CN103797737B - 使用用于数据中心网络交换的多光纤配置的光学架构和信道计划 - Google Patents

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Abstract

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、系统和方法使用物理光学环网络和多维度网络拓扑以及光学节点以便有效地分配数据中心网络内的带宽，同时降低数据中心网络的物理互连需求。各自的光学节点可以配置为提供各种交换拓扑，包括但不局限于弦环交换拓扑和多维度弦环交换拓扑。

Description

使用用于数据中心网络交换的多光纤配置的光学架构和信道 计划
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 NETWORKSWITCHING”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“DATACENTER 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“DATACENTER 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 CENTERNETWORKS”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
信道# ITU CWDM(nm)
1 1271
2 1291
3 1311
4 1331
5 1351
6 1371
7 1391
8 1411
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10Gb/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20Gb/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10Gb/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20Gb/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、3a）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。

Claims (49)

1.一种用于数据中心网络交换的系统，包括：
至少一个光学节点，
其中，所述光学节点包括：
包括第一光学端口和第二光学端口的至少一对光学端口，所述第一光学端口包括按照预定序列1到N布置的多个分离的光学输入，所述第二光学端口包括按照所述预定序列1到N布置的多个分离的光学输出；
位于所述第一光学端口和所述第二光学端口的每一个上的多个光学连接，所述多个光学连接包括连接到所述第一光学端口的第一个输入的第一光学连接、连接到所述第二光学端口的第N个输出的第二光学连接以及分别连接在所述第一光学端口的第二个输入到第N个输入和所述第二光学端口的第1个输出到第N-1个输出之间的多个光学连接路径；
电子交换机；
至少一个光学发射机，其操作为从所述电子交换机接收至少一个第一电子信号，并且在与所述至少一个第一电子信号相对应的指定波长w上提供至少一个第一光学信号；
第一光学复用器，其操作为从所述至少一个光学发射机接收位于所述指定波长w上的所述至少一个第一光学信号，并且将所述至少一个第一光学信号添加到连接到所述第二光学端口的指定输出k的所述多个光学连接中的第一选择的一个光学连接，其中1≤k≤N；
第一光学解复用器，其操作为从连接到所述第一光学端口的指定输入j的所述多个光学连接中的第二选择的一个光学连接去掉位于所述指定波长w上的所述至少一个第二光学信号，其中1≤j≤k；以及
至少一个光学接收机，其操作为向所述电子交换机提供与所述至少一个第二光学信号相对应的至少一个第二电子信号。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述光学节点进一步包括：
被实现为所述电子交换机的电子分组交换机；
至少第二光学发射机，其操作为从所述电子分组交换机接收至少一个第三电子信号，并且在与所述至少一个第三电子信号相对应的指定波长w上提供至少一个第三光学信号；
第二光学复用器，其操作为从所述至少第二光学发射机接收位于所述指定波长w上的所述至少一个第三光学信号，并且将位于所述指定波长w上的所述至少一个第三光学信号添加到连接到所述第二光学端口的指定输出k＇的所述多个光学连接中的第三选择的一个光学连接，其中1≤k’≤N；
第二光学解复用器，其操作为从连接到所述第一光学端口的指定输入j＇的所述多个光学连接中的第四选择的一个光学连接去掉位于所述指定波长w上的至少一个第四光学信号，其中1≤j’≤k’；以及
至少第二光学接收机，其操作为向所述电子分组交换机提供与所述至少一个第四光学信号相对应的至少一个第四电子信号，
其中，k’≤j-1或者j’≥k+1。
3.如权利要求2所述的系统，
其中，k’＝j-1；
其中，所述第三选择的光学连接与所述第二选择的光学连接相对应；并且
其中，所述第二光学复用器设置在所述第一光学解复用器和所述第二选择的光学连接上的所述第二光学端口之间。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述第一光学解复用器和所述第二光学复用器被实现在单个设备中。
5.如权利要求2所述的系统，
其中，j’＝k+1；
其中，所述第四选择的光学连接与所述第一选择的光学连接相对应；并且
其中，所述第一光学复用器设置在所述第二光学解复用器和所述第一选择的光学连接上的所述第二光学端口之间。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述第一光学复用器和所述第二光学解复用器被实现在单个设备中。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个光学节点包括多个光学节点，所述多个光学节点在预定的光学节点布置中互连，所述预定的光学节点布置包括物理拓扑和基本交换拓扑。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述物理拓扑是多光纤环网络，其中，所述基本交换拓扑是弦环网络，其中，所述多个光学节点包括至少一个第一光学节点和至少一个第二光学节点，其中，所述第一光学节点和第二光学节点包括在所述物体拓扑上没有物理地连接到彼此的端口，并且其中，所述基本交换拓扑包括设置在至少所述第一光学节点和第二光学节点之间的至少一个弦。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述基本交换拓扑是全网格网络。
10.如权利要求8所述的系统，
其中，所述多个光学节点包括M个光学节点，其中，每一个光学节点被指定为光学节点m，其中“m”的范围是从0到M-1，其中，所述弦环网络包括多个弦，所述弦包括可变的弦长度，其中，每一个弦长度被指定为rh，其中“h”的范围是从1到C，并且其中，“M”和“C”是正整数；并且其中，包括在所述光学节点m中的所述电子交换机被连接到包括在具有多个sc弦的光学节点m+rc(mod M)和光学节点m-rc(mod M)中的每一个中的所述电子交换机，其中，sc≥1，并且其中，“c”的范围是从1到C。
11.如权利要求8所述的系统，其中，所述电子交换机是电子分组交换机，并且所述多个光学节点中的至少一些光学节点包括可操作地耦接在所述电子分组交换机以及多个光学接收机和光学发射机之间的电子电路交换机。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述电子电路交换机直接可通信地耦接到至少一个外部连接的设备。
13.如权利要求11所述的系统，其中，包括在所述多个光学节点中的至少一个光学节点中的所述电子电路交换机配置为修改所述至少一个弦以便产生与所述基本交换拓扑不同的合成的交换拓扑。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个弦包括多个弦，其中，包括在所述多个光学节点中的至少一个光学节点中的所述电子电路交换机配置为有效地组合所述多个弦中的至少两个弦，以便在所述合成的交换拓扑中产生包括增加的弦长度的至少一个额外的弦。
15.如权利要求7所述的系统，其中，所述物理拓扑是q维度的环形网络，其中，所述基本交换拓扑是q维度的弦环网络，其中，所述多个光学节点包括在所述q维度的环形网络的维度中对齐的包括在所述q维度的环形网络上不物理地连接到彼此的端口的至少一个第一光学节点和至少一个第二光学节点，其中，所述q维度的弦环网络包括设置在所述第一光学节点和第二光学节点之间的至少一个弦，并且其中，“q”是大于或等于2的正整数。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述电子交换机是电子分组交换机，并且所述多个光学节点中的至少一些光学节点包括可操作地耦接在所述电子分组交换机以及多个光学接收机和光学发射机之间的电子电路交换机。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述电子电路交换机直接可通信地耦接到至少一个外部连接的设备。
18.如权利要求16所述的系统，其中，包括在所述多个光学节点中的至少一个光学节点中的所述电子电路交换机配置为修改所述至少一个弦以便产生与所述基本交换拓扑不同的合成的交换拓扑。
19.如权利要求18所述的系统，其中，所述至少一个弦包括多个弦，其中，包括在所述多个光学节点中的至少一个光学节点中的所述电子电路交换机配置为有效地组合所述多个弦中的至少两个弦，以便在所述合成的交换拓扑中产生包括增加的弦长度的至少一个额外的弦。
20.如权利要求19所述的系统，其中，所述多个光学节点进一步包括第三光学节点和第四光学节点，其中，所述第三光学节点和所述第四光学节点包括在所述q维度的环形网络上不物理地连接到彼此的端口，其中，所述第三光学节点和所述第四光学节点在所述q维度的环形网络的任意维度上不对齐，并且其中，包括增加的弦长度的所述至少一个额外的弦操作为连接包括在所述第三光学节点和第四光学节点中的各自的分组交换机。
21.如权利要求15所述的系统，其中，所述q维度的弦环网络是在至少一个维度中的全网格网络。
22.如权利要求7所述的系统，其中，所述物理拓扑是q维度的曼哈顿街道网络，其中，所述基本交换拓扑是q维度的弦路径网络，并且其中，“q”是大于或等于1的正整数。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述q维度的弦路径网络包括q个维度，并且其中，所述q维度的弦路径网络是在所述q个维度中的至少一个维度中的全网格网络。
24.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
被实现为所述电子交换机的电子分组交换机。
25.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
所述第一光学连接和所述第二光学连接被端接在所述至少一个光学节点处。
26.如权利要求1所述的系统，进一步包括：所述光学输入中的至少一个光学输入被直接地物理连接到所述光学输出中的至少一个光学输出。
27.如权利要求1所述的系统，进一步包括：
所述光学输入中的至少一些光学输入被一起提供在具有一个或多个核心的单个光纤上；并且
所述光学输出中的至少一些光学输出被一起提供在具有一个或多个核心的单个光纤上。
28.如权利要求7所述的系统，其中，所述物理拓扑进一步包括q维度的物理拓扑，其中，至少一个维度中的所述光学节点按照物理环进行连接并且剩余的q’<＝q-1维度中的所述光学节点按照物理q’维度的环形网络进行连接，并且其中，所述基本交换拓扑进一步包括多维度的弦环网络。
29.如权利要求7所述的系统，其中，所述物理拓扑进一步包括q维度的物理网络，其中，所述基本交换拓扑进一步包括q维度的虚拟拓扑，其中，所述多个光学节点包括在所述q维度的物理网络的相同维度中对齐的包括在所述q维度的物理网络上不物理地连接到彼此的端口的至少一个第一光学节点和至少一个第二光学节点，其中，所述q维度的虚拟拓扑包括设置在至少所述第一光学节点和第二光学节点之间的至少一个弦，并且其中，“q”是大于或等于2的正整数。
30.如权利要求29所述的系统，其中，所述q维度的物理拓扑的至少一个维度是横跨所述节点的全部的物理环。
31.如权利要求30所述的系统，其中，不是物理环的剩余的q’<＝q-1维度是q’维度的环形。
32.如权利要求7所述的系统，进一步包括：
针对所述物理拓扑的q维度的网络；
所述q维度的物理拓扑中的至少一个维度具有秩A；并且
所述至少一个维度的所述节点被连接以便形成A/2非重叠的物理环的整数部分。
33.如权利要求32所述的系统，进一步包括：
位于所述q维度的物理拓扑中的具有秩D的至少另一维度；以及
所述至少另一维度的所述节点被连接以便形成A个节点中的每一个的D个非重叠的物理环。
34.一种用于数据中心网络交换的系统，包括：
至少一个光学节点，
其中，所述光学节点包括：
至少一个第一对光学端口；
位于所述第一对光学端口的每一个上的第一多个光学连接；
至少一个第二对光学端口；
位于所述第二对光学端口的每一个上的第二多个光学连接；
电子交换机；
可通信地耦接在所述第一多个光学连接的至少一部分和所述电子交换机之间的第一多个光学接收机和光学发射机；以及
可通信地耦接在所述第二多个光学连接的至少一部分和所述电子交换机之间的第二多个光学接收机和光学发射机，
其中，对于各自对的光学端口和各自的多个光学连接路径中的一个或者二者：
所述各自对的光学端口包括第一光学端口和第二光学端口，所述第一光学端口包括按照预定序列1到N布置的多个分离的光学输入，所述第二光学端口包括按照所述预定序列1到N布置的多个分离的光学输出；
所述各自的多个光学连接包括连接到所述第一光学端口的第一个输入的第一光学连接、连接到所述第二光学端口的第N个输出的第二光学连接以及分别连接在所述第一光学端口的第二个输入到第N个输入以及所述第二光学端口的第一个输出到第N-1个输出之间的多个光学连接路径；
可通信地耦接在所述电子交换机和所述各自的多个光学连接之间的所述光学发射机中的至少一个操作为从所述电子交换机接收至少一个第一电子信号，并且向连接到所述第二光学端口的指定输出k的所述各自的多个光学连接中的第一选择的一个光学连接提供位于与所述至少一个第一电子信号相对应的指定波长上的至少一个第一光学信号，其中，1≤k≤N；并且
可通信地耦接在所述各自的多个光学连接和所述电子交换机之间的所述光学接收机中的至少一个操作为从连接到所述第一光学端口的指定输入j的所述多个光学连接中的第二选择的一个光学连接接收位于所述指定波长上的至少一个第二光学信号，其中，1≤j≤k，并且其中，所述光学接收机中的所述至少一个还操作为向所述电子交换机提供与所述至少一个第二光学信号相对应的至少一个第二电子信号。
35.如权利要求34所述的系统，其中，所述至少一个光学节点包括多个光学节点，所述多个光学节点在预定的光学节点布置中互连，所述预定的光学节点布置包括物理拓扑和基本交换拓扑。
36.如权利要求35所述的系统，其中，所述物理拓扑是q维度的环形网络，其中，所述基本交换拓扑是q维度的弦环网络，并且其中，“q”是大于或等于2的正整数。
37.如权利要求36所述的系统，其中，所述q维度的弦环网络是在至少一维度中的全网格网络。
38.如权利要求35所述的系统，其中，所述物理拓扑是q维度的曼哈顿街道网络，其中，所述基本交换拓扑是q维度的弦路径网络，并且其中，“q”是大于或等于2的正整数。
39.如权利要求38所述的系统，其中，所述q维度弦路径网络是在所述q个维度中的至少一个中的全网格网络。
40.如权利要求34所述的系统，进一步包括：
所述电子交换机被实现为电子分组交换机或者电子电路交换机。
41.如权利要求34所述的系统，进一步包括：
所述第一光学连接和所述第二光学连接被端接在所述至少一个光学节点处。
42.如权利要求34所述的系统，进一步包括：
所述光学输入中的至少一个光学输入被直接地物理连接到所述光学输出中的至少一个光学输出。
43.如权利要求34所述的系统，进一步包括：
所述光学输入中的至少一些光学输入被一起提供在具有一个或多个核心的单个光纤上；并且
所述光学输出中的至少一些光学输出被一起提供在具有一个或多个核心的单个光纤上。
44.如权利要求35所述的系统，其中，所述物理拓扑进一步包括q维度的物理拓扑，其中，至少一个维度中的所述光学节点按照物理环进行连接并且剩余的q’<＝q-1维度中的所述光学节点按照物理q’维度的环形网络进行连接，并且其中，所述基本交换拓扑进一步包括多维度的弦环网络。
45.一种用于数据中心网络交换的方法，包括下列步骤：
提供至少一个光学节点，其中，所述光学节点包括：
包括第一光学端口和第二光学端口的至少一对光学端口，所述第一光学端口包括按照预定序列1到N布置的多个分离的光学输入，所述第二光学端口包括按照所述预定序列1到N布置的多个分离的光学输出；
位于所述第一光学端口和所述第二光学端口的每一个上的多个光学连接，所述多个光学连接包括连接到所述第一光学端口的第一个输入的第一光学连接、连接到所述第二光学端口的第N个输出的第二光学连接以及分别连接在所述第一光学端口的第二个输入到第N个输入和所述第二光学端口的第1个输出到第N-1个输出之间的多个光学连接路径；
电子交换机；
至少一个光学发射机；
光学复用器；
光学解复用器；以及
至少一个光学接收机；
在所述至少一个光学发射机处从所述交换机接收至少一个第一电子信号；
通过所述至少一个光学发射机提供与所述至少一个第一电子信号相对应的位于指定波长上的至少一个第一光学信号；
在所述光学复用器处从所述至少一个光学发射机接收位于所述指定波长上的所述至少一个第一光学信号；
通过所述光学复用器将所述至少一个第一光学信号添加到连接到所述第二光学端口的指定输出k的所述多个光学连接中的第一选择的一个光学连接，其中1≤k≤N；
通过光学解复用器从连接到所述第一光学端口的指定输入j的所述多个光学连接中的第二选择的一个光学连接去掉位于所述指定波长上的所述至少一个第二光学信号，其中1≤j≤k；并且
通过所述至少一个光学接收机向所述交换机提供与所述至少一个第二光学信号相对应的至少一个第二电子信号。
46.如权利要求45所述的方法，进一步包括：
所述电子交换机被实现为电子分组交换机或者电子电路交换机。
47.如权利要求45所述的方法，进一步包括：
将所述第一光学连接和所述第二光学连接端接在所述至少一个光学节点处。
48.如权利要求45所述的方法，进一步包括：
将所述光学输入中的至少一个光学输入直接地物理连接到所述光学输出中的至少一个光学输出。
49.如权利要求45所述的方法，进一步包括：
将所述光学输入中的至少一些光学输入一起提供在具有一个或多个核心的单个光纤上；并且
将所述光学输出中的至少一些光学输出一起提供在具有一个或多个核心的单个光纤上。
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