一种数据中心网络以及部署所述数据中心网络的方法

摘要

本发明提供了一种数据中心网络以及部署所述数据中心网络的方法。所述数据中心网络包括一个核心交换机组，m个循环阵列波导光栅CAWG组以及m个边缘交换机组，所述核心交换机组包括k个核心交换机；每个CAWG组包括2*Y个N*N规格的CAWG，所述2*Y个CAWG包括Y个上行CAWG和Y个下行CAWG；所述Y个上行CAWG分别通过上行光链路连接所述核心交换机组中的每个核心交换机；所述Y个下行CAWG分别通过下行光链路连接所述核心交换机组中的每个核心交换机；所述第一边缘交换机组包括多个边缘交换机；所述多个边缘交换机中的每个边缘交换机分别连接所述第一CAWG组中的上行CAWG和下行CAWG。本发明能够减少数据中心网络的光纤数量，简化数据中心网络的维护操作，节约构建数据中心网络的成本。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种数据中心网络以及部署所述数据 中心网络的方法。

背景技术

全球通信网络正趋向于以数据中心为中心的网络建设。云计算时代的网络 流量模型发生了很大的变化，16％的流量在运营商网络，14％的流量在企业网络， 而其余70％的流量将全部流向数据中心内部。数据中心流量和带宽的指数级增 长，已经远超出了人们对传统网络的想象。大带宽，高扩展能力已成为数据中 心客户的首要诉求。数据中心网络建设的瓶颈也越来越明显。

如图1所示，为现有的大规模数据中心的网络结构示意图。该数据中心中， 需要通过接入层、汇聚层和核心层的交换机才能实现连接所有服务器之间的互 通，网络规模的扩展受限于核心交换机的容量，难以满足未来业务发展的需要。

并且，当前数据中心的物理网络采用光纤直接连接接入交换机与汇聚交换 机，每一对端口都占用一对光纤，当网络规模较大时，需要数万对连接光纤， 不仅对机房的物理空间带来了严峻的挑战，也为故障排除等运维带来了极大的 困难。并且，数据中心中由于端口数量多，导致所需要的光模块数量相应增多， 采用多模多芯光纤连接光模块，多芯光纤的定制成本与接头成本也极为高昂， 布线成本甚至达到了光模块成本的3－4倍。

因此，有必要提供一种新型数据中心网络，能够不受核心交换机容量的限 制，减少数据中心网络的光纤数量，节省机房空间，简化数据中心网络的维护 操作，节约构建数据中心网络的成本。

发明内容

本发明提供了一种数据中心网络以及部署所述数据中心网络的方法，能够 减少数据中心网络的光纤数量，简化数据中心网络的维护操作，节约构建数据 中心网络的成本。

本发明一方面提供了一种数据中心网络，包括：一个核心交换机组，m个 循环阵列波导光栅CAWG组以及m个边缘交换机组，所述m个CAWG组与所 述m个边缘交换机组一一对应，所述m个CAWG组包括第一CAWG组，所述 m个边缘交换机组包括第一边缘交换机组，所述第一边缘交换机组为所述m个 边缘交换机组中的任意一个，所述第一CAWG组为对应所述第一边缘交换机组 的CAWG组；

所述核心交换机组包括k个核心交换机；

所述第一CAWG组包括2*Y个N*N规格的CAWG，所述2*Y个CAWG 包括Y个上行CAWG和Y个下行CAWG；所述Y个上行CAWG分别通过上 行光链路连接所述核心交换机组中的每个核心交换机；所述Y个下行CAWG分 别通过下行光链路连接所述核心交换机组中的每个核心交换机；

所述第一边缘交换机组包括多个边缘交换机；所述多个边缘交换机中的每个 边缘交换机分别连接所述第一CAWG组中的上行CAWG和下行CAWG；所述 第一边缘交换机组中的边缘交换机数、所述第一边缘交换机组中的每个边缘交 换机的端口数、以及所述k中的任意一个小于等于所述N。

结合所述第一方面，在所述第一方面的第一种实现方式中，所述第一边缘 交换机组还包括与所述第一边缘交换机组中的多个边缘交换机分别对应的多个 边缘合波/分波器组，每个边缘合波/分波器组包括至少一个边缘合波/分波器；

所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机分别连接所述第一CAWG组中 的上行CAWG和下行CAWG包括：所述每个边缘交换机分别通过相应的边缘 合波/分波器组，以及连接所述边缘合波/分波器组的上行光链路连接所述第一 CAWG组中的上行CAWG，并将所述每个边缘交换机通过所述边缘合波/分波器 组以及连接所述边缘合波/分波器组的下行光链路连接所述第一CAWG组中的 下行CAWG。

结合所述第一方面的第一种实现方式，在所述第一方面的第二种实现方式 中，所述数据中心网络还包括m个核心合波/分波器组，所述m个核心合波/分 波器组与所述m个CAWG组一一对应，所述m个核心合波/分波器组包括第一 核心合波/分波器组，所述第一核心合波/分波器组为所述m个核心合波/分波器 组中的任意一个，所述第一核心合波/分波器组对应所述第一CAWG组；

所述第一核心合波/分波器组包括2*Y*N个核心合波/分波器；N个核心合 波/分波器对应一个上行CAWG或一个下行CAWG；

所述Y个上行CAWG分别通过上行光链路连接所述核心交换机组中的每个 核心交换机包括：所述Y个上行CAWG中的每个上行CAWG分别通过上行光 链路连接的N个核心合波/分波器连接所述核心交换机组中的每个核心交换机；

所述Y个下行CAWG分别通过下行光链路连接所述核心交换机组中的每个 核心交换机包括：所述每个下行CAWG分别通过下行光链路连接的N个核心合 波/分波器连接所述核心交换机组中的每个核心交换机。

结合所述第一方面的第一种或第二种实现方式，在所述第一方面的第三种 实现方式中，如果所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为10GE端 口，所述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括一个边缘合波/分波器； 所述Y＝1，所述第一CAWG组包括一个上行CAWG和一个下行CAWG，所述 第一边缘交换机组中的每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器分别通过上行光 链路连接所述上行CAWG的不同端口，并且所述第一边缘交换机组中的每个边 缘交换机对应的边缘合波/分波器分别通过下行光链路连接所述下行CAWG的 不同端口。

结合所述第一方面的第一种或第二种实现方式，在所述第一方面的第四种 实现方式中，如果所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号具有相同的波长；所述 每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组分别包括H个边缘合波/分波器；所述 H个边缘合波/分波器分别连接每个端口的相同顺序的通道；所述第一CAWG组 中包括Y个上行CAWG和Y个下行CAWG，所述Y＝H；所述每个边缘交换机 对应的H个边缘合波/分波器分别通过上行光链路连接所述Y个上行CAWG， 并且所述每个边缘交换机对应的H个边缘合波/分波器分别通过下行光链路连接 所述Y个下行CAWG。

结合所述第一方面的第一种或第二种实现方式，在所述第一方面的第五种 实现方式中，如果所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号对应不同的波长；所述 每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括H个边缘合波/分波器；所述H 个边缘合波/分波器分别连接对应边缘交换机的每个端口的相同顺序的通道；所 述第一CAWG组中包括一个上行CAWG和一个下行CAWG；所述每个边缘交 换机对应的H个边缘合波/分波器分别通过上行光链路连接所述上行CAWG的H 个端口，并且，所述每个边缘交换机对应的H个端口分别通过下行光链路连接 所述下行CAWG的H个端口。

结合所述第一方面的第一种或第二种实现方式，在所述第一方面的第六种 实现方式中，如果所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号对应不同的波长；所述 每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括2个边缘合波/分波器，其中一个 边缘合波/分波器连接对应边缘交换机的每个端口的L个通道发送的信号，另一 个边缘合波/分波器连接所述对应边缘交换机每个端口的其余H-L个通道；所述 第一CAWG组包括一个上行CAWG和一个下行CAWG；所述每个边缘交换机 对应的2个边缘合波/分波器分别通过上行光链路连接所述上行CAWG的2个端 口，并且所述每个边缘交换机对应的2个边缘合波/分波器分别通过下行光链路 连接所述下行CAWG的2个端口。

结合所述第一方面的第一种或第二种实现方式，在所述第一方面的第七种 实现方式中，如果所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号对应不同的波长；所述 每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括一个边缘合波/分波器，所述边缘 合波/分波器连接对应边缘交换机的每个端口的全部H个通道；所述第一CAWG 组中包括一个上行CAWG和一个下行CAWG；所述每个边缘交换机对应的边缘 合波/分波器通过上行光链路连接所述上行CAWG的一个端口，并且每个边缘交 换机对应的边缘合波/分波器通过下行光链路连接所述下行CAWG的一个端口。

结合所述第一方面，以及所述第一方面的第一种至第七种实现方式中的任 意一种，在所述第一方面的第八种实现方式中，如果所述第一边缘交换机组中 的多个边缘交换机不能处理波分复用WDM信号，所述第一边缘交换机组还包 括与所述多个边缘交换机对应的多个光电转换装置，每个光电转换装置用于将 其所连接边缘交换机发送的电信号或者光信号转换成波分复用WDM信号，将 所述WDM信号发送给相应的边缘合波/分波器。

本发明第二方面提供了一种部署数据中心网络的方法，所述数据中心网络 为所述第一方面，以及所述第一方面的第一种至第八种实现方式中的任意一种 数据中心网络，所述方法包括：提供一个核心交换机组，m个循环阵列波导光 栅CAWG组以及m个边缘交换机组；所述m个CAWG组与所述m个边缘交 换机组一一对应，所述m个CAWG组包括第一CAWG组，所述m个边缘交换 机组包括第一边缘交换机组，所述第一边缘交换机组为所述m个边缘交换机组 中的任意一个，所述第一CAWG组为对应所述第一边缘交换机组的CAWG组； 所述第一CAWG组包括2*Y个N*N规格的CAWG，所述2*Y个CAWG包括 Y个上行CAWG和Y个下行CAWG；

通过上行光链路将所述Y个上行CAWG分别连接到所述核心交换机组中的 每个核心交换机；

通过下行光链路将所述Y个下行CAWG分别连接到所述核心交换机组中的 每个核心交换机；

将所述多个边缘交换机中的每个边缘交换机分别连接到所述第一CAWG组 中的上行CAWG和下行CAWG。

本发明通过利用循环阵列波导光栅CAWG组部署数据中心网络，可以极大 减少组网所需的光纤数量，进而节省了布线成本。并且，由于所需要的光纤数 量极大减少，解决了机房布线的瓶颈，使设备的物理部署变得简单容易。此外， 由于采用了CAWG作为连接边缘交换机与核心交换机的中间设备，交换机上的 端口扩容，只需要将尾纤与边缘合波/分波器相连，不需要铺设跨机房的管道光 纤，使得网络扩容维护非常方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中数据中心网络的结构示意图；

图2为循环阵列波导光栅工作原理示意图；

图3为本发明实施例提供的数据中心网络的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中边缘交换机组4_b与核心交换机组1的连接示意 图；

图5为本发明另一个实施例中，当边缘交换机的端口为40GE端口时，边缘 交换机组4_a与核心交换机组1的连接示意图；

图6为本发明另一个实施例中，当边缘交换机的端口为40GE端口时，边缘 交换机组4_a与核心交换机组1的连接示意图；

图7为本发明另一个实施例中，当边缘交换机的端口为40GE端口时，边缘 交换机组4_a与核心交换机组1的连接示意图；

图8为本发明另一个实施例中，当边缘交换机的端口为40GE端口时，边缘 交换机组4_a与核心交换机组1的连接示意图；

图9为本发明实施例提供的部署数据中心网络的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为循环阵列波导光栅工作原理示意图。循环阵列波导光栅(英文：cyclic arrayedwaveguidegrating，缩写：CAWG)为又被称为AWG路由器或者循环交 织器，是基于波长的N*N循环复用器/解复用器，能够以循环方式将波长从不同 的入口发送到不同的出口。如图2所示，该CAWG有N根输入光纤和N根输 出光纤，每根输入光纤上可以传输N个波长，因此，在满负荷的时候，输入侧 可以输入N*N个波长，CAWG经过内部交换，将每根输入光纤上的波长分配 到不同的N根输出光纤上。每个波长可以用λ_ij来表示，其中，λ表示波长，i 表示输入端口组，j表示该波长在该端口组中的编号，i和j均为小于等于N的 正整数，N为CAWG每端口可支持的最大波长数。例如图2中，输入端口a₁上输入的N个波长分别为λ₁₁，λ₁₂，…λ_1N，在输出侧，该N个波长分别被分配 到b₁到b_N个输出光纤。CAWG能够实现N*N严格无阻塞交换。

本发明实施例将应用CAWG的上述特性，实现一种新型数据中心网络。

图3为本发明实施例提供的一种数据中心网络结构示意图。所述数据中心 网络包括一个核心交换机组1，m个CAWG组2_a到2_m以及m个边缘交换机组 4_a到4_m，所述m个CAWG组与所述m个边缘交换机组一一对应，所述m个 CAWG组包括第一CAWG组，所述m个边缘交换机组包括第一边缘交换机组， 所述第一边缘交换机组为所述m个边缘交换机组中的任意一个，所述第一 CAWG组为对应所述第一边缘交换机组的CAWG组。在本发明所述数据中心网 络中，通过所述m个CAWG组以及所述核心交换组1实现所述m个边缘交换 机组中的所有边缘交换机的连接互通。所述m为大于等于1的正整数。

所述核心交换机组包括k个核心交换机。所述第一CAWG组包括2*Y个 N*N规格的CAWG，其中，所述Y为大于等于1的正整数，优选地，所述Y 为2的f次方，f为大于等于0的整数。所述2*Y个CAWG包括Y个上行CAWG 和Y个下行CAWG；所述Y个上行CAWG中的每个上行CAWG分别通过上行 光链路连接所述核心交换机组1中的每个核心交换机；所述Y个下行CAWG中 的每个下行CAWG分别通过下行光链路连接所述核心交换机组1中的每个核心 交换机。其中，所述上行是指从边缘交换机到核心交换机的方向，所述上行 CAWG是指输入端口连接边缘交换机，输出端口连接核心交换机的CAWG；所 述下行是指从核心交换机到边缘交换机的方向，所述下行CAWG是指输入端口 连接核心交换机，输出端口连接边缘交换机的CAWG。

所述第一边缘交换机组包括多个边缘交换机；所述多个边缘交换机中的每 个边缘交换机分别连接所述第一CAWG组中的上行CAWG和下行CAWG。所 述第一边缘交换机组中的边缘交换机数、所述第一边缘交换机组中的每个边缘 交换机的端口数、以及所述k中的任意一个小于等于所述N。所述m个边缘交 换机组中每个边缘交换机组包括的边缘交换机的个数可以相同也可以不同；相 应地，所述m个CAWG组中每个CAWG组中包括的CAWG的规格也可以相 同或者不同。示例性的，图3中，每个CAWG组包括2个CAWG；每个边缘交 换机组包括n个边缘交换机。

进一步地，所述第一边缘交换机组还包括与所述第一边缘交换机组中的多 个边缘交换机分别对应的多个边缘合波/分波器组，每个边缘合波/分波器组包括 至少一个边缘合波/分波器。所述每个边缘交换机分别连接所述第一CAWG组中 的上行CAWG和下行CAWG，具体是指，所述每个边缘交换机分别通过相应的 边缘合波/分波器组，以及连接所述边缘合波/分波器组的上行光链路连接所述第 一CAWG组中的上行CAWG，并通过所述边缘合波/分波器组以及连接所述边 缘合波/分波器组的下行光链路连接到所述第一CAWG组中的下行CAWG。

所述数据中心网络还包括m个核心合波/分波器组，所述m个核心合波/分 波器组与所述m个CAWG组一一对应，所述m个核心合波/分波器组包括第一 核心合波/分波器组，所述第一核心合波/分波器组为所述m个核心合波/分波器 组中的任意一个，所述第一核心合波/分波器组对应所述第一CAWG组。所述第 一核心合波/分波器组包括与所述2*Y个CAWG分别对应的2*Y*N个核心合波 /分波器，即N个核心合波/分波器对应一个上行CAWG或一个下行CAWG；每 个CAWG的每个端口分别对应一个核心合波/分波器；所述每个上行CAWG分 别通过上行光链路连接所述核心交换机组中1的每个核心交换机包括：所述每 个上行CAWG分别通过上行光链路连接的N个核心合波/分波器连接所述核心 交换机组中1的每个核心交换机；所述每个下行CAWG分别通过下行光链路连 接所述核心交换机组1中的每个核心交换机包括：所述每个下行CAWG分别通 过下行光链路连接的N个核心合波/分波器连接所述核心交换机组中1的每个核 心交换机。并且，每个核心合波/分波器均分别连接所述核心交换机组中1的每 个核心交换机。

本发明实施例中，一个边缘交换机组中的多个边缘交换机具有相同的规格。 一个边缘交换机组与其他的边缘交换机组可以采用相同的组网方式，也可以采 用不同的组网方式。一个边缘交换机组中的边缘交换机的规格与其他边缘交换 机组中的边缘交换机的规格可以相同也可以不同。上述各实施例中，所述核心 交换机1中的核心交换机数k小于等于N，每个边缘交换机组中的边缘交换机 数n小于等于N。优选地，为了设备性能得到充分利用，在一个数据中心网络 中，所述核心交换机1中的核心交换机数k＝每个边缘交换机组中的边缘交换机 数n＝N。当k小于N时，一个CAWG对应的N个核心合波/分波器通过轮询的 方式连接到所述k个核心交换机，即一个核心交换机可以连接一个或多个核心 合波/分波器。下面将以一个边缘交换机组为例，详细说明图3所示数据中心网 络的结构。以下各实施例中，在上行方向，每个边缘合波/分波器通过上行光链 路连接相应的上行CAWG，每个上行CAWG通过上行光链路连接对应的N个 核心合波/分波器；在下行方向，每个核心合波/分波器通过下行光链路连接相应 的下行CAWG，每个下行CAWG通过下行光链路连接相应的边缘合波/分波器。 因此，下述各实施例中省略了对光链路的描述。其中，所述上行光链路和下行 光链路具体为光纤。并且，在下述实施例中，不论是上行CAWG还是下行 CAWG，在面向核心交换机的一侧均连接了N个核心合波/分波器。在本发明一 个实施例中，假设第一边缘交换机组为边缘交换机组4_b，则边缘交换机组4_b与 核心交换机组1的连接示意图如图4所示。假设所述边缘交换机组4b中包括n 个边缘交换机，所述n个边缘交换机为支持10GE双向端口的交换机，所述n 个边缘合波/分波器组3_b1到3_bn中的每个边缘合波/分波器组包括一个边缘合波/ 分波器；所述边缘交换机组4_b中的每个边缘交换机的x个端口都连接到相应的 边缘合波/分波器上，例如，边缘交换机4_b1的x个端口连接到边缘合波/分波器 3_b1，边缘交换机4_b2的x个端口连接到边缘合波/分波器3_b2…… 边缘交换机4_bn的x个端口连接到边缘合波/分波器3_bn。所述边缘交换机组4_b对 应的CAWG组为CAWG2_b，所述CAWG2_b包括两个CAWG，即2*Y＝2，Y＝1， 其中的上行CAWG为CAWG2_b1，下行CAWG为CAWG2_b2。所述边缘交换机 组4_b中的每个边缘交换机通过相应的边缘合波/分波器3_b1到3_bn分别连接所述上 行CAWG2_b1以及所述下行CAWG2_b2的相应端口(图中用小方框表示，其中， 箭头指向的端口为输入端口，箭头远离的端口为输出端口)。所述CAWG组2_b对应核心合波/分波器组5_b，所述核心合波/分波器组5_b包括对应所述CAWG2_b1的核心合波/分波器5_b1-1到5_b1-n，以及对应所述CAWG2_b2的核心合波/分波器5_b2-1到5_b2-n。所述上行CAWG2_b1和下行CAWG2_b2的每个输出端口上分别连接所述 核心合波/分波器组5_b中的一个核心合波/分波器。

在图4所示的实施例中，通过为每个边缘交换机提供一个边缘合波/分波器， 为每个CAWG组配置两个CAWG，为该CAWG组对应的核心合波/分波器组提 供2*N个核心合波/分波器，并提供适当数量的核心交换机，就可以实现所有边 缘交换机的互通，并能够极大节约组建所述数据中心所需要的光纤数量。

另外，目前业界出现了支持高速以太网端口的交换机(简称为高速交换机)， 例如交换机支持40GE端口或100GE端口。标准规定在传输数据的时候将40GE 端口划分为4个通道(英文：lane)，将100GE端口划分为10个通道，每个通 道的速率为10Gbps。为了节约光模块的成本，通常分别采用4对或10对光纤来 传输40GE或100GE的信号。

本发明另一个实施例中，假设所述第一边缘交换机组为边缘交换机组4_a， 所述边缘交换机组4_a中的边缘交换机为高速交换机，如果所述高速交换机的端 口速率为H*10Gbps，则所述高速交换机的每个端口可以被划分为H个通道，每 个端口的H个通道发出的信号具有同样的波长。如图5所示，为所述实施例中 边缘交换机组4_a与核心交换机组1的连接示意图。为了清楚起见，主要示出了 边缘交换机4_a1的上行连接示意图。本实施例中，每个边缘交换机包括x个 H*10GE端口P1到Px，每个端口包括H个通道(图中示出了4个，用短竖线表 示)，对应每个边缘交换机的边缘合波/分波器组中分别包括H个边缘合波/分波 器(图中示出了4个)，所述边缘交换机的x个端口中的编号相同的通道对应 同一个边缘合波/分波器，即所述H个边缘合波/分波器分别连接每个端口的相同 顺序的通道。例如，图5中，边缘合波/分波器3_a1-1连接边缘交换机4_a1的每个端 口的第1个通道；边缘合波/分波器3_a1-2连接边缘交换机4_a1的每个端口的第2 个通道；边缘合波/分波器3_a1-3连接边缘交换机4_a1的每个端口的第3个通道；边 缘合波/分波器3_a1-4连接边缘交换机4_a1的每个端口的第4个通道。本实施例中的 Y＝H＝4，即对应所述边缘交换机组4_a的CAWG组2_a中包括2*Y＝2*4＝8个 CAWG，所述边缘合波/分波器3_a1-1，3_a1-2，3_a1-3和3_a1-4分别连接上行CAWG2_a1-1， 2_a1-2，2_a1-3和2_a1-4以及下行CAGW2_a2-1，2_a2-2，2_a2-3和2_a2-4的相应端口。所述上 行CAWG2_a1-1，2_a1-2，2_a1-3和2_a1-4以及下行CAGW2_a2-1，2_a2-2，2_a2-3和2_a2-4分别通 过对应的核心合波/分波器组5_a中的核心合波/分波器连接所述k个核心交换机。 每个CAWG对应N个核心合波/分波器，本实施例中，为了简便，用8个长方 形分别表示所述8个CAWG分别对应的N个核心合波/分波器。其中，左侧4 个长方形中标1的小方框表示每个上行CAWG对应的N个核心合波/分波器中 的第一个。

通过上述连接方式，边缘交换机4_a1的端口P1的4个通道发出的同样波长 的信号，分别到达边缘合波/分波器3_a1-1，3_a1-2，3_a1-3和3_a1-4；边缘合波/分波器 3_a1-1，3_a1-2，3_a1-3和3_a1-4对所述4个通道的信号进行复用后，分别将复用得到的4 个波分复用(英文：WavelengthDivisionMultiplexing，缩写：WDM)信号通过 上行CAWG2_a1-1，2_a1-2，2_a1-3和2_a1-4的第1个输入端口发送给上行CAWG2_a1-1， 2_a1-2，2_a1-3和2_a1-4，上行CAWG2_a1-1，2_a1-2，2_a1-3和2_a1-4将接收到的光信号在内部 交换后，分别输出到各自的第1个输出端口对应的核心合波/分波器(即5_a中的 四个标1的小方框)；每个核心合波/分波器对接收的WDM信号进行解复用， 并将解复用后的4个信号分别发送给核心交换机1_a的端口P1的4个通道。因此， 通过本发明实施例，能够使高速交换机的一个端口的H个通道发出的信号，到 达同一个核心交换机的同一个端口。

图5中，所述2*Y个CAWG被分成了两个子CAWG组，一个子CAWG组 包括4个上行CAWG，另一个子CAWG组包括4个下行CAWG。在实际的组 网中，还可以将所述2*4个CAWG分成4个子CAWG组，每个子CAWG组包 括一个上行CAWG和一个CAWG。上述4个子CAWG组中的每个CAWG分 别通过相应的N个边缘合波/分波器连接到所述k个核心交换机。

此外，对于高速交换机，也可以设计其他的方案，使边缘交换机的一个端 口的H个通道发出的信号，到达同一个核心交换机的同一个端口。

例如，通过设计，可以使高速交换机一个端口的H个通道发出的信号对应 不同的波长，这样，一个端口的H个通道发出的信号可以发送到同一个上行 CAWG。假设第一边缘交换机组为边缘交换机组4a，则所述边缘交换机组4a与 核心交换机组1的另一种连接示意图如图6所示，其中，对应每个边缘交换机 的边缘合波/分波器组中包括H个边缘合波/分波器(图中示出了4个)，所述边 缘交换机的x个端口中的编号相同的通道对应同一个边缘合波/分波器，即所述 H个边缘合波/分波器分别连接每个端口的相同顺序的通道。例如，图6中，边 缘合波/分波器3_a1-1连接边缘交换机4_a1的每个端口的第1个通道；边缘合波/分 波器3_a1-2连接边缘交换机4_a1的每个端口的第2个通道；边缘合波/分波器3_a1-3连接边缘交换机4_a1的每个端口的第3个通道；边缘合波/分波器3_a1-4连接边缘交 换机4_a1的每个端口的第4个通道。由于所述每个端口的4个通道发送的4个信 号具有4个不同的波长，该4个波长可以被发送到同一个CAWG，因此，本实 施例中，每个CAWG组只需要包括一个上行CAWG和一个下行CAWG，即Y＝1， 对应所述边缘交换机组4_a的CAWG组2_a中包括2*Y＝2*1＝2个CAWG，所述边 缘合波/分波器3_a1-1，3_a1-2，3_a1-3和3_a1-4分别连接上行CAWG2_a1以及下行CAGW2_a2的不同端口。所述CAWG组2_a对应的核心合波/分波器组5_a包括对应上行 CAWG2_a1的核心合波/分波器5_a1-1到5_a1-N以及对应下行CAGW2_a2的核心合波/ 分波器5_a2-1到5_a2-N。所述上行CAWG2_a1以及下行CAGW2_a2分别通过对应的N 个核心合波/分波器连接所述k个核心交换机。通过上述连接方式，边缘交换机 4_a1的端口P1的4个通道发出的具有不同波长的信号，分别到达边缘合波/分波 器3_a1-1，3_a1-2，3_a1-3和3_a1-4；边缘合波/分波器3_a1-1，3_a1-2，3_a1-3和3_a1-4分别对所述 4个通道的信号进行复用，并将复用得到的4个WDM信号分别发送给上行 CAWG2_a1的相应输入端口，上行CAWG2_a1将接收到的4个光信号在内部交换后， 全部发送到输出端口1对应的核心合波/分波器5_a1-1；核心合波/分波器5_a1-1对接 收的WDM信号进行解复用，并将解复用后的4个信号发送给核心交换机1_a的 端口P1的4个通道。通过本发明实施例，同样能够使高速交换机的一个端口的 H个通道发出的信号，到达同一个核心交换机的同一个端口。

与图6类似，当高速交换机的一个端口的H个通道发出的信号对应不同的 波长时，还可以对一个端口发出的信号设计其他各种不同的处理方式，相应的， 数据中心网络也可以设计不同的组网方式。

例如，图7中，边缘交换机组4_a中每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器 组包括2个边缘合波/分波器，例如，边缘交换机4_a1对应边缘合波/分波器3_a1-1和3_a1-2，其中，一个边缘合波/分波器3_a1-1连接边缘交换机4_a1的每个端口的第1 和第2通道(可以概括为L个通道)，另一个边缘合波/分波器3_a1-2连接边缘交 换机4_a1的每个端口的其他通道(可以概括为H-L个通道)。边缘合波/分波器 3_a1-1用于接收并复用边缘交换机4_a1的每个端口的所述L个通道发送的信号，并 将复用后的WDM信号发送到上行CAWG2_a1的输入端口1，边缘合波/分波器3_a1-2用于接收并复用边缘交换机4_a1的其他H-L个通道发出的信号，并将复用后的 WDM信号发送到上行CAWG2_a1的输入端口2，上行CAWG2_a1将输入端口1和 2接收到的WDM信号在内部交换后，将部分WDM信号发送到输出端口1，并 将部分WDM信号发送到输出端口2；所述输出端口1和输出端口2连接的两个 核心合波/分波器分别对接收的WDM信号进行解复用，得到解复用后的4个信 号，并将解复用后的4个信号发送给核心交换机1_a的端口P1的4个通道。

再例如，第一边缘交换机组中，每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组 包括一个边缘合波/分波器，则所述Y＝1，每个CAWG组包括一个上行CAWG 和一个下行CAWG。如图8所示，边缘交换机4_a1对应的边缘合波/分波器为3_a1， 边缘交换机组4_a对应的CAWG组2_a中包括上行CAWG2_a1和下行CAWG2_a2。 CAWG组2_a对应的核心合波/分波器组包括对应所述上行CAWG2_a1的核心合波/ 分波器5_a1-1到5_a1-n.，以及对应所述下行CAWG2_a2的核心合波/分波器5_a2-1到 5_a2-n.。边缘合波/分波器3_a1连接对应边缘交换机的每个端口的全部通道(图8 中示出了4个通道)。边缘合波/分波器3_a1用于接收并复用边缘交换机的每个端 口的全部通道发送的信号，并将复用得到的WDM信号发送到上行CAWG2_a1的 连接所述边缘合波/分波器3_a1的端口(图中为输入端口1)，上行CAWG2_a1将 输入端口1接收到的WDM信号在内部交换后，将所述4个通道对应的光信号 分别发送到输出端口1到4；所述输出端口1到4连接的4个核心合波/分波器 分别对接收的WDM信号进行解复用，并将解复用得到的4个信号发送给核心 交换机1_a的端口P1的4个通道。本发明上述各实施例主要描述了上行方向上的 连接示意图，下行方向的连接方式与图3到图8中的连接方式类似。

上述各实施例中的边缘交换机可以为架顶交换机(英文：TopofRack，缩 写TOR)或列末交换机(英文：EndofRow，缩写：EOR)。

上述各实施例中的边缘交换机发送的信号可以是电信号、光信号或者WDM 信号。本领域技术人员知道，经过一定的转换，不论是光信号还是电信号都可 以转换成本发明实施例需要的WDM信号。因此，本发明上述各实施例中，边 缘交换机的端口或核心交换机的端口接收或发送的流量，一律称为之“信号”，而 对于在边缘合波/分波器、CAWG与核心合波/分波器中传输的信号，则称之为 “WDM信号”。

如果某个边缘交换机组中的边缘交换机不能处理WDM信号时，所述边缘 交换机组中，还包括对应每个边缘交换机的一个或多个光电转换装置，用于将 所连接述边缘交换机发送的电信号或光信号转换为本发明所需要的WDM信号， 并用于将边缘合波/分波器发送的WDM信号转换为所述边缘交换机能够处理的 信号。相应地，如果核心交换机不能处理WDM信号时，所述数据中心网络还 包括对应所述k个核心交换机的k个光电转换装置，用于将发送给所述核心交 换机的WDM信号转换为所述核心交换机能够处理的信号，或者将所述核心交 换机发送的信号转换为WDM信号。

上述各实施例中，所述每个CAWG组中的2*Y个CAWG，可以是指逻辑 上的CAWG，也可以是指物理上的CAWG；所述k个核心交换机，可以为物理 的核心交换机或者逻辑上的核心交换机。上述各实施例中所有的分组，都是一 种逻辑上的分组，本领域技术人员可以根据实际组网需要，将不同的物理设备 进行分组，或者在同一个物理设备上配置逻辑分组。

上述各实施例中,所述“连接”可以是直接连接，也可以是通过其他设备或 者媒介连接。

本发明实施例还提供了一种部署数据中心网络的方法，用于部署图3-图8 中的数据中心网络。如图9所示，所述方法包括以下步骤。

S901、提供一个核心交换机组，m个循环阵列波导光栅CAWG组以及m 个边缘交换机组；所述m个CAWG组与所述m个边缘交换机组一一对应，所 述m个CAWG组包括第一CAWG组，所述m个边缘交换机组包括第一边缘交 换机组，所述第一边缘交换机组为所述m个边缘交换机组中的任意一个，所述 第一CAWG组为对应所述第一边缘交换机组的CAWG组；所述第一CAWG组 包括2*Y个N*N规格的CAWG，所述2*Y个CAWG包括Y个上行CAWG和 Y个下行CAWG。

S902、通过上行光链路将所述Y个上行CAWG分别连接到所述核心交换机 组中的每个核心交换机。

S903、通过下行光链路将所述Y个下行CAWG分别连接到所述核心交换机 组中的每个核心交换机。

S904、将所述多个边缘交换机中的每个边缘交换机分别连接到所述第一 CAWG组中的上行CAWG和下行CAWG。

其中，所述第一边缘交换机组中的边缘交换机数、所述第一边缘交换机组 中的每个边缘交换机的端口数、以及所述k中的任意一个小于等于所述N。

上述步骤S902到步骤S904没有顺序限制，可以任意组合。

在本发明一个实施例中，所述第一边缘交换机组还包括与所述第一边缘交 换机组中的多个边缘交换机分别对应的多个边缘合波/分波器组，每个边缘合波/ 分波器组包括至少一个边缘合波/分波器，所述步骤S904包括：将所述每个边缘 交换机分别通过相应的边缘合波/分波器组，以及连接所述边缘合波/分波器组的 上行光链路连接到所述第一CAWG组中的上行CAWG，并将所述每个边缘交换 机通过所述边缘合波/分波器组以及连接所述边缘合波/分波器组的下行光链路 连接到所述第一CAWG组中的下行CAWG。

在本发明另一个实施例中，所述数据中心网络还包括m个核心合波/分波器 组，所述m个核心合波/分波器组与所述m个CAWG组一一对应，所述m个核 心合波/分波器组包括第一核心合波/分波器组，所述第一核心合波/分波器组为所 述m个核心合波/分波器组中的任意一个，所述第一核心合波/分波器组对应所述 第一CAWG组；所述第一核心合波/分波器组包括2*Y*N个核心合波/分波器； N个核心合波/分波器对应一个上行CAWG或一个下行CAWG。所述步骤S902 包括：将所述Y个上行CAWG中的每个上行CAWG分别通过上行光链路连接 的N个核心合波/分波器连接到所述核心交换机组中的每个核心交换机；所述步 骤S903包括：将所述所述Y个下行CAWG中的每个下行CAWG分别通过下行 光链路连接的N个核心合波/分波器连接到所述核心交换机组中的每个核心交换 机。

对应于图4，当所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为10GE 端口时，所述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括一个边缘合波/分波 器；所述Y＝1，所述第一CAWG组包括一个上行CAWG和一个下行CAWG， 所述步骤S904包括：将所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机对应的边缘 合波/分波器分别通过上行光链路连接到所述上行CAWG的不同端口，并且将所 述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器分别通过下行 光链路连接到所述下行CAWG的不同端口。

对应于图5，当所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口时，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号具有相同的波长；所 述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组分别包括H个边缘合波/分波器；所 述H个边缘合波/分波器分别连接每个端口的相同顺序的通道；所述第一CAWG 组中包括Y个上行CAWG和Y个下行CAWG，所述Y＝H；所述步骤S904包 括：将所述每个边缘交换机对应的H个边缘合波/分波器分别通过上行光链路连 接到所述Y个上行CAWG，并且，将所述每个边缘交换机对应的H个边缘合波 /分波器分别通过下行光链路连接到所述Y个下行CAWG。

对应于图6，当所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口时，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号对应不同的波长；所 述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括H个边缘合波/分波器；所述H 个边缘合波/分波器分别连接对应边缘交换机的每个端口的相同顺序的通道；所 述第一CAWG组中包括一个上行CAWG和一个下行CAWG；所述步骤S904 包括：所述每个边缘交换机对应的H个边缘合波/分波器分别通过上行光链路连 接所述上行CAWG的H个端口，并且，所述每个边缘交换机对应的H个端口 分别通过下行光链路连接所述下行CAWG的H个端口。

对应于图7，当所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的端口为H*10G 端口时，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号对应不同的波长；所 述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括2个边缘合波/分波器，其中一 个边缘合波/分波器连接对应边缘交换机的每个端口的L个通道发送的信号，另 一个边缘合波/分波器连接所述对应边缘交换机每个端口的其余H-L个通道；所 述第一CAWG组包括一个上行CAWG和一个下行CAWG；所述步骤S904包 括：将所述每个边缘交换机对应的2个边缘合波/分波器分别通过上行光链路连 接到所述上行CAWG的2个端口，并且将所述每个边缘交换机对应的2个边缘 合波/分波器分别通过下行光链路连接到所述下行CAWG的2个端口。

对应于图8，其特征在于，当所述第一边缘交换机组中的每个边缘交换机的 端口为H*10G端口时，每个端口被分为H个通道，每个通道发送的信号对应不 同的波长；所述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器组包括一个边缘合波/分 波器，所述边缘合波/分波器连接对应边缘交换机的每个端口的全部H个通道； 所述第一CAWG组中包括一个上行CAWG和一个下行CAWG；所述步骤S904 包括：将所述每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器通过上行光链路连接到所 述上行CAWG的一个端口，并且将每个边缘交换机对应的边缘合波/分波器通过 下行光链路连接到所述下行CAWG的一个端口。

如果所述第一边缘交换机组中的边缘交换机发送的信号为电信号或光信 号，所述方法还包括，为每个边缘交换机组提供与所述边缘交换机组的多个边 缘交换机对应的多个光电转换装置，连接每个边缘交换机及相应的光电转换装 置。

相应地，如果核心交换机不能处理WDM信号时，所述方法还包括：提供 对应所述k个核心交换机的k个光电转换装置，并连接每个核心交换机与其相 应的光电转换装置。

基于本发明上述各实施例，假设需要组成一个包括192个边缘交换机的数 据中心网络，每个交换机支持32个10GE端口。为了使所述192个边缘交换机 实现两两互通，所述192个边缘交换机优选地被分成6个边缘交换机组，每个 边缘交换机组包括32个边缘交换机；对应所述6个边缘交换机组，需要12个 32*32的CAWG，所述12个CAGW分别连接32个核心交换机，则上述连接方 式需要的光纤数为32*2*6＝384对，而采用图1所示的组网方式，接入交换机的 每个端口都要通过一对光纤连接到汇聚交换机，而汇聚交换机的每个端口都需 要通过一对光纤连接到核心交换机，那么，要达到同样的组网规模的话，连接 各交换机的光纤数将达到32*(A-1)*32*6对，数量非常庞大，其中，A为网络的 层数，具体到图1所示的三层网络场景中，则为32*2*32*6＝12288对。

可见，采用本发明中的数据中心组网方案，可以极大减少组网所需的光纤 数量，进而节省了布线成本。并且，由于所需要的光纤数量极大减少，解决了 机房布线的瓶颈，使设备的物理部署变得简单容易。此外，由于采用了CAWG 作为连接边缘交换机与核心交换机的中间设备，交换机上的端口扩容，只需要 将尾纤与边缘合波/分波器相连，不需要铺设跨机房的管道光纤，使得网络扩容 维护非常方便。

本发明实施例的数据中心网络，将传统的三层网络结构简化为二层物理组 网，简化了网络结构，减少了网络层次。由于减少了一层网络转接，全网所需 要的设备交换容量与端口数将减少1/2，即节省了一半的设备与端口成本。并且， 由于CAWG能够连接更多数量的核心交换机，实现各核心交换机的负载分担， 因此，能够突破核心交换机的能力瓶颈，构建大规模的数据中心网络。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润 饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。