 路由到位置#10（即，光纤#10（出）），以便与波长信道3、4一起使用（见 图10b）；
（9）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#12（即，光纤#12（入）） 路由到位置#11（即，光纤#11（出）（见图3b）；以及
（10）光纤能够被从多光纤带状电缆的位置#12（即，光纤#12（出）） 路由到添加模块1026（例如8信道MUX滤波器）以便与波长信道1、2、 3、4、5、6、7、8一起使用（见图10b）。
注意到，在光学配置1001、1003中，各自的MUX和DMUX滤波器 可以被实现为有源或无源部件。
上面关于光学滤波器配置301（见图3a、3b）进一步描述了光纤#1（入） 可以结合去掉模块304使用，并且光纤#1（出）可以结合添加模块308使 用，以便实现波长信道1、2、3、4的一（1）个跳跃连接，而不提供在光 学MUX/DMUX模块202（见图2、3a）内的光纤#1（入）和光纤#1（出） 之间的直接连接。为了在光学MUX/DMUX模块202内的光纤#1（入）和 光纤#1（出）之间提供这样的直接连接，可以使用光学滤波器配置1101（见 图11）来代替光学滤波器配置301。如图11所示，光学滤波器配置1101 与光学滤波器配置301类似，除了可调谐滤波器1104可操作地耦接在去掉 模块302和可调谐激光器（收发机）1106之间，并且诸如EDFA（掺铒光 纤放大器）光学放大器的光学放大器1102可操作地耦接在可调谐激光器（收 发机）1106和添加模块310之间，从而提供在光学MUX/DMUX模块202 内的光纤#1（入）和光纤#1（出）之间的直接连接。注意到，EDFA光学 放大器、可调谐滤波器和可调谐激光器（收发机）可以按照与光学滤波器 配置303（见图3c）中的类似方式可操作地耦接，以便提供在光学 MUX/DMUX模块202内的光纤#7（入）和光纤#7（出）之间的直接连接。
上面还描述了光学滤波器配置301（见图3a、3b）的诸如光学连接路 径388-391的多个光学连接路径以及光学滤波器配置303（见图3a、3c）的 诸如光学连接路径392-395的多个光学连接路径可以配置为在光学环网络 100（见图1）上的光学节点1-11之间提供一个或多个WDM（CWDM或 DWDM）波长信道。为了在不要求使用WDM光学元件的情况下实现光学 滤波器配置的各自光学连接路径，可以在光学MUX/DMUX模块202（见 图2、2a）内采用示例性光学配置1201、1203（见图12a、12b）来分别代 替光学滤波器配置301、303。然而注意到，尽管光学滤波器配置301、303 要求使用具有至少十二（12）个光纤（例如，光纤#1到光纤#12；见图3b、 3c）的多光纤带状电缆，但是光学配置1201、1203要求使用具有至少四十 四（44）个光纤（例如，光纤#1到光纤#44；见图12a、12b）的多光纤带 状电缆。进而，尽管光学滤波器配置301、303可以支持光学环网络100上 的光学节点1-11之间的多达至少四（4）个WDM波长信道，但是光学配 置12010、1203可以支持这样的光学节点之间的单个信道。
关于光学配置1201（见图12a），光纤#1（入）可以结合光纤#1（出） 使用以便实现经过至少电路交换机348（见图3a）的连接用于OSC信道。 进而，光纤#2（入）可以结合光纤#2（出）使用以便实现经过至少电路交 换机348（见图3a）的点对点连接。也可以对于“西入”/“东出”方向上 的光学信号传输使用光学配置1201（见图12a），来按照下面实现单个和多 跳跃连接路径：
（1）光纤#3（入）可以结合光纤#4（出）使用以便实现经过至少电路 交换机348的一（1）个跳跃连接（见图3a）；
（2）光纤#5（入）可以结合光纤#7（出）使用以便实现经过至少电路 交换机348的两（2）个跳跃连接（见图3a）；
（3）光纤#8（入）可以结合光纤#11（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（3）个跳跃连接（见图3a）；
（4）光纤#12（入）可以结合光纤#16（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（4）个跳跃连接（见图3a）；以及
（5）光纤#17（入）可以结合光纤#22（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（5）个跳跃连接（见图3a）。
关于光学配置1203（见图12b），光纤#23（入）可以结合光纤#23（出） 使用以便实现经过至少电路交换机348（见图3a）的连接用于OSC信道。 进而，光纤#24（入）可以结合光纤#24（出）使用以便实现经过至少电路 交换机348（见图3a）的点对点连接。也可以对于“东入”/“西出”方向 上的光学信号传输使用光学配置1203（见图12b），来按照下面实现单个和 多跳跃连接路径：
（1）光纤#25（入）可以结合光纤#26（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的一（1）个跳跃连接（见图3a）；
（2）光纤#27（入）可以结合光纤#29（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（2）个跳跃连接（见图3a）；
（3）光纤#30（入）可以结合光纤#33（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（3）个跳跃连接（见图3a）；
（4）光纤#34（入）可以结合光纤#38（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（4）个跳跃连接（见图3a）；以及
（5）光纤#39（入）可以结合光纤#44（出）使用以便实现经过至少电 路交换机348的两（5）个跳跃连接（见图3a）。
上面进一步描述了可以使用例如包括一个或多个多光纤带状电缆的单 光纤对配置或多光纤对配置来实现互连光学环网络100（见图1）上的光学 节点1-11的链路。也可以使用多核心光纤来实现这样的互连光学环网络100 上的光学节点1-11的链路。
图13a描绘了可以结合光学MUX/DMUX模块202（见图2、3a）使用 的示例性多核心光纤1300。如图13a所示，多核心光纤1300包括多个核心 1到6，其中每一个核心1-6操作为承载独立的光学信号。图13b描绘了如 何结合包括在光学MUX/DMUX模块202中的光学滤波器配置301（见图 3a、3b）来使用这样的多核心光纤。关于光学滤波器配置301，可以提供具 有在沿着光学环网络100（见图1）的“西入”方向上的多个核心1-6的多 核心光纤1300a，核心1-6可以分别与光纤#1-#6相对应。进一步关于光学 滤波器配置301，可以提供具有在沿着光学环网络100（见图1）的“东出” 方向上的多个核心1-6的多核心光纤1300b，核心1-6可以分别与光纤#1-#6 相对应。注意到，关于光学滤波器配置303（见图3a、3c），可以提供具有 与在沿着光学环网络100（见图1）的“东入”方向上的各自光纤#7-#12并 且与在沿着光学环网络100（见图1）的“西出”方向上的各自光纤#7-#12 相对应的多核心光纤。
上面还参照交换机模块209（见图2、3a）描述了可以将电路交换机348 和分组交换机346实现为单独的交换机。也可以将这样的交换机实现为如 图14a描绘的组合（“混合”）交换机1400a。例如，混合交换机1400a可以 使用现场可编程门阵列（FPGA）或任何其它适当的IC实现技术而被实现 为单个集成电路（IC）。如图14a所示，混合交换机1400a包括电路交换机 1402和分组交换机1404。电路交换机1402可以经由多个输入/输出收发机 1406连接到光学MUX/DMUX模块202内的各自光学连接路径。进而，分 组交换机1404可以经由多个下行链路/下行链路端口连接1408连接到一个 或多个服务器。而且，电路交换机1402可以由混合交换机1400或结合电 路和分组交换机功能的定制ASIC内的诸如10Gb/s连接的多个端口连接而 连接到分组交换机1404。
图14b描绘了图14a的混合交换机1400a的示例性可选实施例1400b。 如图14b所示，可选实施例1400b包括电路交换机1403和分组交换机1405。 电路交换机1403可以经由多个输入/输出收发机1407连接到光学 MUX/DMUX模块202内的各自光学连接路径。进而，分组交换机1405可 以经由多个下行链路/下行链路端口连接1409连接到一个或多个服务器。 而且，电路交换机1403可以通过诸如10Gb/s端口连接的多个端口连接连 接到分组交换机1405。此外，电路交换机1403可以经由多个可编程链路 1411连接到一个或多个服务器，从而旁路分组交换机1405并且提供直接连 接。
注意到，电路交换机348（见图3a）可以使用多个电路交换机来实现。 图14c描绘了包括电路交换机1418和分组交换机1420的混合交换机 1400c。与混合交换机1400a（见图14a）类似，混合交换机1400c可以使 用现场可编程门阵列（FPGA）或任何其它适当的IC实现技术而被实现为 单个集成电路（IC）。电路交换机1400c包括可操作地连接在多个输入/输出 收发机1416和分组交换机1420之间的多个电路交换机1418.1、1418.2、 1418.3、1418.4。例如，如果分组交换机1420配置为提供多达四十八（48） 个上行链路端口，则多个电路交换机1418.1、1418.2、1418.3、1418.4中的 每一个可以被实现为48x48电路交换机。注意到，如果在混合交换机1400c 中采用单个电路交换机来代替多个电路交换机1418.1-1418.4，则可以将该 单个电路交换机实现为单个96x96电路交换机。
此外，上面描述了光学环网络上的光学节点的选择的对可以配置为支 持迁移路径信道。图15描绘了图3a的光学节点1的可选实施例1500，其 中光学节点1配置为支持光学环网络上的一个或多个迁移路径信道。当连 接到诸如输入收发机1550.1-1550.14、1556.1-1556.14和输出收发机 1552.1-1552.14、1554.1-1554.14的光学输入/输出收发机的数量超过连接到 诸如分组交换机1546的分组交换机的端口的数量时，存在专用迁移路径， 不包括被专用为控制信道的任何WDM/SDM信道，如图15所示。注意到， 根据图15的可选实施例1500，一个或多个光学节点2-11可以类似地配置 为支持迁移路径信道。如图15所示，可选实施例1500包括光学 MUX/DMUX模块1502和交换机模块1509。光学MUX/DMUX模块1502 包括可以用于实现混合SDM/WDM移动信道计划的一对光学滤波器配置 1501、1503。光学滤波器配置1501包括在沿着诸如光学环网络100（见图 1）的光学环网络的西（逆时针）方向上可操作地连接到光纤#1到#6的多 个输入（通常由附图标记1580指示）以及在沿着光学环网络100的东（顺 时针）方向上可操作地连接到光纤#1到#6的多个输出（通常由附图标记 1582指示）。同样，光学滤波器配置1503包括在沿着光学环网络100的东 （顺时针）方向上可操作地连接到光纤#7到#12的多个输入（通常由附图 标记1584指示）以及在沿着光学环网络100的西（逆时针）方向上可操作 地连接到光纤#7到#12的多个输出（通常由附图标记1586指示）。例如， 可以使用一个或多个多光纤带状电缆来实现光纤#1到#12。注意到，出于说 明的目的，这样的多光纤带状电缆在本文被描述为包括十二（12）个光纤， 并且可以采用在这样的多光纤带状电缆内的任何其它适当数量的光纤。
参照图15的可选实施例1500，光学滤波器配置1501的多个输入1580 操作为从例如光学节点11（见图1）接收由各自的光纤#1-#6承载的光学信 号，并且光学滤波器配置1501的多个输出1582操作为将各自的光纤#1-#6 上的光学信号发送到例如光学节点2（见图1）。在沿着光学环网络100（见 图1）的东（顺时针）方向上，光学节点1的可选实施例1500因此由多个 输入1580可通信地耦接到光学节点11，输入1580按照与光纤#1到#6相对 应的预定序列。进而，在沿着光学环网络100（见图1）的东（顺时针）方 向上，光学节点1的可选实施例1500由多个输出1582可通信地耦接到光 学节点2，输出1582也按照与光纤#1到#6相对应的预定序列。
光学滤波器配置1503（见图15）的多个输入1584操作为从例如光学 节点2（见图1）接收由各自的光纤#7到#12承载的光学信号，并且光学滤 波器配置1503（见图15）的多个输出1586操作为将各自的光纤#7到#12 上的光学信号发送到例如光学节点11（见图1）。在沿着光学环网络100的 西（逆时针）方向上，光学节点1的可选实施例1500因此由多个输入1584 可通信地耦接到例如光学节点2（见图1），输入1584按照与光纤#7到#12 相对应的预定序列。进而，在沿着光学环网络100的西（逆时针）方向上， 光学节点1的可选实施例1500由多个输出1586可通信地耦接到例如光学 节点11（见图1），输出1586也按照与光纤#7到#12相对应的预定序列。
如图15所示，交换机模块1509包括分组交换机1546以设置在分组交 换机1546和各自的光学滤波器配置1501、1503之间的电路交换机1548。 电路交换机1548可以接收电子形式的起源于一个或多个输入1580、1584 的一个或多个信号，并且可以提供所述信号中的一个或多个，用于随后作 为光学信号转发到一个或多个输出1582、1586。注意到，交换机模块1509 可以进一步包括用于分组交换机1546和/或电路交换机1548的本地控制和 /或配置的处理器。这样的处理器可以经过与光学滤波器配置1501内的去 掉模块1512和添加模块1520相对应的光学监督控制（OSC）信道和/或与 光学滤波器配置1503内的去掉模块1537和添加模块1530相对应的OSC 信道从外部中央处理器接收对于分组交换机1547和/或电路交换机1548的 这样的控制和/或配置的指令。这样的处理器也可以配置为经由网络管理端 口接收指令。出于说明的清晰起见，从图15中省略了用于分组交换机1546 和/或电路交换机1548的本地控制和/或配置的处理器。交换机模块1509还 包括设置在电路交换机1548和光学滤波器配置1501之间的多个输入收发 机1550.1-1550.14和多个输出收发机1552.1-1552.14以及设置在电路交换机 1548和光学滤波器配置1503之间的多个输入收发机1556.1-1556.14和多个 输出收发机1554.1-1554.14。进一步注意到，根据要求和/或需要，可以将 时钟和数据恢复（CDR）实现为电路交换机1548的集成部分或者在其外部。 为了说明清楚起见，从图15中省略了CDR电路。
如在图15中进一步示出的，光学滤波器配置1501包括多个去掉模块 1514、1516和多个添加模块1518、1522、1524、1526、1528。去掉模块1514、 1516中的每一个操作为使诸如被分配到一个或多个预定的WDM波长信道 的WDM波长信道信号的一个或多个光学信号与通过光纤#1（入）和/或光 纤#2（入）接收的一个或多个光学信号分离。此外，添加模块1518、1522、 1524、1526、1528中的每一个操作为将诸如被分配到一个或多个预定的 WDM波长信道的WDM波长信道信号的一个或多个光学信号添加到用于 通过光纤#1（出）、光纤#3（出）、光纤#4（出）、光纤#5（出）和/或光纤 #6（出）发射的一个或多个光学信号。与光学滤波器配置1501类似，光学 滤波器配置1503包括多个去掉模块1534、1536和多个添加模块1532、1538、 1540、1542、1544。去掉模块1534、1536中的每一个操作为使诸如被分配 到一个或多个预定的WDM波长信道的WDM波长信道信号的一个或多个 光信号与通过光纤#7（入）和/或光纤#8（入）接收的一个或多个光学信号 分离。此外，添加模块1532、1538、1540、1542、1544中的每一个操作为 将诸如被分配到一个或多个预定的WDM波长信道的WDM波长信道信号 的一个或多个光学信号添加到用于通过光纤#7（出）、光纤#9（出）、光纤 #10（出）、光纤#11（出）和/或光纤#12（出）传输的一个或多个光学信号。
多个输入收发机1550.1-1550.14操作为对与通过光纤#1（入）和/或光 纤#2（入）接收的光学信号分离的波长信道信号执行光电（O-E）转换，并 且多个输出收发机1552.1-1552.14操作为对被添加到用于通过光纤#1（出）、 光纤#3（出）、光纤#4（出）、光纤#5（出）和/或光纤#6（出）发射的光学 信号的波长信道信号执行电光（E-O）转换。同样，多个输入收发机 1556.1-1556.14操作为对与在光纤#7（入）和/或光纤#8（入）上接收的光 信号分离的波长信道信号进行光电（O-E）转换，并且多个输出收发机 1554.1-1554.14操作为对被添加到用于通过光纤#7（出）、光纤#9（出）、光 纤#10（出）、光纤#11（出）和/或光纤#12（出）发射的光学信号的波长信 道信号进行电光（E-O）转换。
电路交换机1548操作为经由光学滤波器配置1501和/或光学滤波器配 置1503从一个或多个输入收发机1550.1-1550.14、1556.1-1556.14接收电子 形式的一个或多个波长信道信号。电路交换机1548进一步操作为向分组交 换机1546选择性地提供一个或多个波长信道信号和/或向一个或多个输出 收发机1552.1-1552.14、1554.1-1554.14选择性地提供一个或多个波长信道 信号。这样的波长信道信号可以顺次由输出收发机1552.1-1552.14、 1554.1-1554.14以光学形式提供到一个或多个添加模块1518、1522、1524、 1526、1528、1532、1538、1540、1542、1544，用于随后添加到用于通过 光纤#1（出）、一个或多个光纤#3-6（出）、光纤#7（出）和/或一个或多个 光纤#9-12（出）发射的一个或多个光学信号。
如上所述，光学节点1（也见图3a）的可选实施例1500（见图15）配 置为支持光学环网络上的一个或多个迁移路径信道。为此，诸如二十八（例 如，p=28）个输入收发机1550.1-1550.14和输出收发机1552.1-1552.14的预 定数量的输入/输出收发机可通信地耦接在光学滤波器配置1501和电路交 换机1548之间。同样，诸如二十八（例如，p=28）个输入收发机 1556.1-1556.14和输出收发机1554.1-1554.14的预定数量的输入/输出收发 机可通信地耦接在光学滤波器配置1503和电路交换机1548之间。注意到， 任何其它适当数量的输入/输出收发机可以类似地耦接在各自的光学滤波 器配置1501、1503和电路交换机1548之间。进而，电路交换机1548可以 配置为经过连接1590将二十八（例如，p=28）个输入/输出收发机 1550.1-1550.14、1552.1-1552.14或1556.1-1556.14、1554.1-1554.14中的诸 如二十四（例如，p=24）或任何其它适当数量的预定数量的输入/输出收发 机可通信地耦接到分组交换机1546。在输入/输出收发机1550.1-1550.14、 1554.1-1554.14当中剩余的四（即，(p-q)=(28-24)=4）个输入/输出收发机以 及在输入/输出收发机1556.1-1556.14、1552.1-1552.14当中剩余的四（即， (p-q)=(28-24)=4）个输入/输出收发机可以用于实现光学环网络上的迁移路 径信道。
例如，电路交换机1548可以配置为将十二（12）个输入收发机 1550.1-1550.12和十二（12）个输出收发机1554.1-1554.12可通信地耦接到 分组交换机1546，从而通过连接1590向分组交换机1546提供从去掉模块 1514分配到波长信道1、2、3、4的波长信道信号以及从去掉模块1516分 配到波长信道1、2、3、4、5、6、7、8的波长信道信号。剩余的四（4） 个输入/输出收发机，即，输入收发机1550.13、1550.14和输出收发机 1552.13、1552.14可以用于实现二（2）个迁移路径信道。一个这样的迁移 路径信道可以承载从光纤#2（入）经过去掉模块1516、输入收发机1550.13、 电路交换机1548、输出收发机1552.13和添加模块1528到光纤#6（出）被 分配到波长信道9的波长信道信号。另一个这样的迁移路径信道可以承载 从光纤#2（入）经过去掉模块1516、输入收发机1550.14、电路交换机1548、 输出收发机1552.14和添加模块1528到光纤#6（出）被分配到波长信道10 的波长信道信号。可以将专用迁移路径波长添加到任何其它输入/输出对， 假设按照与WDM/SDM信道计划一致的方式去掉添加的迁移路径波长。实 际上，光学节点之间的任何未使用的光路可以用于形成专用迁移路径波长。
类似地，电路交换机1548可以配置为将十二（12）个输入收发机 1556.1-1556.12和十二（12）个输出收发机1552.1-1552.12可通信地耦接到 分组交换机1546，从而通过连接1590向分组交换机1546提供从去掉模块 1534分配到波长信道1、2、3、4的波长信道信号以及从去掉模块1536分 配到波长信道1、2、3、4、5、6、7、8的波长信道信号。剩余的四（4） 个输入/输出收发机，即，输入收发机1556.13、1556.14和输出收发机 1554.13、1554.14可以用于实现二（2）个额外的专用迁移路径信道。一个 这样的专用迁移路径信道可以承载从光纤#8（入）经过去掉模块1536、输 入收发机1556.13、电路交换机1548、输出收发机1554.13和添加模块1528 到光纤#12（出）分配到波长信道9的波长信道信号。另一个这样的专用迁 移路径信道可以承载从光纤#8（入）经过去掉模块1536、输入收发机 1556.14、电路交换机1548、输出收发机1554.14和添加模块1528到光纤#12 （出）分配到波长信道10的波长信道信号。注意到，可以从输入/输出收 发机1550.1-1550.14、1552.1-1552.14当中并且从输入/输出收发机 1556.1-1556.14、1554.1-1554.14当中选择任何其它输入/输出收发机，以便 在光学环网络上实现任何其它适当数量的专用迁移信道。
注意到，本文描绘和/或描述的操作是纯示例性的。进而，可以按照任 何序列在适当时使用和/或部分地使用所述操作。记住上述说明性实施例， 应该理解，这样的说明性实施例能够采用涉及在计算机系统中传输或存储 的数据的各种计算机实现的操作。这样的操作是要求物理量的物理操纵的 操作。典型地，尽管不是必需，这样的量采取能够被存储、传输、组合、 比较和/或以其它方式操控的电、磁和/或光学信号。
进而，形成说明性实施例的一部分的本文描绘和/或描述的任何操作是 有用的机器操作。说明性实施例也与用于执行这样的操作的设备或装置有 关。所述装置可以出于要求的目的而被特别构建，或者可以是由存储在计 算机中的计算机程序选择性地激活或配置以便执行特定机器的功能的通用 计算机。特别是，使用耦接到一个或多个计算机可读介质的一个或多个处 理器的各种通用机器可以与根据本文公开的教导编写的计算机程序一起使 用，或者构造更加专用的装置以便执行要求的操作可能更方便。
用于实现本文公开的系统和方法的指令也可以被体现为计算机可读介 质上的计算机可读代码。计算机可读介质是能够存储数据的任何数据存储 设备，该数据可以之后由计算机系统读取。这样的计算机可读介质的示例 包括磁性和固态硬驱、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、 Blu-rayTM磁盘、DVD、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带/或任何其它适当 的光学或非光学数据存储设备。计算机可读代码可以存储在单个位置中或 者按照分布式方式存储在联网环境中。
前述描述涉及本公开的特定说明性实施例。然而，显而易见的是，在 实现其相关联的优点的一些或者全部的情况下，可以对所描述的实施例做 出其它变化和修改。而且，本文描述的过程、处理和/或模块可以在硬件、 被体现为具有程序指令的计算机可读介质的软件、固件或其组合中实现。 例如，本文描述的功能可以由执行来自存储器或其它存储设备的程序指令 的处理器执行。
本领域中的普通技术人员将认识到，在不偏离本文公开的创造性概念 的情况下，可以对上述的系统和方法做出修改和变化。因此，本公开不应 该被认为是限制性的，除了被所附权利要求的范围和精神限制以外。
机译： 采用多光纤配置进行数据中心网络交换的光学架构和信道计划
机译： 采用多光纤配置进行数据中心网络交换的光学架构和信道计划
机译： 采用数据中心网络交换的多光纤配置的光学体系结构和信道计划
