使用正交調(diào)幅的光學(xué)通信接口的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本專利申請(qǐng)要求于2013年7月26日提交的美國(guó)正式申請(qǐng)?zhí)?3/952, 402的優(yōu)先 權(quán)，本專利申請(qǐng)要求于2013年3月8日提交的美國(guó)正式申請(qǐng)?zhí)?3/791，201的優(yōu)先權(quán)并且 是其部分延續(xù)，該兩個(gè)申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合于此，以用于各種目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明針對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 在過(guò)去幾十年，通信網(wǎng)絡(luò)的使用激增。在互聯(lián)網(wǎng)初期，流行應(yīng)用限于電子郵件、公 告欄、以及大部分基于信息和文本的網(wǎng)頁(yè)瀏覽，并且傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量通常較小。如今，互聯(lián)網(wǎng) 和移動(dòng)應(yīng)用需要大量帶寬，來(lái)傳輸照片、視頻、音樂(lè)以及其他多媒體文件。例如，F(xiàn)acebook這 樣的社交網(wǎng)絡(luò)每天處理500TB以上的數(shù)據(jù)。由于對(duì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)傳輸具有這種高要求，現(xiàn)有 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)需要改進(jìn)，以解決這些需要。
[0005] 在過(guò)去，具有多種類型的通信系統(tǒng)和方法。遺憾的是，這些通信系統(tǒng)和方法不足以 滿足各種應(yīng)用。因此，需要改進(jìn)通信系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和方法。更具體而言，本發(fā)明的各種實(shí)施方式提供通信 接口，被配置為通過(guò)光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)使用nDSQ格式通過(guò)高帶寬傳輸數(shù)據(jù)。在某些實(shí)施方式 中，在主干-葉網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)內(nèi)的各種裝置（例如，主干交換機(jī)和葉交換機(jī)）使用通信接口，這 樣允許在服務(wù)器之間共享大量數(shù)據(jù)。
[0007] 在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，在使用PAM映射器映射時(shí)，通過(guò)減小符號(hào)密度，η維 DSQ符號(hào)被優(yōu)化。符號(hào)密度的減小可以提高所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的信噪比。根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式，現(xiàn)有技 術(shù)和系統(tǒng)可以采用DSQ格式及其處理。還存在其他的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的葉-主干架構(gòu)100的簡(jiǎn)化圖；
[0009] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的通信裝置的形狀要素的簡(jiǎn)化圖；
[0010] 圖3Α是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的通信接口 300的簡(jiǎn)化圖；
[0011] 圖3Β是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的分段光學(xué)調(diào)制器的簡(jiǎn)化圖；
[0012] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的編碼和映射處理的簡(jiǎn)化方框圖；
[0013] 圖5Α和5Β是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于DSQ映射中的星座的簡(jiǎn)化圖；
[0014] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的PAM映射的簡(jiǎn)化圖；
[0015] 圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的ΡΑΜ8映射處理的簡(jiǎn)化圖；
[0016] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式具有編碼的MSB和LSB位的ΡΑΜ8映射處理的 簡(jiǎn)化圖；
[0017] 圖9A和9B是不出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的nDSQ符號(hào)的解碼處理的簡(jiǎn)化圖；
[0018] 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有LSB和MSB輸出的解碼nDSQ符號(hào)的簡(jiǎn) 化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明針對(duì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和方法。更具體而言，本發(fā)明的各種實(shí)施方式提供通信 接口，所述通信接口被配置為通過(guò)光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)使用nDSQ格式通過(guò)高帶寬傳輸數(shù)據(jù)。在某 些實(shí)施方式中，在主干-葉網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)內(nèi)的各種裝置（例如，主干交換機(jī)和葉交換機(jī)）使用通 信接口，這樣允許在服務(wù)器之間共享大量數(shù)據(jù)。
[0020] 在過(guò)去幾十年，隨著云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的需求已經(jīng)改變。例 如，被長(zhǎng)期使用的三級(jí)配置不再恰當(dāng)或合適，這是因?yàn)榉峙涞膽?yīng)用程序需要更平坦的網(wǎng)絡(luò) 架構(gòu)，其中，服務(wù)器虛擬化允許服務(wù)器平行操作。例如，多個(gè)服務(wù)器可以共同用于執(zhí)行請(qǐng)求 的任務(wù)。對(duì)于要平行運(yùn)作的多個(gè)服務(wù)器，這些服務(wù)器通常需要在期間快速共享大量信息，與 使數(shù)據(jù)通過(guò)多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（例如，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等）來(lái)回移動(dòng)相反。
[0021] 提供葉-主干類型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以更好地允許服務(wù)器平行運(yùn)作并且在服務(wù)器之間 快速移動(dòng)數(shù)據(jù)，提供高帶寬和低延遲。通常，葉-主干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用架頂交換機(jī)，該交換機(jī) 可以直接訪問(wèn)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)并且反向連接一組非阻塞的主干交換機(jī)，這些主干交換機(jī)具有足 夠的帶寬，以允許服務(wù)器集群彼此連接并且共享大量數(shù)據(jù)。
[0022] 在如今典型的葉-主干網(wǎng)絡(luò)中，在服務(wù)器之間共享千兆位數(shù)據(jù)。在某些網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 中，在相同等級(jí)上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有某些對(duì)等鏈路以用于數(shù)據(jù)共享。遺憾的是，這種類型的 設(shè)置的帶寬通常不夠。要理解的是，本發(fā)明的實(shí)施方式在葉-主干架構(gòu)中使用nDSQ編碼， 該架構(gòu)允許通過(guò)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)傳輸大量（在主干等級(jí)上，高達(dá)兆兆位數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)。
[0023] 提出了以下描述，以能夠允許本領(lǐng)域的技術(shù)人員構(gòu)造和使用本發(fā)明，并且在特定 應(yīng)用的背景下結(jié)合本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不同應(yīng)用中的各種修改以及大量用 途顯而易見(jiàn)，并且在本文中限定的一般原理可以應(yīng)用于大量實(shí)施方式中。因此，本發(fā)明并非 旨在限于所提出的實(shí)施方式，而是符合與在本文中公開(kāi)的原理和新型特征一致的最廣泛的 范圍。
[0024] 在以下詳細(xì)描述中，陳述了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，以便提供本發(fā)明的更徹底理解。然而， 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然可以實(shí)踐本發(fā)明，不必限于這些具體細(xì)節(jié)。在其他情況下，用 方框圖的形式（而非詳細(xì)地）顯示了眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置，以免本發(fā)明晦澀難懂。
[0025] 讀者注意，與本說(shuō)明書同時(shí)提交并且與本說(shuō)明書一起公開(kāi)供公眾查閱的全部論文 和文檔，以及全部這些論文和文檔的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。在本說(shuō)明書（包括任何所附 權(quán)利要求、摘要以及示圖）中公開(kāi)的所有特征可以由用于相同、等效或相似目的的替換特 征代替，除非另有明確規(guī)定。因此，除非另有明確規(guī)定，否則公開(kāi)的每個(gè)特征是通用系列的 等效或相似特征中的僅僅一個(gè)實(shí)例。
[0026] 進(jìn)一步地，未明確規(guī)定用于執(zhí)行特定功能的"裝置"或者用于執(zhí)行特定功能的"步 驟"的在權(quán)利要求中的任何元素不解釋為在美國(guó)法典第35篇第112節(jié)第6段中規(guī)定的"裝 置"或"步驟"條款。尤其地，在本文中的權(quán)利要求中使用"步驟包括（step of)"或"行為 包括（act of) "并非旨在使用美國(guó)法典第35篇第112節(jié)第6段的規(guī)定。
[0027] 要注意的是，如果使用的話，那么標(biāo)以左、右、前、后、頂部、底部、向前、背面、順時(shí) 針以及逆時(shí)針僅僅用于方便的目的，并非旨在表示任何特定的固定方向。相反，這些標(biāo)簽用 于反映在目標(biāo)的不同部分之間的相對(duì)位置和/或方向。
[0028] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的葉-主干架構(gòu)100的簡(jiǎn)化圖。這個(gè)示 圖僅僅是一個(gè)實(shí)例，該實(shí)例不應(yīng)過(guò)度限制權(quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到很 多變化、替換以及修改。葉-主干架構(gòu)100包括服務(wù)器120、葉交換機(jī)110以及主干交換機(jī) 103。要理解的是，根據(jù)需要和具體應(yīng)用，服務(wù)器和交換機(jī)的數(shù)量和設(shè)置可以改變。如圖1 中所示，每個(gè)服務(wù)器可以連接至不止一個(gè)葉交換機(jī)。例如，服務(wù)器121連接至葉交換機(jī)111 和112。同樣，服務(wù)器122連接至葉交換機(jī)111和112,服務(wù)器123也是如此。在一個(gè)示例 性實(shí)施方式中，服務(wù)器121通過(guò)使用脈沖幅度調(diào)制（PAM)和nDSQ映射的光學(xué)通信鏈路連接 至葉交換機(jī)111。在本發(fā)明的各種實(shí)施方式中，nDSQ和PAM2、PAM4、PAM8、PAM 12、PAM 16 和/或PAM的其他變化還可以與光學(xué)通信鏈路相結(jié)合使用。在服務(wù)器121與葉交換機(jī)111 之間的光學(xué)通信鏈路的帶寬可以超過(guò)10千兆位/秒。每個(gè)葉交換機(jī)（例如，葉交換機(jī)111) 可以連接至10個(gè)或更多個(gè)服務(wù)器。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，葉交換機(jī)具有至少100千兆位/秒 的帶寬。
[0029] 在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，葉交換機(jī)包括接收器裝置，被配置為接收4個(gè)通信信道， 并且每個(gè)信道