特開 2024-144517 データセンタのマルチポイント光学系による最適化されたスイッチングファブリック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144517

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】データセンタのマルチポイント光学系による最適化されたスイッチングファブリック

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/272 20130101AFI20241003BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20241003BHJP

   H04B 10/61 20130101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H04B10/272

H04J14/02

H04B10/61

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024117676

(22)【出願日】2024-07-23

(62)【分割の表示】P 2023561741の分割

【原出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】310021766

【氏名又は名称】株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント

(74)【代理人】

【識別番号】100099324

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 正剛

(72)【発明者】

【氏名】ロバート デビッド ハイロック

(72)【発明者】

【氏名】アーロン ジェイソン カルアナ

(57)【要約】

【課題】データセンタのエッジとリーフノードとの間の待ち時間が短縮された高速経路を提供する。
【解決手段】光通信システムは、ハブ光トランシーバ、パワースプリッタ、及び複数のスポークトランシーバを有する。ハブ光トランシーバは、スペクトルの波長を受信するように構成されている。パワースプリッタは、ハブ光トランシーバに結合され、スペクトルの波長を複製し、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された受動式デバイスとして動作し、各複製されたスペクトルの波長は、ハブ光トランシーバから受信された総パワーの一部である対応するパワーを有する。複数のスポークトランシーバはパワースプリッタに結合され、複数のスポークトランシーバの各々は、複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを受信するように構成されている。
【選択図】図４Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光通信システムであって、
スペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバを有し、
前記ハブ光トランシーバに結合されたパワースプリッタを有し、前記パワースプリッタは、前記スペクトルの波長を複製し、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された受動式デバイスとして動作し、前記複数の複製されたスペクトルの波長の各複製されたスペクトルの波長は、前記ハブ光トランシーバから受信された総パワーの一部である対応するパワーを有し、
前記パワースプリッタに結合された複数のスポークトランシーバを有し、前記複数のスポークトランシーバの各々は、前記複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを受信するように構成されており、各スポークトランシーバは、前記各スポークトランシーバのために帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である、光通信システム。

【請求項2】

前記複数のスポークトランシーバにおけるスポークトランシーバは、複数のサーバにサービスするラック内部に配備されたトップオブラック型スイッチを有する、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項3】

前記スポークトランシーバに結合され、第１の帯域の波長を受信するように構成されたサーバと、
データを送信及び受信するために前記第１の帯域の波長から１つまたは複数の波長を選択するように調整可能である、前記サーバのコヒーレント受信機と、
をさらに有する、請求項２に記載の光通信システム。

【請求項4】

前記パワースプリッタが、前記複数の複製されたスペクトルの波長内で前記総パワーを均等にまたは不均等に分割する、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項5】

前記各スポークトランシーバは、受信された、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの前記対応する１つから前記波長の帯域を選択するように構成されたコヒーレント受信機を有する、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項6】

前記複数のスポークトランシーバの複数のコヒーレント受信機に結合された制御システムをさらに有し、前記制御システムは、前記帯域の波長を選択するために前記各スポークトランシーバの前記コヒーレント受信機を調整する、請求項５に記載の光通信システム。

【請求項7】

前記各スポークトランシーバの前記帯域幅は、毎秒２５ギガビットの倍数である、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項8】

スポークトランシーバと前記パワースプリッタとの間に結合される増幅器をさらに有し、前記増幅器は、前記スポークトランシーバにより受信された複製されたスペクトルの波長のパワーを増幅するように構成されている、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項9】

前記光通信システムは、データセンタの一部の内部に実装されている、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項10】

前記スペクトルの波長は、データ配信用の総帯域幅を配信し、
前記複数のスポークトランシーバは、前記総帯域幅に基づいて複数の帯域幅を設定するように調整可能である、請求項１に記載の光通信システム。

【請求項11】

光通信システムであって、
スペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバを有し、
前記ハブ光トランシーバに結合されており、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成され、各複製されたスペクトルの波長は、前記光トランシーバから受信された総パワーの一部である対応するパワーを有するパワー分割層を有し、前記パワー分割層は、１つ以上のカスケード層に構成された複数のパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは、受動式デバイスとして動作し、
前記パワー分割層に結合された複数のスポークトランシーバを有し、前記複数のスポークトランシーバの各々は、前記複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを受信するように構成されており、各スポークトランシーバは、前記各スポークトランシーバのために帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である、光通信システム。

【請求項12】

各パワースプリッタは、低減されたパワーで受信されたスペクトルの波長を複製するように構成されている、請求項１１に記載の光通信システム。

【請求項13】

前記パワー分割層は、
前記ハブ光トランシーバに結合されており、前記スペクトルの波長を複製し、複数の第１の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された第１のパワースプリッタを有し、
第２のパワースプリッタを有し、前記第２のパワースプリッタは、前記第１のパワースプリッタに結合されており、前記複数の第１の複製されたスペクトルの波長を複製し、前記第２のパワースプリッタに結合されたスポークトランシーバに送信される前記複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されている、請求項１１に記載の光通信ネットワーク。

【請求項14】

前記複数のスポークトランシーバにおけるスポークトランシーバは、複数のサーバにサービスするラック内部に配備されたトップオブラック型スイッチを有する、請求項１１に記載の光通信システム。

【請求項15】

前記スポークトランシーバに結合され、第１の帯域の波長を受信するように構成されたサーバと、
データを送信及び受信するために前記第１の帯域の波長から１つまたは複数の波長を選択するように調整可能である前記サーバのコヒーレント受信機と、をさらに有する、請求項１４に記載の光通信システム。

【請求項16】

前記各スポークトランシーバは、受信された、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの前記対応する１つから前記対応する帯域の波長を選択するように構成された、対応するコヒーレント受信機を有する、請求項１１に記載の光通信システム。

【請求項17】

前記複数のスポークトランシーバのコヒーレント受信機に結合され、前記対応する帯域の波長を選択するように前記各スポークトランシーバを調整するように構成された、制御システムをさらに有する、請求項１６に記載の光通信システム。

【請求項18】

前記光通信システムは、データセンタの一部の内部に実装されている、請求項１１に記載の光通信システム。

【請求項19】

光通信システムであって、
スペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバを有し、
前記ハブ光トランシーバに結合された第１のパワースプリッタを有し、前記第１のパワースプリッタは、前記スペクトルの波長を複製し、第１の複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された受動式デバイスとして動作し、前記第１の複数の複製されたスペクトルの波長の各複製されたスペクトルの波長は、前記ハブ光トランシーバから受信された総パワーの一部である対応するパワーを有し、
前記第１のパワースプリッタに結合されており、前記第１の複数の複製されたスペクトルの波長から複製されたスペクトルの波長を受信するように構成されたスポークトランシーバを有し、
前記スポークトランシーバに結合された第２のパワースプリッタを有し、前記第１の複数の複製されたスペクトルの波長から前記複製されたスペクトルの波長を受信し、第２の複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されており、
前記第２のパワースプリッタに結合されており、前記第２の複数の複製されたスペクトルの波長から複製されたスペクトルの波長を受信するように構成されたサーバのコヒーレントトランシーバを有し、前記コヒーレントトランシーバは、前記コヒーレントトランシーバの帯域幅を設定する、前記第２の複数の複製されたものからの前記複製されたスペクトルの波長から対応する帯域の波長を選択するように調整可能である、前記光通信システム。

【請求項20】

前記スポークトランシーバが、複数のサーバにサービスするラックの内部に配備されたトップオブラック型スイッチを備え、
前記光通信システムは、データセンタの内部に実装される、請求項１９に記載の光通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、インターネットプロトコル（ＩＰ）スイッチングファブリック及び／またはトポロジに関し、より詳細には、フルＩＰクロースファブリックの利点を提供し、データセンタのエッジとリーフノードとの間の高速経路を、最先端のフレキシブル光学技術を用いて提供する光データセンタファブリック（ＯＤＣＦ）に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、クラウドゲームサーバとネットワークを介して接続されたクライアントとの間でストリーミング形式のオンラインまたはクラウドゲームを可能にするオンラインサービスが継続的に推進されている。ストリーミング形式は、オンデマンドのゲームタイトルの利用可能性、より複雑なゲームが実行できること、マルチプレイヤーゲームのためプレイヤー間でネットワークが築けること、プレイヤー間の資産の共有、プレイヤー及び／または観客間のインスタントエクスペリエンスの共有、友人がフレンドプレイビデオゲームを見ることを可能にすること、友人を友人の進行中のゲームプレイに参加させることなどにより、いっそう人気が高まっている。

【0003】

残念ながら、需要はまた、ネットワーク接続の機能の限界に反し、押し上げられている。特に、複数のマルチステージ回路スイッチングネットワークを提供する、クロススイッチングトポロジまたはファブリックに基づくインターネットプロトコル（ＩＰ）ファブリックは、クッキーカッター要素を通じてスケーリングする能力及びそれらの高度にフレキシブルなルーティング設計のため、近年クラウド業界に優位を占めている。しかしながら、必要とされるホスト接続性を提供するためには５ステージまたはそれよりもひと際高いＣＬＯＳスイッチングトポロジが必要になるので、「スパイン」機能専用の、ユーザ／ホスト接続性を有さないデバイスの数は急速に増大する。これらのスパイン専用デバイスは、スイッチングハードウェア及びトランシーバの両方にコストを追加し、管理が必要な動作の複雑性及び能動的な障害ポイントを追加する。

【0004】

大規模なスイッチングトポロジまたはファブリックの資本、運用コスト、及び複雑さを低減し、さらにホストとエンドユーザのサービスとの間の待ち時間を短縮することも有利である。本開示の実施形態は、このような背景の下になされたものである。

【発明の概要】

【0005】

本開示の実施形態は、フルインターネットプロトコル（ＩＰ）のマルチステージスイッチングファブリックの利点を提供し、さらに複雑さ及びコストがなくとも待ち時間を短縮し、さらに最先端のフレキシブル光学技術を使用して、データセンタのエッジとリーフノードとの間の高速経路を提供する、光データセンタＩＰスイッチングファブリック（ＯＤＣＦ）及び／またはトポロジに関する。

【0006】

本開示の実施形態は、光通信システムを開示する。光通信システムは、スペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバを含む。光通信システムは、ハブ光トランシーバに結合されたパワースプリッタを含む。パワースプリッタは、スペクトルの波長を複製（あるいはレプリケーションを行う）するように構成された受動式デバイスとして動作し、複数の複製されたスペクトルの波長を出力する。複数の複製されたスペクトルの波長の各スペクトルの波長は、ハブ光トランシーバから受信される総パワーの一部分である対応するパワーを有する。光通信システムは、パワースプリッタに結合された複数のスポークトランシーバを含む。複数のスポークトランシーバのそれぞれは、複数の複製されたスペクトルの波長のうちの対応する１つを受信するように構成されている。各スポークトランシーバは、各スポークトランシーバのための帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である。例えば、スポークトランシーバを、１つまたは複数の波長に調整することができ、ここで、複数の調整された波長は、連続的であっても非連続的であってもよい。

【0007】

本開示の実施形態は、光通信システムを開示する。光通信システムは、スペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバを含む。光通信システムは、ハブ光トランシーバに結合されたパワー分割層を含む。パワー分割層は、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されている。複数の複製されたスペクトルの波長の各複製されたスペクトルの波長は、光トランシーバから受信される総パワーの一部分である対応するパワーを有する。パワー分割層は、１つ以上のカスケード層に構成された複数のパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは受動式デバイスとして動作する。光通信システムは、パワー分割層に結合された複数のスポークトランシーバを含む。複数のスポークトランシーバのそれぞれは、複数の複製されたスペクトルの波長のうちの対応する１つを受信するように構成されている。各スポークトランシーバは、各スポークトランシーバのための帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である。例えば、スポークトランシーバを、１つまたは複数の波長に調整することができ、複数の調整された波長は、連続的であっても非連続的であってもよい。

【0008】

本開示の実施形態は、光通信システムを開示する。光通信システムは、スペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバを含む。光通信システムは、ハブ光トランシーバに結合された第１のパワースプリッタを含む。第１のパワースプリッタは、スペクトルの波長を複製するように構成された受動式デバイスとして動作し、第１の複数の複製されたスペクトルの波長を出力する。第１の複数の複製されたスペクトルの波長の各スペクトルの波長は、ハブ光トランシーバから受信される総パワーの一部分である対応するパワーを有する。光通信システムは、第１のパワースプリッタに接続されたスポークトランシーバを含む。スポークトランシーバは、第１の複数の複製されたスペクトルの波長から複製されたスペクトルの波長を受信するように構成されている。光通信システムは、スポークトランシーバに結合された第２のパワースプリッタを含む。第２のパワースプリッタは、第１の複数の複製されたスペクトルの波長から複製されたスペクトルの波長を受信し、第２の複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されている。光通信システムは、第２のパワースプリッタに結合された、サーバのコヒーレントトランシーバを含む。コヒーレントトランシーバは、第２の複数の複製されたスペクトルの波長から複製されたスペクトルの波長を受信するように構成されている。また、コヒーレントトランシーバは、第２の複数の複製されたものから複製されたスペクトルの波長から、対応する帯域の波長を選択するように調整可能であり、この帯域の波長は、コヒーレントトランシーバのための帯域幅を設定する。例えば、コヒーレントトランシーバを、１つまたは複数の波長に調整することができ、ここで、複数の調整された波長は、連続的であっても非連続的であってもよい。

【0009】

本開示の他の態様は、本開示の原理の例として示される添付図面と併せて、下記の発明を実施するための形態から明らかになる。

【0010】

本開示は、添付図面と併せて、以下の詳細な説明を参照することにより、最も良く理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の一実施形態による、１つまたは複数のデータセンタに位置付けられた１つまたは複数の計算ノード間でネットワークを介してゲームを提供するためのゲームクラウドシステムの図である。

【図2A】本開示の一実施形態による、ゲームクラウドシステムの代表的なデータセンタにおける複数の計算ノードを含む複数のラックアセンブリの図である。

【図2B】本開示の一実施形態による、フルスペクトルの波長を受信するように構成されたトップオブラック型スイッチを含むラックアセンブリの図である。

【図3A】本開示の一実施形態による、マルチポイント光学系を備え、１つの複数のスーパースパインで構成された光スイッチングファブリックを示す。

【図3B】本開示の一実施形態による、マルチポイント光学系を備え、１つまたは複数のスーパースパインで構成された光スイッチングファブリックを示す。

【図4A】本開示の一実施形態による、ポイント・ツー・マルチポイント光学系で構成された光スイッチングファブリックを示す。

【図4B】本開示の一実施形態による、図４Ａの光データセンタスイッチングファブリックのコンポーネント間の接続を示す。

【図5A】本開示の一実施形態による、単一のスプリッタ層を含むデータセンタの光スイッチングファブリックのコンポーネントの例示的なレイアウトを示す。

【図5B】本開示の一実施形態による、複数のカスケード式スプリッタ層を含むデータセンタの光スイッチングファブリックを示す。

【図6A】本開示の一実施形態による、スーパースパインスイッチング層に接続された３つのカスケード式スプリッタ層にわたる１×４（１＊４）スプリッタの使用を含む、データセンタのスイッチングファブリックを示す図である。

【図6B】本開示の一実施形態による、図６Ａのスイッチングファブリックを実装する物理的なデータセンタのレイアウトを示す図である。

【図7】本開示の一実施形態による、ホスト／サーバラック層においてスイッチングを実行するように構成されたデータセンタのスイッチングファブリックを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の詳細な説明には、説明の目的上、多くの特定の詳細が含まれているが、当業者であれば分かるように、以下の詳細に対する多くの変形及び修正も本開示の範囲内である。したがって、以下に説明する本開示の態様は、この説明に続く特許請求の範囲に対する一般性を何ら失うことなく、また特許請求の範囲に限定を課すことなく、述べられている。

【0013】

一般的に言えば、本開示の実施形態は、フルインターネットプロトコル（ＩＰ）のマルチステージスイッチングネットワークの利点を提供する光データセンタファブリック（ＯＤＣＦ）及び／またはトポロジを提供し、さらに、フレキシブル光学技術を使用して提供されるデータセンタのエッジとリーフノードとの間の高速経路を提供する。特に、スイッチの中間層を、データファブリックにおける受動式光パワースプリッタに置き換えることができる。利点としては、大型の光学データセンタファブリックの資本及び運用コストの削減、ならびに光学データセンタファブリックを実装するための簡便性の向上が挙げられる。追加の利点は、中間層での待ち時間が、スイッチよりむしろ受動式光スプリッタを使用することによって改善されるため、ホストとエンドユーザのサービスとの間で超低度の待ち時間の経路となることを含む。なぜならば、従来式のスイッチが、待ち時間をもたらす一部のルーティング及び／またはスイッチング動作（例えば、パケットキューイングなど）と共に光電気光学（ＯＥＯ）変換を実行するのに対し、光パワースプリッタは、実質的に待ち時間を追加しない純粋な受動式光デバイスであるからである。すなわち、本開示の実施形態は、中間のスイッチ層（複数可）を取り外し、中間のパワー分割層（複数可）に交換することにより（例えば、光ファイバインフラストラクチャにおけるより少ない数の費用対効果の高い受動式光デバイスに、高額のスイッチハードウェアを置き換える）、また同時に、運用費を削減することにより（例えば、電力使用量の削減及び必要性が少ないメンテナンス）、資本の歳出を削減しながら、光データセンタファブリックによる待ち時間を大幅に削減する。さらに、本開示の実施形態は、ネットワークトポロジーを簡素化し、より容易な拡張（例えば、スケーリング、またはより多い地理的ロケーションにおける複数の建物の実装など）及びトラブルシューティングの活動をもたらす。

【0014】

種々の実施形態の前述した全般的な理解に基づき、次に実施形態の詳細例について、種々の図面を参照して説明する。

【0015】

本明細書全体を通して、「アプリケーション」または「ゲーム」または「ビデオゲーム」または「ゲームアプリケーション」または「ゲームタイトル」に対する言及は、入力コマンドの実行を通して指示されるいずれかのタイプのインタラクティブアプリケーションを表現することを意味する。例示のみを目的として、対話型アプリケーションには、ゲーミング、文書処理、ビデオ処理、ビデオゲーム処理などに対するアプリケーションが含まれる。さらに、前述で導入した用語は交換可能である。

【0016】

本開示の実施形態は、コンピューティングシステムの多数の倍数をサポートし、データセンタ内部に実装される。それぞれのコンピューティングシステムは、対応するコンピューティングシステムで実行されているアプリケーションに応じて１つまたは複数の機能を実行するように構成することができる。特定のデータセンタ内のコンピューティングシステムは、主に、一般にサービス（例えば、クラウドゲーム、クラウドストレージなど）を提供するように構成することができるか、または、クライアントに固有のサービスを提供するようにそれぞれ個別に構成することができる。例えば、データセンタは、一般に、複数のクライアント（例えば、それぞれが対応するユーザに関連付けられたリモートコンピューティングデバイス）にクラウドゲームサービスを提供するように構成され得る。別の例では、データセンタは、金融証券の高頻度での取引（例えば株式など）を容易にするなど、多くの顧客に金融サービスプラットフォームを一般に提供するように構成され得る。本開示の実施形態によって提供される低度の待ち時間、インフラストラクチャのコストの削減、スケーリングの簡単さ、及びマルチビルディングの実装という特徴を有するこれらのデータセンタは、これらの様々なサービスを提供することが望ましい。例えば、クラウドゲームサービスの場合、これらのデータセンタは、処理及び／または表示の中断がほとんどないかまたはまったく存在せず、任意のゲームタイトルの実際のオンデマンドゲームが存在するため、複雑なゲームをプレイするゲーマーに最良のユーザエクスペリエンスを提供するのに非常に適している。また、金融サービスに関しては、これらのデータセンタは、より伝統的に構成されたデータセンタよりも取引の頻度の増加及び取引速度の向上（すなわち、取引注文の提示時における速い応答時間など）をもたらすのに良好に適している。簡潔かつ説明しやすくするために、本開示の実施形態を、クラウドゲーミングを提供するデータセンタのコンテキスト内部で説明するが、データセンタは、例えば金融サービスなどの他のサービス及び／または機能を提供するように構成可能であることが理解される。

【0017】

図１は、本開示の一実施形態による、１つ以上のデータセンタに配置された１つ以上の計算ノード間のネットワーク１５０を介したゲームを提供するシステム１００の図であり、データセンタはそれぞれ、データセンタのエッジとリーフノードとの間の高速経路を、短縮された待ち時間、実現容易性、及び低減されたコストで提供する受動式光パワースプリッタデバイスを用いて使用するＩＰスイッチングファブリックを用いて構成する。本開示の一実施形態によれば、システムは、１つまたは複数のクラウドゲームサーバ間のネットワークを介してゲームを提供するように構成され、より具体的には、計算ノードから、ラックアセンブリ内などのネットワークストレージに高速アクセスするように構成される。クラウドゲーミングには、サーバにおいてビデオゲームを実行して、ゲームレンダリングされたビデオフレームを生成することが含まれ、これは次に、クライアントに送られて表示される。他の実施形態では、１つ以上のデータセンタを含むシステム１００は、例えば金融サービスなどの他のサービスを提供するように構成されていてよい。

【0018】

クラウドゲームは、様々な実施形態（例えば、クラウドゲーム環境またはスタンドアロンシステム内）で、物理マシン（例えば、中央処理装置－－ＣＰＵ－－及びグラフィックス処理装置－－ＧＰＵ）、または仮想マシン、または両方の組み合わせを使用して実行できるということも理解される。例えば、仮想マシン（例えば、インスタンス）は、複数のＣＰＵ、メモリモジュール、ＧＰＵ、ネットワークインターフェース、通信コンポーネントなどのようなハードウェア層の１つまたは複数のコンポーネントを利用するホストハードウェア（例えば、データセンタに位置付けられている）のハイパーバイザを使用して作成することができる。これらの物理リソースは、ＣＰＵのラック、ＧＰＵのラック、メモリのラックなどのラックに配置でき、それにおいてラックの物理リソースは、インスタンスに使用されるコンポーネントの組み立てとアクセスのためのファブリックを促進するトップオブラック型スイッチを使用してアクセスできる（インスタンスの仮想化されたコンポーネントを構築するときなど）。一般に、ハイパーバイザは、仮想リソースによって構成される複数のインスタンスの複数のゲストオペレーティングシステムを提示することができる。すなわち、各オペレーティングシステムは、（例えば、対応するデータセンタに配置された）１つ以上のハードウェアリソースによってサポートされる仮想化リソースの対応するセットを用いて構成され得る。例えば、各オペレーティングシステムは、仮想ＣＰＵ、複数の仮想ＧＰＵ、仮想メモリ、仮想化された通信コンポーネントなどでサポートされる場合がある。さらに、待ち時間を短縮するためにあるデータセンタから別のデータセンタに転送され得るインスタンスの構成である。ユーザまたはゲームに対して定義された即時使用は、ユーザのゲームセッションを保存するときに使用できる。即時使用は、ゲームセッション用のビデオフレームの高速レンダリングを最適化するために、本明細書で説明する任意の数の構成を含むことができる。一実施形態では、ゲームまたはユーザに対して定義された即時使用は、構成可能な設定としてデータセンタ間で転送することができる。即時使用設定を転送できることにより、ユーザが異なる地理的な位置からゲームをプレイするために接続する場合に、データセンタからデータセンタへのゲームプレイの効率的な移行が可能になる。

【0019】

システム１００は、１つまたは複数のデータセンタ（例えば、データセンタ１からＮ）を通じて実装されるゲームクラウドシステム１９０を含む。図示されているように、ゲームクラウドシステム１９０のインスタンスは、管理機能を提供するデータセンタＮに位置付けることができ、それにおいてゲームクラウドシステム１９０の管理機能は、各データセンタでゲームクラウドシステム１９０の複数のインスタンスを通じて分散させることができる。一部の実装形態では、ゲームクラウドシステム管理機能は、データセンタのいずれかの外部に位置付けられる場合がある。

【0020】

そのゲームクラウドシステム１９０は、クライアントデバイス（例えば、１～Ｎ）のそれぞれを対応するデータセンタ内の対応するリソースに割り当てるように構成されたアサイナ１９１を含む。特に、クライアントデバイス１１０がゲームクラウドシステム１９０にログインするとき、クライアントデバイス１１０は、データセンタＮでゲームクラウドシステム１９０のインスタンスと接続されてもよく、データセンタＮはクライアントデバイス１１０に地理的に最も近くてもよい。アサイナ１９１は、診断テストを実行して、クライアントデバイス１１０への利用可能な送信及び受信帯域幅を決定することができる。テストに基づいて、アサイナ１９１は、リソースをクライアントデバイス１１０に非常に特異的に割り当てることができる。例えば、アサイナ１９１は、特定のデータセンタをクライアントデバイス１１０に割り当てることができる。さらに、アサイナ１９１は、特定の計算スレッド、特定のストリーミングアレイ、特定のラックアセンブリの特定の計算ノードをクライアントデバイス１１０に割り当てることができる。割り当ては、計算ノードで利用可能なアセット（ゲームなど）の知識に基づいて実行され得る。以前は、クライアントデバイスは一般的にデータセンタに割り当てられており、ラックアセンブリにはそれ以上割り当てられていなかった。このようにすると、アサイナ１９１は、計算集約型の特定のゲームアプリケーションの実行を要求しているクライアントデバイスを、計算集約型アプリケーションを実行していない可能性のある計算ノードに割り当てることができる。さらに、クライアントによって要求された計算集約型ゲームアプリケーションの割り当ての負荷管理は、アサイナ１９１で実行され得る。例えば、短期間に要求されている同じ計算集約型ゲームアプリケーションは、特定の計算ノード、計算スレッド及び／またはラックアセンブリの負荷を軽減するために、１つのラックアセンブリまたは異なるラックアセンブリ内の異なる計算ノードに分散される場合がある。

【0021】

いくつかの実施形態では、割り当ては、機械学習に基づいて実行され得る。特に、リソースの需要は、特定のデータセンタとそれに対応するリソースについて予測される場合がある。例えば、データセンタが計算集約型ゲームアプリケーションを実行する多くのクライアントをすぐに処理することが予測できる場合、アサイナ１９１はその知識についてクライアントデバイス１１０を割り当て、そのリソースの全能力を現在利用していない可能性のあるリソースを割り当てることができる。別のケースでは、アサイナ１９１は、データセンタＮでの負荷の増加を見越して、クライアントデバイス１１０を、データセンタＮのゲームクラウドシステム１９０から、データセンタ３で利用可能なリソースに切り替えることができる。さらに、未来のクライアントは、リソースの負荷と需要が、ゲームクラウドシステム全体に、複数のデータセンタに亘り、複数のラックアセンブリに亘り、複数の計算スレッドに亘り、及び／または複数の計算ノードに亘り分散され得るように、分散された方法でリソースに割り当てられることができる。例えば、クライアントデバイス１１０は、データセンタＮ（例えばパス１を介して）及びデータセンタ３（例えばパス２を介して）の両方のゲームクラウドシステムからリソースを割り当てられ得る。

【0022】

クライアントデバイス１１０が、対応するストリーミングアレイの対応する計算スレッドの特定の計算ノードに割り当てられると、クライアントデバイス１１０は、ネットワークを介して対応するデータセンタに接続する。すなわち、クライアントデバイス１１０は、データセンタ３など、割り当てを実行するデータセンタとは異なるデータセンタと通信し得る。

【0023】

システム１００は、ゲームクラウドシステム１９０を介してゲームを提供し、本開示の一実施形態によれば、ゲームは、ゲームをプレイしている対応するユーザのクライアントデバイス（例えば、シンクライアント）からリモートで実行されている。システム１００は、シングルプレイヤーモードまたはマルチプレイヤーモードのいずれかで、ネットワーク１５０を介して、クラウドゲームネットワークまたはゲームクラウドシステム１９０により、１つまたは複数のゲームをプレイする１人または複数のユーザに、ゲームのコントロールをもたらすことができる。いくつかの実施形態において、クラウドゲームネットワークまたはゲームクラウドシステム１９０は、ホストマシンのハイパーバイザで実行する複数の仮想マシン（ＶＭ）を含むことができ、１つ以上の仮想マシンは、ホストのハイパーバイザに利用可能であるハードウェアリソースを利用するゲームプロセッサモジュールを実行するように構成される。いくつかの実装形態では、ゲームプロセッサモジュールは、異なるプロセッサ及び／またはオペレーティングシステムによって構成され得る処理エミュレータで実行されるように、１つのプロセッサまたはオペレーティングシステム用に構成されたソフトウェアアプリケーションを実行するための処理エミュレータを含み得、それにおいて処理エミュレータは仮想化されても、またはされなくてもよい。ネットワーク１５０は、１つまたは複数の通信技術を含み得る。いくつかの実施形態では、ネットワーク１５０は、高度な無線通信システムを有する第５世代（５Ｇ）ネットワーク技術を含んでいてもよい。

【0024】

いくつかの実施形態では、通信は、無線技術を使用して促進され得る。このような技術には、例えば、５Ｇ無線通信技術が含まれていてもよい。５Ｇは第５世代のセルラーネットワーク技術である。５Ｇネットワークはデジタルセルラーネットワークであり、ここでは、プロバイダがカバーするサービスエリアが、セルと言われる小さい地理的領域に分割される。音及び映像を表すアナログ信号は、電話でデジタル化され、アナログ－デジタルコンバータによって変換され、ビットストリームとして伝送される。セル内のすべての５Ｇワイヤレスデバイスは、他のセルで再利用される周波数プールからトランシーバによって割り当てられた周波数チャネルを介して、セル内のローカルアンテナアレイ及び低電力自動トランシーバ（送信器及び受信機）と電磁波で通信する。ローカルアンテナは、高帯域幅光ファイバまたは無線バックホール接続によって、電話網及びインターネットに接続される。他のセルネットワークと同様に、あるセルから別のセルに移動するモバイルデバイスは、新しいセルに自動的に転送される。５Ｇネットワークは単なる一例のタイプの通信ネットワークであり、本開示の実施形態は、５Ｇに続く後の世代の有線または無線技術と同様に、前世代の無線または有線通信を利用することができることを理解されたい。

【0025】

図示のように、ゲームクラウドシステム１９０を含むシステム１００は、複数のゲームアプリケーションへのアクセスを提供することができる。特に、クライアントデバイスのそれぞれは、クラウドゲームネットワークからの異なるゲームアプリケーションへのアクセスを要求している可能性がある。例えば、ゲームクラウドシステム１９０は、対応するゲームアプリケーションを実行するために１つ以上のホストで実行される１つ以上の仮想マシンとして構成され得る１つ以上のゲームサーバを提供し得る。例えば、ゲームサーバは、ユーザのゲームアプリケーションのインスタンスをインスタンス化するゲームプロセッサをサポートする仮想マシンを管理し得る。よって、複数の仮想マシンに対応付けられた１つまたは複数のゲームサーバの複数のゲームプロセッサは、複数のユーザのゲームプレイに関連付けられた１つまたは複数のゲームアプリケーションの複数のインスタンスを実行するように構成される。そのようにして、バックエンドサーバサポートは、複数のゲームアプリケーションのゲームプレイのメディア（例えばビデオ、オーディオなど）のストリーミングを、対応する複数のユーザに提供する。つまり、ゲームクラウドシステム１９０のゲームサーバは、ネットワーク１５０を介して、データ（例えば、対応するゲームプレイのレンダリングされた画像及び／またはフレーム）を対応するクライアントデバイスにストリーミング返信するように構成される。そのようにして、クライアントデバイスによって受信されて転送されたコントローラの入力に応答して、計算の複雑なゲームアプリケーションが、バックエンドサーバで実行し続けることができる。各サーバは、画像及び／またはフレームをレンダリングし、次いでそれらを符号化（例えば圧縮）して、対応するクライアントデバイスにストリーミングして表示することが可能である。

【0026】

一実施形態では、ゲームクラウドシステム１９０のクラウドゲームネットワークは、分散型ゲームサーバシステム及び／またはアーキテクチャである。具体的には、ゲームロジックを実行する分散型ゲームエンジンが、対応するゲームアプリケーションの対応するインスタンスとして構成されている。一般に、分散型ゲームエンジンは、ゲームエンジンの各機能を取り込み、それらの機能を分散させて多数の処理エンティティによって実行する。個々の機能は、さらに１つ以上の処理エンティティにわたって分散させることができる。処理エンティティは、物理ハードウェア、及び／または仮想コンポーネントまたは仮想マシン、及び／または仮想コンテナなど、様々な構成で構成され得、それにおいてコンテナは、仮想化されたオペレーティングシステム上で動作するゲームアプリケーションのインスタンスを仮想化するものであるため、仮想マシンとは異なる。処理エンティティは、クラウドゲームネットワークまたはゲームクラウドシステム１９０の１つ以上のサーバ（計算ノード）上のサーバ及びその基礎となるハードウェアを利用し、及び／またはそれらに依拠してもよく、サーバは１つ以上のラック上に位置付けられ得る。種々の処理エンティティに対するそれらの機能の実行の協調、割り当て、及び管理は、分散同期層によって行われる。このように、これらの機能の実行を分散同期層が制御して、プレイヤーによるコントローラ入力に応じたゲーミングアプリケーションに対する媒体（例えばビデオフレーム、オーディオなど）の生成を可能にする。分散同期層は、重要なゲームエンジンコンポーネント／機能が、より効率的な処理のために分散されて再構築されるように、分散処理エンティティ全体で（例えば、負荷分散を介して）それらの機能を効率的に実行することが可能である。

【0027】

図２Ａは、本開示の一実施形態による、ゲームクラウドシステムの代表的なデータセンタ２００Ａにおける複数の計算ノードを含む複数のラックアセンブリ２２０の図である。例えば、北米、ヨーロッパ、及び日本など、世界中に複数のデータセンタが分散し得る。一実施形態では、ラックアセンブリ（例えば、ゲームストリーミングのために構成される）は、計算ノードの周囲に中心化され、これは、ゲームアプリケーション、ビデオゲームを実行し、及び／または１つまたは複数のクライアントへゲームセッションのオーディオ／ビデオをストリーミングする。

【0028】

データセンタ２００Ａは、複数のラックアセンブリ２２０（例えば、ラックアセンブリ２２０Ａから２２０Ｎ）を含む。ラックアセンブリのそれぞれは、対応するトップオブラック（ＴＯＲ）型スイッチ及び複数の計算スレッドを含む。例えば、代表的なラックアセンブリ２２０Ｎは、トップオブラック型スイッチ２４０Ｎ及び複数の計算スレッド２３０（例えば、スレッド２３０Ａから２３０Ｎ）を含む。他のラックアセンブリは、変更を加えてまたは加えずに同様に構成することができる。特に、計算スレッドのそれぞれは、ハードウェアリソース（例えば、プロセッサ、ＣＰＵ、ＧＰＵなど）を提供する１つまたは複数の計算ノードを含む。例えば、ラックアセンブリ２２０Ｎの複数の計算スレッド２３０における計算スレッド２３０Ｎは、４つの計算ノードを含むように示されているが、ラックアセンブリは１つまたは複数の計算ノードを含み得ることが理解される。各ラックアセンブリは、対応するデータセンタの管理用に構成された管理サーバ２１０との通信を提供するように構成されたトップオブラック型スイッチに結合される。トップオブラック型スイッチは、データセンタ全体にデータを伝送するように構成された光学データセンタファブリックに結合することができる。例えば、ラックアセンブリ２２０Ｎはトップオブラック型スイッチ２４０Ｎに結合される。トップオブラック型スイッチは、外部通信ネットワーク（インターネットなど）への通信も提供する。

【0029】

示されるように、データセンタ２００Ａの管理サーバ２１０は、アサイナ１９１（図１に示される）と通信して、リソースをクライアントデバイス１１０に割り当てる。特に、管理サーバ２１０は、ゲームクラウドシステム１９０’のインスタンスと連携し、ゲームクラウドシステム１９０の最初のインスタンス（例えば、図１の）と連携して、リソースをクライアントデバイス１１０に割り当てることができる。実施形態では、割り当ては、どのリソースと帯域幅が必要であるかということ、及びそれがデータセンタに存在することを知るなど、アセットの認識に基づいて実行される。したがって、本開示の実施形態は、説明のために、対応するラックアセンブリ２２０Ｂの対応する計算スレッド２３１の特定の計算ノード２３２にクライアントデバイス１１０を割り当てるように構成される。

【0030】

付加的に、データセンタ２００Ａの管理サーバ２１０は、複数のトップオブラック（ＴＯＲ）スイッチ２４０の各々と通信するスイッチコントローラ２１５を含む。前述のように、各ラックアセンブリは、対応するクラスタまたはトップオブラック型スイッチを備えて構成され得る。例えば、ラックアセンブリ２２０Ａはトップオブラック型スイッチ２４０Ａを含み、ラックアセンブリ２２０Ｂはトップオブラック型スイッチ２４０Ｂを含み、ラックアセンブリ２２０Ｃはトップオブラック型スイッチ２４０Ｃを含み、・・・、ラックアセンブリ２２０Ｎはトップオブラック型スイッチ２４０Ｎを含む。特に、スイッチコントローラ２１５は、選択可能な波長の帯域に合わせて調整するように、各トップオブラック型スイッチを構成することができ、この帯域は、対応するラックアセンブリのスポークトランシーバのための帯域幅を設定する。このようにして、各ラックアセンブリは、対応するラックアセンブリにおける計算ノードがどのように利用されるかに応じて、様々な時点で再構成され得る。例えば、ピークゲーム期間の間、ラックアセンブリは、ゲームをサポートするのに十分な帯域の波長を受信するように調整されてもよい。オフピークゲーム期間（例えば、夜の期間）の間、同じラックアセンブリが異なる帯域の波長を受信するように調整されてもよい。例えば、オフピーク期間中は、ゲームに対する最小限の量の接続性を維持するのに十分である、より少ない（すなわち、ピーク期間中に受信される帯域幅と比較して）帯域幅を受信するように、ラックアセンブリを調整することができる。このようにして、追加の帯域幅（すなわち、ラックアセンブリによって使用されていない帯域幅）を、データのバックアップまたはメンテナンスを実行する計算ノードを有する、ディープラーニングアルゴリズム実行するなどのラックアセンブリのような、より大きな需要が現在生じている他のラックアセンブリに、動的に割り当てることができる。

【0031】

図２Ｂは、光データセンタファブリックの一部としてフルスペクトルの波長を受信するように構成されているトップオブラック型スイッチ２５０を含むラックアセンブリの図であり、トップオブラック型スイッチ２５０は、本開示の一実施形態による、フルスペクトルの波長の別々の部分（例えば、ラックアセンブリの帯域幅を設定する選択された帯域の波長）で受信及び通信するようにさらに調整されている。このように、光データセンタファブリックは、１つ以上の受動式光パワースプリッタデバイスを使用して、データセンタのエッジ（例えばスーパースパインスイッチ）とリーフノード（例えばトップオブラック型スイッチ）との間の高速経路を提供する。

【0032】

特に、ラックアセンブリ２２０Ｘは、１つ以上のゲームアプリケーションを実行する計算ノードを使用してゲームストリーミング機能を提供するように構成され得る。他の実施態様では、計算ノードは、他のタイプのアプリケーションを実行するために使用されてもよい。ラックアセンブリ２２０Ｘは、１つ以上の計算ノード及び／またはサーバ（２８０Ａ～２８０Ｎ）による高速アクセスのために、ゲームコンテンツ（例えば、ゲームロジック、ゲームアプリケーション、ゲームデータ、ユーザデータなど）を格納するように構成されたネットワークストレージ（図示せず）を含んでもよい。１つもしくは複数の計算ノード及び／またはサーバは、ストリーミングアレイとして構成可能である。他の実施形態では、ネットワークストレージは、複数のゲームアプリケーション（例えば、ゲームクラウドシステムのためのゲームタイトルパッケージの完全補完）を格納するように構成された分散ストレージ内など、ラックアセンブリ２２０Ｘから離れている。図示したように、図２Ｂの図は、図２Ａの複数のラックアセンブリ２２０のうちの１つまたは複数を表し得る、ラックアセンブリ２２０Ｘのためのハイレベルラック設計を示している。例えば、ラックアセンブリ２２０Ｘは、ラックアセンブリ２２０Ｎを表すことができる。

【0033】

加えて、ラックアセンブリ２２０Ｘは、リーフノードまたはリーフノードスイッチとも呼ぶことができるトップオブラック型スイッチ２５０を含む。トップオブラック型スイッチ２５０は、データセンタ全体のデータネットワーク化に使用される光データセンタファブリック内部で提供されるフルスペクトルの波長を受信するように構成され、さらにフルスペクトルの波長の個別の部分を受信し、通信するように調整される。例えば、トップオブラック型スイッチ２５０は、１つまたは複数の受動式光パワー分割層からフルスペクトルの波長を受信する。特に、トップオブラック型スイッチ２５０は、光学データセンタファブリックを介して、同じラックアセンブリまたは異なるラックアセンブリの他の計算ノード及び／またはサーバに通信可能に結合されてもよい。例えば、トップオブラック型スイッチは、ラックアセンブリ及び／またはデータセンタの外部のネットワーク通信を提供するために、通信ネットワーク（例えば、インターネット）に通信可能に接続することができる。

【0034】

図示のように、トップオブラック型スイッチ２５０は、ラックアセンブリ２２０Ｘと光学データセンタファブリックとの間で（例えば、フルスペクトルの波長を介して）通信を提供するように構成されたネットワークインタフェースカードまたはコントローラ（ＮＩＣ）２６０を含む。一実施形態では、ＮＩＣ２６０は、ラックアセンブリ２２０Ｘを調整して、トップオブラック型スイッチで受信したフルスペクトルの波長から波長の帯域を選択する（例えば、トップオブラック型スイッチ２５０の帯域幅を設定する波長の帯域を選択する）ように構成されたコヒーレント受信機２７５Ｘを含む。一実施形態では、コヒーレント受信機２７５Ｘは、ホットプラグ可能なデバイス２７０の内部に構成されている。例えば、ホットプラグ可能なデバイスは、光データセンタファブリックへのアクセスを提供するトランシーバを含む、スモールフォームファクタプラグ可能（ＳＦＰ）ホットプラグ可能なネットワークインタフェースモジュール２７０であってよく、トップオブラック型スイッチは、スポークトランシーバとして構成される。別の実施形態では、ホットプラグ可能なデバイス２７０は、高速データアクセス及びより大きな帯域幅を提供する光データセンタファブリックへのアクセスを提供するトランシーバを含み、トップオブラック型スイッチが、スポークトランシーバとして構成されている、４つのスモールフォームファクタプラグ（ＱＳＦＰ）ホットプラグ可能なネットワークインタフェースモジュールである。

【0035】

別の実施形態では、計算ノード及び／またはサーバ２８０Ａ～２８０Ｎの各々は、任意選択で、対応するコヒーレント受信機を含むことができる。例えば、サーバ２８０Ａはコヒーレント受信機２７５Ａを含むことができ、サーバ２８０Ｂはコヒーレント受信機２７５Ｂを含むことができ、・・・、サーバ２８０Ｎはコヒーレント受信機２７５Ｎを含むことができる。このようにして、波長の帯域に対する調整は、対応するラックアセンブリ２２０Ｘのトップオブラック型スイッチ２５０の代わりに、各計算ノード及び／またはサーバで実行されてもよい。計算ノード及び／またはサーバで調整を提供するためのより詳細な説明が、図７で提供される。

【0036】

上述したように、トップオブラック型スイッチ２５０は、制御経路（図示せず）を介して管理サーバによって制御され得る。例えば、トップオブラック型スイッチ２５０は、トップオブラック型スイッチのための帯域幅を設定する特定の帯域の波長を受信するように動的に調整することができる。

【0037】

図３Ａは、本開示の一実施形態による、スーパースパインハブ光トランシーバ（例えば、スイッチングデバイス）３０１Ａと複数のリーフノード３２０（例えば、スポークトランシーバ）との間に構成されたポイント・ツー・マルチポイント光学系を有する光データセンタスイッチングファブリック３００Ａを示す。リーフノードは、データセンタにおける複数のラックアセンブリのトップオブラック型スイッチであってよい。図示のように、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａは、光データセンタスイッチングファブリック３００Ａがデータセンタ（すなわち、ハブ光トランシーバ３０１Ａ）のエッジと、フレキシブル光学技術（例えば、受動式光パワースプリッタ）を使用して供給されるリーフノードとの間の高速経路を効果的に提供するように、複数のリーフノード３２０（例えば、リーフスイッチまたはトップオブラック型スイッチ）の各々に通信可能に結合されている。

【0038】

特に、光データセンタスイッチングファブリック３００Ａは、フルスペクトルの波長を周波数によって分割する代わりに、フルスペクトルの波長を使用してデータをリーフノードに伝送する。このことは、例えば図４Ａ～図４Ｂに関連してさらに以下で説明するように、スイッチングデバイスを使用する代わりに、光パワースプリッタなどの１つ以上の中間層（図示せず）における受動式光デバイスの使用によって達成することができる。例えば、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａは、データを伝送及び受信するための複数のポート（例えば、２つのレーンよりも長いポート）を備えるように構成されていてよい。リーフノードの数に応じて、１つまたは複数の中間層を、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａと複数のリーフノード３２０との間に挿入することができる。すなわち、リーフスイッチの数が増加したら、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａから来る１つのレーンは、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａによって出力されたフルスペクトルの波長を２つ以上のリーフノードに送信するため、受動式光パワースプリッタの１つ以上の層に結合させ得る。

【0039】

いくつかの実施形態では、増幅器は、送信信号の信号対雑音比を改善するために、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａと複数のリーフノード３２０との間に実装され得るが、データセンタ内部で典型的に遭遇するデータの長さの経路を考慮すると、増幅は必要ないと予想される。すなわち、光データセンタスイッチングファブリック３００Ａ内部の光学系からの既存のパワーは、データセンタの実装において十分に高くなるはずであり、したがって増幅器は不要であるが、必要に応じて、またはいくつかの他の使用事例、例えば、ハブの端部において増幅を提供する場合、増幅ステージを実装することができる。

【0040】

図示のように、スイッチコントローラ２１５Ａは、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａ内部に構成されていてよい。スイッチコントローラ２１５Ａは、制御経路３５０を介して、複数のリーフノード３２０の各々に通信可能に接続されていてよい。このようにして、スイッチコントローラ２１５Ａは、光データセンタスイッチングファブリック３００Ａ内部でスーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａから送信されたフルスペクトルの波長からの帯域の波長を受信及び／または処理するために、各リーフノードを調整することができる。いくつかの場合に、スイッチコントローラ２１５Ａは、図２Ａに示されているような管理サーバ２１０内部に実装されてよく、管理サーバ２１０は、前述のように、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａ内部に構成されていてよいか、またはハブ光トランシーバ３０１Ａから離れて配置されていてよい。例えば、対応するリーフノードでのコヒーレント受信機は、そのリーフノードに対して帯域幅を設定する帯域の波長を受信及び／または処理するように調整されてもよい。

【0041】

光データセンタスイッチングファブリック３００Ａは、ハブ及び複数のスポーク構成におけるハブとして作用する単一のスーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａを含み、スポークはリーフノードである。スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａは、フルスペクトルの波長にわたってデータを提供することができる。純粋に例示のため、フルスペクトルは、特定のデータレート（例えば毎秒１６または３２または６４ギガビットなど）を有する選択可能な波長で毎秒４００ギガビット（４００Ｇ）で伝送することができる。フルスペクトルの波長はさらに、種々の多重化技術によってサブキャリア（例えば２５Ｇまたは任意の他の数のサブキャリア波長）に区分され得る。一実施形態では、フルスペクトルの波長は、２５Ｇのサブキャリア波長に区分される。このようにして、スポークトランシーバの各々は、１つまたは複数の２５Ｇのサブキャリア波長を受信するように調整することができる。例えば、スポークトランシーバは、２５Ｇのサブキャリア波長、または５０Ｇのサブキャリア波長、または７５Ｇのサブキャリア波長、または１００Ｇのサブキャリア波長、または２５Ｇのサブキャリア波長の任意の増分もしくは倍数を受信するように調整することができる。

【0042】

図３Ｂは、本開示の一実施形態による、マルチポイント光学系を備え、１つまたは複数のスーパースパインで構成された光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂを示す。各スーパースパインは、複数のリーフノード（例えば、スポークトランシーバまたはトップオブラック型スイッチ）３２０に通信可能に結合されている。例えば、スーパースパインハブ光トランシーバ（例えば、スイッチングデバイス）３０１Ａ及び３０１Ｂの各々は、複数のリーフノード３２０に通信可能に結合されている。リーフノードは、データセンタにおける複数のラックアセンブリのトップオブラック型スイッチであってよい。このようにして、光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂは、データセンタ（すなわち、ハブ光トランシーバ３０１Ａ及び３０１Ｂ）のエッジと、フレキシブル光学技術（例えば、受動式光パワースプリッタ）を使用して提供されるリーフノードとの間の高速経路を効果的に提供する。

【0043】

光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂにおけるスーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａ及び３０１Ｂのそれぞれと複数のリーフノード３２０との間の結合は、図３Ａに記載されたスーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａと複数のリーフノード３２０との間の結合に類似している。このようにして、図３Ｂの光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂは、データがスーパースパイン光トランシーバ３０１Ａ及び３０１Ｂの両方を使用して送信される場合、図３Ａの光データセンタスイッチングファブリック３００Ａの約２倍の動作容量（例えば、スループット、帯域幅など）を提供することができる。純粋に例示のため、図３Ａの光データセンタスイッチングファブリック３００Ａが、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａを使用して毎秒４００ギガビット（すなわち、４００Ｇ）で伝送されるフルスペクトルの波長を提供する場合、図３Ｂの光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂは、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａと３０１Ｂの両方を使用して、毎秒８００ギガビット（すなわち８００Ｇ）で伝送されるフルスペクトルの波長を提供するように構成可能である。また、図３Ｂの光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂは、図３Ａの光データセンタスイッチングファブリック３００Ａと同じ動作容量を提供することができるが、バックアップまたはフェイルオーバサービスを提供することもできる。すなわち、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ａの１つ以上のポートを介したデータの配信経路が不良になった場合、これらのデータ経路は、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ｂの１つ以上のポートを使用して復活され得る。

【0044】

図示のように、スイッチコントローラ２１５Ｂは、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ｂ内部に構成され得る。スイッチコントローラ２１５Ｂは、制御経路３５５を介して複数のリーフノード３２０のそれぞれに通信可能に結合され得る。このようにして、スイッチコントローラ２１５Ｂは、光データセンタスイッチングファブリック３００Ｂ内部でスーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ｂから送信されたフルスペクトルの波長からの帯域の波長を受信及び／または処理するために、リーフノードの各々を調整することができる。いくつかの場合に、スイッチコントローラ２１５Ｂは、図２Ａに示されているような管理サーバ２１０内部に実装されてよく、管理サーバ２１０は、前述のように、スーパースパインハブ光トランシーバ３０１Ｂ内部に構成されていてよいか、またはハブ光トランシーバ３０１Ｂから離れて配置されていてよい。例えば、対応するリーフノードでのコヒーレント受信機は、そのリーフノードに対して帯域幅を設定する波長の帯域を受信及び／または処理するように調整され得る。リーフノードの調整は、スーパースパインハブ局所トランシーバ３０１Ａ及び３０１Ｂのスイッチコントローラ２１５Ａ及び２１５Ｂの間で協調して行われる。

【0045】

図４Ａは、本開示の一実施形態による、ポイント・ツー・マルチポイント光学系で構成された光データセンタスイッチングファブリック４００を示す。特に、光データセンタスイッチングファブリックは、１つまたは複数の受動式光デバイスを含む１つまたは複数の中間層を介して、ハブ光トランシーバ４１０を複数のスポーク光トランシーバ４３０（例えばリーフスイッチ）に直接通信可能に結合するために、ポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。

【0046】

図示のように、光データセンタスイッチングファブリック４００は、データセンタを介して処理されるフルスペクトルの波長とも称されるスペクトルの波長を受信するように構成されたハブ光トランシーバ４１０（例えば、スーパースパインスイッチ）を含む。フルスペクトルの波長４２０は、光データセンタスイッチングファブリック４００内でのデータ配信のために総帯域幅を配信する。純粋に説明のため、フルスペクトルは、選択可能なデータレートで、毎秒４００ギガビット（例えば、４００Ｇ）または毎秒８００ギガビット（８００Ｇ）の集合体で伝送され得る。前述したように、光データセンタスイッチングファブリック４００の光デバイスは、さらに、種々の多重化技術を使用する２５Ｇの倍数の波長及び／またはチャネルなどのサブキャリアに区分され得る。例えば、図４Ａに示されるように、フルスペクトルの波長４２０を、３２の異なる２５Ｇ波長または波長帯域に分割することができる。

【0047】

ハブ光トランシーバ４１０は、光パワースプリッタ４６０に通信可能に結合されてよい。すなわち、光データセンタスイッチングファブリック４００のポイント・ツー・マルチポイント光学系は、従来式のスイッチを含む１つ以上のスイッチング層を排除することによりデータセンタ全体にわたる待ち時間の短縮をもたらす光パワースプリッタを使用して分離することができる。待ち時間の短縮は、光パワースプリッタが、実質的に待ち時間を追加しない純粋な受動式光デバイスである場合に達成され、一方、従来式のスイッチは、待ち時間をもたらす一部のルーティング及び／またはスイッチング動作（例えばパケットキューイングなど）と共に光電気光学（ＯＥＯ）変換を実行する。さらに、光パワースプリッタは、従来式のスイッチングファブリックに見られる中間層で使用されるスイッチよりも複雑ではなく、コストが低くなり得る。例えば、いくつかの実施態様では、任意の標準的な光パワースプリッタを光データセンタスイッチングファブリック４００内部で使用することができる。パワースプリッタ４６０は、スペクトルの波長４２０を複製するように構成された受動式デバイスとして動作し、複数の複製されたスペクトルの波長４２０’を出力する。例えば、複数の複製されたスペクトルの波長４２０’は、複製されたスペクトルの波長４２０Ａ、複製されたスペクトルの波長４２０Ｂ、・・・、及び複製されたスペクトルの波長４２０Ｎを含む。

【0048】

実施形態では、各複製されたスペクトルの波長は、ハブ光トランシーバ４１０によって伝送されるフルスペクトルの波長４２０（例えば８００Ｇの波長）を含むが、より低い電力である。すなわち、複数の複製されたスペクトルの波長４２０’の各複製されたスペクトルの波長は、光パワースプリッタ４６０によって、ハブ光トランシーバ４１０から受信される総パワーの一部分である対応するパワーを有する。一実施形態では、パワースプリッタは、総パワー、またはフルスペクトルまたは複製されたフルスペクトルの波長で受信されたパワーを、均等または不均等に分割する。例えば、パワースプリッタは、複数の複製されたスペクトルの波長の内部で、フルスペクトルの波長の総パワーを、均等または不均等に分割することができる。

【0049】

光データセンタスイッチングファブリック４００は、パワースプリッタに結合された複数のスポークトランシーバ４３０を含む。例えば、各スポークトランシーバは、別個の接続（例えば光ファイバケーブル）を介してパワースプリッタ４６０に結合される。一実施態様では、各スポークトランシーバは、対応するデータセンタの各ラックアセンブリにおけるトップオブラック型スイッチなどのリーフスイッチまたはリーフノードである。より具体的には、複数のスポークトランシーバのそれぞれは、複数の複製されたスペクトルの波長のうちの対応する１つを受信するように構成される。すなわち、各スポークトランシーバはフルスペクトルの波長を受信し、光データセンタスイッチングファブリック４００は、フルスペクトルの波長を周波数で分割する代わりに、フルスペクトルの波長を用いてデータをスポークトランシーバに送信する。そのようにして、ハブ光トランシーバ４１０と各スポーク光トランシーバとの間で使用されるポイント・ツー・マルチポイント光学系は、電力を分割またはブレイクするが、依然としてフルスペクトルの波長を転送する。例えば、スポーク光トランシーバ４３０Ａは、複製されたスペクトルの波長４２０Ａを受信するように構成されており、スポーク光トランシーバ４３０Ｂは、複製されたスペクトルの波長４２０Ｂを受信するように構成されており、・・・、スポーク光トランシーバ４３０Ｎは、複製されたスペクトルの波長４２０Ｎを受信するように構成されている。

【0050】

複数のスポーク光トランシーバ４３０は、フルスペクトルの波長４２０によって提供される総帯域幅に基づいて複数の帯域幅を設定するように調整可能である。より詳細には、各スポークトランシーバは、対応するスポークトランシーバのための帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように（すなわち、複製される対応するフルスペクトルの波長の個別の部分を選択するように）調整可能である。例えば、各スポークトランシーバは、複数のホスト及び／またはサーバにサービスする対応するラックアセンブリ内部に配備されたリーフスイッチまたはトップオブラック型スイッチを含んでいてよい。これは、スポーク光トランシーバに調整可能なコヒーレント受信機を使用することによって達成することができる。特に、各スポークトランシーバは、複製されたスペクトルの波長（例えば、フルスペクトルの波長）を選択可能な波長帯域に分割するように構成された光コヒーレント受信機を含み、各スポークトランシーバは、対応するスポークトランシーバの帯域幅を定める選択可能な波長帯域を受信するように動的に調整することができる。例えば、各スポークトランシーバは、スポークトランシーバによって受信された、複数の複製されたスペクトルの波長のうちの対応する１つから波長の帯域を選択するように構成されたコヒーレント受信機を含む。

【0051】

特に、各スポークトランシーバを、少なくとも１つのサブキャリアの波長（例えば、２５Ｇの波長）に調整することができるが、対応するスポークトランシーバ（例えば、トップオブラック型スイッチ）などの個々の接続を介して帯域幅を増加させるために、複数のサブキャリアに調整することができる。例えば、スポーク光トランシーバ４３０Ａは、その帯域幅に対して合計５０Ｇの波長で２５Ｇのサブキャリア波長を２つ受信するように調整されたコヒーレント受信機４４０Ａを含み、スポーク光トランシーバ４３０Ｂは、その帯域幅に対して合計２５Ｇの波長で１つの２５Ｇのサブキャリア波長を受信するように調整されたコヒーレント受信機４４０Ｂを含み、・・・、スポーク光トランシーバ４３０Ｎは、帯域幅に対して合計１００Ｇの４つの２５Ｇのサブキャリア波長を受信するように調整されたコヒーレント受信機４４０Ｎを含む。さらに、別のスポーク光トランシーバは、２５Ｇの任意の倍数のサブキャリア波長（例えば、２５Ｇ、５０Ｇ、７５Ｇ、１００Ｇ、１２５Ｇなど）を受信するように調整されたコヒーレント受信機を含むことができ、または２５Ｇ超もしくは２５Ｇ未満の任意の倍数のサブキャリア波長を受信するように調整することができる。つまり、一部のコンポーネントが、２５Ｇの倍数の増分を選択するように調整されている場合があるが、他のコンポーネントは、現在の技術またはデータセンタ内の通信の生成に基づいて、より大きいまたはより小さい増分を選択するように調整されている場合がある。

【0052】

光データセンタスイッチングファブリック４００は、スイッチの中間層（複数可）を除去することにより、ハブ光トランシーバ４１０と複数のスポーク光トランシーバ４３０の各々との間の待ち時間を短縮することで、性能の向上を達成させる。スイッチの１つまたは複数の中間層における１つまたは複数のスイッチは、動作のために投入する電力を必要としない受動式デバイスであるポイント・ツー・マルチポイント光学系に置き換えられている。一実施形態では、ポイント・ツー・マルチポイント光学系は、受動式光パワースプリッタを含む。データセンタ内部で必要なスポーク光トランシーバの数に応じて、各層が１つ以上のパワースプリッタを含む受動式光パワースプリッタの１つ以上の中間層を実装することができる。一実施形態では、複数の層は、パワースプリッタのカスケード層を含むことができる。

【0053】

一実施形態では、ハブ光トランシーバ４１０の各々、光パワースプリッタ４６０、及び複数のスポーク光トランシーバ４３０の各々は、ホットプラグ可能であってよい。例えば、前述のように、各デバイスは、ＱＳＦＰフォームファクタ内部に含まれ得る。一実施態様では、１つもしくは複数のハブ光トランシーバ及び１つもしくは複数の光パワースプリッタ（すなわち、１つもしくは複数の層またはカスケード層で構成されている）がラックアセンブリ内部に設置可能である。上述したように、スポーク光トランシーバの各々は、対応するトップオブラック型スイッチとして、対応するラックアセンブリに設置することができる。

【0054】

一実施形態では、制御システムは、複数のスポークトランシーバの複数のコヒーレント受信機に結合され、制御システムは、対応する波長帯域を選択するために各スポークトランシーバのコヒーレント受信機を調整するように構成されている。例えば、制御システムは、ハブ光トランシーバ４１０内部に構成されたスイッチコントローラ２１５Ｃを含むことができる。スイッチコントローラ２１５Ｃは、制御経路４５０を介して、複数のスポーク光トランシーバ４３０の各々に通信可能に結合することができる。このようにして、スイッチコントローラ２１５Ｃは、光データセンタスイッチングファブリック４００内部でハブ光トランシーバ４１０から送信されたフルスペクトルの波長からの帯域の波長を受信及び／または処理するために、スポーク光トランシーバの各々を調整することができる。いくつかの場合に、スイッチコントローラ２１５Ｃは、図２Ａに示されているような管理サーバ２１０内部に実装されてよく、管理サーバ２１０は、前述のように、ハブ光トランシーバ４１０内部に構成されていてよいか、またはハブ光トランシーバ４１０から離れて配置されていてよい。例えば、対応するスポーク光トランシーバでのコヒーレント受信機は、当該スポーク光トランシーバのための帯域幅を設定する波長の帯域を受信及び／または処理するように調整することができる。

【0055】

一実施形態では、光データセンタスイッチングファブリック４００は、スポーク光トランシーバに帯域幅を動的に割り当てることもできる。トラフィックの要件は時間と共に変化するため、光データセンタスイッチングファブリック４００は、必要に応じて容量を増大及び／または低減するように構成可能である。例えば、大規模なビジネスシステムに使用される光データセンタスイッチングファブリック４００は、業務時間中に大量に使用されることがあり、そのため、業務時間またはピーク時間中に選択されたラックアセンブリ及びその対応するホスト／サーバに割り当てられる帯域幅をより大きくすることができる。オフピーク時間または夜の時間の間、各ラックアセンブリに割り当てられる帯域幅は、より多くの負担がかかるまたはより少ない負担がかかる可能性がある動作を実行するラックアセンブリ間の帯域幅の動的割り当てを可能にするように動的に調整されてもよい。例えば、データのバックアップ、管理動作、機械学習アルゴリズムの実行、または他のオフピークアプリケーションの実行を目的として、様々なラックアセンブリの様々なサーバ／ネットワークセグメントに割り当て及び／または再配置されるように、帯域幅を調整することができる。さらに、要件が規定するのに応じて帯域幅を動的かつ自動的に割り当てることができるように、ソフトウェア定義ネットワーク（ＳＤＮ）を、帯域幅の割り当てを自動化するように構成することができる。

【0056】

いくつかの実施形態では、増幅器は、送信信号の信号対雑音比を改善するために、ハブ光トランシーバ４１０と複数のスポーク光トランシーバ４３０との間に実装されてよいが、データセンタ内部で典型的に遭遇するデータの長さの経路を考慮すると、増幅は必要ないと予想される。つまり、増幅器は、スポークトランシーバとパワースプリッタ４６０との間に結合可能であり、この増幅器は、スポークトランシーバにより受信された複製されたスペクトルの波長のパワーを増幅するように構成されている。また、増幅器は、ハブ光トランシーバ４１０とパワースプリッタ４６０との間に結合されてもよく、増幅器は、パワースプリッタ４６０によって受信されたフルスペクトルの波長のパワーを増幅するように構成されている。

【0057】

図４Ｂは、本開示の一実施形態による、ポイント・ツー・マルチポイント光学系で構成された図４Ａにおいて導入された光データセンタスイッチングファブリック４００を示す。図４Ａ及び図４Ｂに示されているスイッチングファブリック４００は、同一に構成されている。すなわち、光データセンタスイッチングファブリック４００は、１つまたは複数の受動式光デバイスを含む１つまたは複数の中間層を介して、ハブ光トランシーバ４１０を複数のスポーク光トランシーバ４３０（例えばリーフスイッチ）に直接通信可能に結合するために、ポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。

【0058】

より詳細には、図４Ｂに示されている光データセンタスイッチングファブリック４００は、構成要素間の接続を示している。図示されているように、ハブ光トランシーバ４１０と光パワースプリッタ４６０との間の接続、ならびにパワースプリッタ４６０と複数のスポーク光トランシーバ４３０の各々との間の接続は、単一または二重光ファイバ配線であってよい光ファイバ配線によって実装することができる。単一光ファイバケーブル配線では、信号は１つの方向（すなわち上流または下流）に流れる。二重光ファイバ配線では、信号は双方向に（すなわち、上流及び下流に）流れることができる。

【0059】

一実施形態では、ハブ光トランシーバ４１０と光パワースプリッタ４６０との間の接続は、単一光ファイバ配線であり、したがって、上流のデータトラフィック及び下流のデータトラフィックに別々の配線が必要である。別の実施形態では、ハブ光トランシーバ４１０と光パワースプリッタ４６０との間の接続は、上流及び下流のデータトラフィックの両方を処理するための二重光ファイバ配線である。

【0060】

一実施形態では、パワースプリッタ４６０と対応するスポーク光トランシーバとの間の接続は、単一光ファイバ配線であり、したがって、上流のデータトラフィック及び下流のデータトラフィックに別々の配線が必要である。別の実施形態では、パワースプリッタ４６０と対応するスポーク光トランシーバとの間の接続は、上流及び下流のデータトラフィックの両方を処理するための二重光ファイバ配線である。

【0061】

図５Ａ～図５Ｂは、データセンタ環境における光分割の例を示す。データセンタの目的、容量、及びラックアセンブリあたりの帯域幅の提供におけるばらつきに応じて、様々な実施形態で、複数の物理的な光ファイバインフラストラクチャトポロジを使用することができる。説明のためのみで、図５Ａ～図５Ｂにはいくつかの例が示されているが、トポロジはこれらの例に限定されないことが理解される。どのようなトポロジが実装されても、本開示の実施形態の光データセンタスイッチングファブリックのためのトポロジによって、最小限の光ファイバ数で最大の柔軟性が可能となり、このことは、データセンタ内部の同じラックアセンブリ数に対する従来式のスイッチングファブリック設計（例えば中間スイッチング層（複数可）を使用）と比較して、使用されるファイバが大幅に削減され、また能動式スイッチングインフラストラクチャが削減されることを意味する（すなわち、中間層（複数可）の能動式スイッチの数と比較して、使用される受動式光デバイスが少ない）。

【0062】

特に、図５Ａは、本開示の一実施形態による、単一のパワースプリッタ層を含むデータセンタの光スイッチングファブリック５００Ａを示す。光データセンタスイッチングファブリック５００Ａは、スーパースパインを複数のラックアセンブリ５３０に配置された複数のスポーク光トランシーバ５５０に直接通信可能に接続するようにポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。図示されているように、光スイッチングファブリック５００Ａは、ハブ光トランシーバ、パワースプリッタ層、及び複数のスポーク光トランシーバ５５０を含む。

【0063】

特に、光スイッチングファブリック５００Ａは、データ配信に対して総帯域幅を配信するスペクトルの波長（例えば、フルスペクトルの波長）４２０を受信するように構成されるスーパースパインスイッチングデバイス（例えば、スイッチ、ハブ光トランシーバなど）を含み、それにおいてフルスペクトルの波長４２０は総パワーを有する。スーパースパインスイッチングデバイスは、受動式光学デバイスも含むスーパースパインラックアセンブリ５０１Ａ内部に構成され得る。

【0064】

加えて、光スイッチングファブリック５００Ａは、ラックアセンブリ５０１Ａ（例えば、ハブ光トランシーバ）においてスーパースパインに結合されるパワー分割層を含む。パワー分割層は、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されており、各複製されたスペクトルの波長は、スーパースパイン５０１Ａから受信された総パワーの一部である対応するパワーを有する。一実施形態では、パワー分割層は、１つ以上のカスケード層において構成された複数のパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは、受動式デバイスとして動作し、低減されたパワーで受信されるスペクトルの波長を複製するように構成されている。パワー分割層はまた、ラックアセンブリ５０１Ａ内部に含まれ得る。

【0065】

図５Ａに示されるように、パワー分割層は、１つの層を含み、より具体的には、１対１６（１＊１６）のパワースプリッタとして構成された１つのパワースプリッタ４６０Ａを含む。すなわち、フルスペクトルの波長は、１６の複製されたスペクトルの波長に分割される。上述したように、複製されたスペクトルの波長の各々は、スーパースパインスイッチングデバイスから受信される総パワーの一部である対応するパワーを有する。一実施形態では、複製されたスペクトルの波長に関連する一部は、均一に分布される。別の実施形態では、複製されたスペクトルの波長に関連する一部は、不均一に分布される。

【0066】

図示のように、パワースプリッタ４６０は、複数の出力部（例えばチャネル）５４０Ａ～５４０Ｐ、例えば１６チャネルを有する。各出力部は、対応する複製のスペクトルの波長を有する。出力部は、複数のラックアセンブリ５３０の複数のトップオブラック型スイッチ５５０に結合されている。例えば、パワースプリッタ４６０Ａからのチャネル５４０Ａの出力部は、ラックアセンブリ５３０Ａのトップオブラック型スイッチ５５０Ａに結合されており、チャネル５４０Ｂは、ラックアセンブリ５３０Ｂのトップオブラック型スイッチ５５０Ｂに結合されており、チャネル５４０Ｃは、ラックアセンブリ５３０Ｃのトップオブラック型スイッチ５５０Ｃに結合されており、チャネル５４０Ｄは、ラックアセンブリ５３０Ｄのトップオブラック型スイッチ５５０Ｄに結合されており、チャネル５４０Ｅは、ラックアセンブリ５３０Ｅのトップオブラック型スイッチ５５０Ｅに結合されており、チャネル５４０Ｆは、ラックアセンブリ５３０Ｆのトップオブラック型スイッチ５５０Ｆに結合されており、チャネル５４０Ｇは、ラックアセンブリ５３０Ｇのトップオブラック型スイッチ５５０Ｇに結合されており、チャネル５４０Ｈは、ラックアセンブリ５３０Ｈのトップオブラック型スイッチ５５０Ｈに結合されており、チャネル５４０Ｉは、ラックアセンブリ５３０Ｉのトップオブラック型スイッチ５５０Ｉに結合されており、チャネル５４０Ｊは、ラックアセンブリ５３０Ｊのトップオブラック型スイッチ５５０Ｊに結合されており、チャネル５４０Ｋは、ラックアセンブリ５３０Ｋのトップオブラック型スイッチ５５０Ｋに結合されており、チャネル５４０Ｌは、ラックアセンブリ５３０Ｌのトップオブラック型スイッチ５５０Ｌに結合されており、チャネル５４０Ｍは、ラックアセンブリ５３０Ｍのトップオブラック型スイッチ５５０Ｍに結合されており、チャネル５４０Ｏは、ラックアセンブリ５３０Ｏのトップオブラック型スイッチ５５０Ｏに結合されており、チャネル５４０Ｐは、ラックアセンブリ５３０Ｐのトップオブラック型スイッチ５５０Ｐに結合されている。このようにして、１つのスーパースパインスイッチポートを１６個のリーフスイッチまたはトップオブラック型スイッチに接続することができる。パワー分割層の実装される個数に応じて、１つのスイッチポートを任意の個数のトップオブラック型スイッチに接続することができる。

【0067】

特に、光データセンタスイッチングファブリック５００Ａは、パワー分割層に結合された複数のスポークトランシーバ（例えば、トップオブラック型スイッチ）を含む。複数のスポークトランシーバの各々は、複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを受信するように構成されており、各スポークトランシーバは、各スポークトランシーバのために帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である。図５Ａに示されるように、複数のトップオブラック型スイッチ５３０が、パワー分割層またはパワースプリッタ４６０Ａに結合されている。前述したように、各トップオブラック型スイッチは、複製されたスペクトルの波長を受信し、対応するトップオブラック型スイッチの帯域幅を設定する波長の帯域を選択するようにさらに調整することができる。これは、複製されたスペクトルの波長を、対応するトップオブラック型スイッチの帯域幅を規定する選択可能な波長帯域に分割するように構成されている、各トップオブラック型スイッチでの対応するコヒーレント光受信機を使用して達成される。

【0068】

前述したように、制御システムは、複数のトップオブラック型スイッチ５３０のコヒーレント受信機に結合されており、この制御システムは、対応する波長帯域を選択するように各トップオブラック型スイッチを調整するように構成されている。制御システムは図５Ａに示されていないが、制御システムは、フルスペクトルの波長４２０から対応する帯域の波長を受信するようにトップオブラック型スイッチの各々を調整するために、各コヒーレント受信機に通信可能に結合されているスイッチコントローラを含むことができる。

【0069】

図５Ｂは、本開示の一実施形態による、複数のカスケードのスプリッタ層を含むデータセンタの光スイッチングファブリック５００Ｂを示す。光データセンタスイッチングファブリック５００Ｂは、スーパースパインを複数のラックアセンブリ５３０に配置された複数のスポーク光トランシーバ５６０に直接通信可能に接続するようにポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。図示されているように、光スイッチングファブリック５００Ｂは、ハブ光トランシーバ、カスケード式パワー分割層、及び複数のスポーク光トランシーバ５５０を含む。

【0070】

特に、光スイッチングファブリック５００Ｂは、データ配信に対して総帯域幅を配信するスペクトルの波長（例えば、フルスペクトルの波長）４２０を受信するように構成されるスーパースパインスイッチングデバイス（例えば、スイッチ、ハブ光トランシーバなど）を含み、それにおいてフルスペクトルの波長４２０は総パワーを有する。スーパースパインスイッチングデバイスは、カスケード式パワー分割層における受動式光学デバイスも含むスーパースパインラックアセンブリ５０１Ｂ内部で構成され得る。

【0071】

特に、光スイッチングファブリック５００Ａは、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されたカスケード式パワー分割層を含み、各複製されたスペクトルの波長は、ラックアセンブリ５０１Ｂのスーパースパインから受信された総パワーの一部である対応するパワーを有する。一実施形態では、カスケード式パワー分割層は、１つ以上のカスケード層において構成された複数のパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは、受動式デバイスとして動作し、低減されたパワーで受信されるスペクトルの波長を複製するように構成されている。カスケード式パワー分割層はまた、ラックアセンブリ５０１Ｂ内部に含まれ得る。

【0072】

図示のように、カスケード式パワー分割層は、１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成された１つのパワースプリッタ４６０Ｂを含む第１の層を含む。すなわち、フルスペクトルの波長は、４の複製されたスペクトルの波長に分割される。例えば、パワースプリッタ４６０は、チャネル５６０にわたる出力として複製されたスペクトルの波長を提供し、チャネル５６１にわたる別の出力として複製されたスペクトルの波長を提供し、チャネル５６２にわたる別の出力として複製されたスペクトルの波長を提供し、チャネル５６３にわたる別の出力として複製されたスペクトルの波長を提供する。上述したように、複製されたスペクトルの波長の各々は、スーパースパインスイッチングデバイスから受信される総パワーの一部である対応するパワーを有するパワースプリッタ４６０Ｂからの出力として提供される。一実施形態では、複製されたスペクトルの波長に関連する一部は、均一に分布される。別の実施形態では、複製されたスペクトルの波長に関連する一部は、不均一に分布される。

【0073】

特に、光データセンタスイッチングファブリック５００Ｂは、カスケード式パワー分割層に結合された複数のスポークトランシーバ（例えば、トップオブラック型スイッチ）を含む。複数のスポークトランシーバの各々は、複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを受信するように構成されており、各スポークトランシーバは、各スポークトランシーバのために帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である。図５Ｂに示されるように、複数のトップオブラック型スイッチ５３０は、カスケード式パワー分割層に結合されている。前述したように、各トップオブラック型スイッチは、複製されたスペクトルの波長を受信し、対応するトップオブラック型スイッチの帯域幅を設定する波長の帯域を選択するようにさらに調整することができる。これは、複製されたスペクトルの波長を、対応するトップオブラック型スイッチの帯域幅を規定する選択可能な波長帯域に分割するように構成されている、各トップオブラック型スイッチでの対応するコヒーレント光受信機を使用して達成される。

【0074】

図示のように、カスケード式パワー分割層は、複数のラックアセンブリ５３０における複数のトップオブラック型スイッチ５５０に結合されている。特に、パワースプリッタ４６０Ｂからの各出力は、対応するパワースプリッタを介して、対応するトップオブラック型スイッチに結合されている。例えば、チャネル５６０を介した出力は、１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成されたパワースプリッタ４６０Ｃに結合されており、チャネル５６１を介した出力は、１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成されたパワースプリッタ４６０Ｄに結合されており、チャネル５６２を介した出力は、１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成されたパワースプリッタ４６０Ｅに結合されており、チャネル５６３を介した出力は、１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成されたパワースプリッタ４６０Ｆに結合されている。出力の各々は、複製されたスペクトルの波長を提供する。

【0075】

さらに、パワースプリッタ４６０Ｃ、４６０Ｄ、４６０Ｅ、及び４６０Ｆの各々は、対応するラックアセンブリの複数のトップオブラック型スイッチに結合されている。図示したように、パワースプリッタ４６０Ｃ、４６０Ｄ、４６０Ｅ、及び４６０Ｆは、対応するラックアセンブリに設置されてもよいが、パワースプリッタは、別のラックアセンブリなどの他のどこかに配置されてもよい。特に、パワースプリッタ４６０Ｃは、チャネル５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ及び５６０Ｄを介して４つの出力を提供する。各チャネルは、さらに、対応するトップオブラック型スイッチに通信可能に接続されている。例えば、パワースプリッタ４６０Ｃから、チャネル５６０Ａは、ラックアセンブリ５３０Ａのトップオブラック型スイッチ５５０Ａに結合されており、チャネル５６０Ｂは、ラックアセンブリ５３０Ｂのトップオブラック型スイッチ５５０Ｂに結合されており、チャネル５６０Ｃは、ラックアセンブリ５３０Ｃのトップオブラック型スイッチ５５０Ｃに結合されており、チャネル５６０Ｄは、ラックアセンブリ５３０Ｄのトップオブラック型スイッチ５５０Ｄに結合されている。また、パワースプリッタ４６０Ｄから、チャネル５６１Ａは、ラックアセンブリ５３０Ｅのトップオブラック型スイッチ５５０Ｅに結合されており、チャネル５６１Ｂは、ラックアセンブリ５３０Ｆのトップオブラック型スイッチ５５０Ｆに結合されており、チャネル５６１Ｃは、ラックアセンブリ５３０Ｇのトップオブラック型スイッチ５５０Ｇに結合されており、チャネル５６１Ｄは、ラックアセンブリ５３０Ｈのトップオブラック型スイッチ５５０Ｈに結合されている。また、パワースプリッタ４６０Ｅから、チャネル５６２Ａは、ラックアセンブリ５３０Ｉのトップオブラック型スイッチ５５０Ｉに結合されており、チャネル５６２Ｂは、ラックアセンブリ５３０Ｊのトップオブラック型スイッチ５５０Ｊに結合されており、チャネル５６２Ｃは、ラックアセンブリ５３０Ｋのトップオブラック型スイッチ５５０Ｋに結合されており、チャネル５６２Ｄは、ラックアセンブリ５３０Ｌのトップオブラック型スイッチ５５０Ｌに結合されている。また、パワースプリッタ４６０Ｆから、チャネル５６３Ａは、ラックアセンブリ５３０Ｍのトップオブラック型スイッチ５５０Ｍに結合されており、チャネル５６３Ｂは、ラックアセンブリ５３０Ｎのトップオブラック型スイッチ５５０Ｎに結合されており、チャネル５６３Ｃは、ラックアセンブリ５３０Ｏのトップオブラック型スイッチ５５０Ｏに結合されており、チャネル５６３Ｄは、ラックアセンブリ５３０Ｐのトップオブラック型スイッチ５５０Ｐに結合されている。

【0076】

前述したように、制御システムは、複数のトップオブラック型スイッチ５３０のコヒーレント受信機に結合されており、この制御システムは、対応する波長帯域を選択するように各トップオブラック型スイッチを調整するように構成されている。制御システムは図５Ｂに示されていないが、制御システムは、フルスペクトルの波長４２０から対応する帯域の波長を受信するようにトップオブラック型スイッチの各々を調整するために、各コヒーレント受信機に通信可能に結合されているスイッチコントローラを含むことができる。

【0077】

図６Ａは、本開示の一実施形態による、スーパースパインスイッチング層６１０に接続された３つのカスケードパワースプリッタ層にわたる１×４（１＊４）スプリッタの使用を含む、データセンタのスイッチングファブリック６００Ａを示す図である。特に、光データセンタスイッチングファブリック６００Ａは、１つまたは複数の受動式光デバイスを含む１つまたは複数の中間層を介して、スーパースパインスイッチング層（例えば、ハブ光トランシーバ）を複数のスポーク光トランシーバ（例えば、リーフスイッチ、トップオブラック型スイッチ）に直接通信可能に結合するために、ポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。

【0078】

図示のように、光データセンタスイッチングファブリック６００Ａは、データセンタを介して処理されるフルスペクトルの波長とも称されるスペクトルの波長を受信するように構成されたスーパースパインスイッチング層６１０を含む。フルスペクトルの波長は、光データセンタスイッチングファブリック６００Ａ内部でのデータ配信のために総帯域幅を配信する。純粋に説明のため、フルスペクトルは、選択可能なデータレートで、毎秒４００ギガビット（例えば、４００Ｇ）または毎秒８００ギガビット（８００Ｇ）の集合体で伝送され得る。前述したように、光データセンタスイッチングファブリック４００の光デバイスは、さらに、種々の多重化技術を使用する２５Ｇの倍数の波長などのサブキャリアに区分され得る。例えば、フルスペクトルの波長を、３２の異なる２５Ｇ波長または波長帯域に分割することができる。

【0079】

光スイッチングファブリック６００Ａは、スーパースパインスイッチング層６１０に結合された３つのカスケード式パワースプリッタ層を含む。例えば、カスケード式パワースプリッタ層及びスーパースパインスイッチング層を、データセンタの１つのラックアセンブリ内部に配置することができる。３つのカスケード式スプリッタ層は、第１のカスケードステージのパワースプリッタ、第２のカスケードステージのパワースプリッタ、及び第３のカスケードステージのパワースプリッタを含む。３つのカスケード式パワー分割層は、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されており、各複製されたスペクトルの波長は、スーパースパインスイッチング層６１０から受信された総パワーの一部である対応するパワーを有する。一実施形態では、カスケード式パワースプリッタ層は、１つ以上のカスケード層において構成された複数のパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは受動式デバイスとして動作し、低減されたパワーで受信されるスペクトルの波長を複製するように構成されている。

【0080】

特に、第１のカスケードステージは、チャネルを介して４つの出力を提供する単一の１×４（１＊４）のパワースプリッタ４６０Ｇを含んでいる。出力の各々は、スーパースパインスイッチング層６１０によって提供されるフルスペクトルの波長に対する総パワーの一部であるパワーを有する、複製されたスペクトルの波長を提供する。

【0081】

第２のカスケードステージは４つのパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは、１×４（１＊４）のパワースプリッタであり、各パワースプリッタは、第１のカスケードステージにおけるパワースプリッタ４６０Ｇに結合されている。例えば、パワースプリッタ４６０Ｈは、第１のカスケードステージにおけるパワースプリッタ４６０Ｇから、チャネルを介して、複製されたスペクトルの波長を受信し、チャネルを介して、４つの追加の出力を提供し、各々は、複製されたスペクトルの波長を提供する。また、パワースプリッタ４６０Ｉは、第１のカスケードステージにおけるパワースプリッタ４６０Ｇからチャネルを介して複製されたスペクトルの波長を受信し、チャネルを介して４つの追加の出力を提供し、各出力は、複製されたスペクトルの波長を提供する。また、パワースプリッタ４６０Ｊは、第１のカスケードステージにおけるパワースプリッタ４６０Ｇからチャネルを介して複製されたスペクトルの波長を受信し、チャネルを介して４つの追加の出力を提供し、各出力は、複製されたスペクトルの波長を提供する。さらに、パワースプリッタ４６０Ｋは、第１のカスケードステージにおけるパワースプリッタ４６０Ｇからチャネルを介して複製されたスペクトルの波長を受信し、チャネルを介して４つの追加の出力を提供し、各出力は、複製されたスペクトルの波長を提供する。

【0082】

第３のカスケードステージは、１６個のパワースプリッタ４６０Ｌ、４６０Ｍ、４６０Ｎ、４６０Ｏ、・・・、４６０Ｘを含む。各パワースプリッタも同様に構成されており、各パワースプリッタは、第３のカスケードステージのパワースプリッタのうちの１つからの出力部に結合されている。代表的な例として、第２のカスケードステージからのパワースプリッタ４６０Ｈは、パワースプリッタ４６０Ｌ、４６０Ｍ、４６０Ｎ、及び４６０Ｏに結合された４つの出力部を提供する。例えば、パワースプリッタ４６０Ｌ～４６０Ｏのそれぞれは、対応するチャネルを介して、パワースプリッタ４６０Ｈから、対応する複製されたスペクトルの波長を受信する。

【0083】

３つのカスケード式パワースプリッタ層は、複数のスポーク光トランシーバ、例えば複数のラックアセンブリのトップオブラック型スイッチに結合されている。複数のスポークトランシーバのそれぞれは、対応する複製されたスペクトルの波長を受け取るように構成されており、各スポークトランシーバは、上述したように、フルスペクトルの波長を提供するスーパースパインスイッチング層６１０によって出力される総パワーから、フルスペクトルの波長を、ただし低減されたパワーで受信する。そのようにして、各スポークトランシーバは、複製されたスペクトルの波長（例えばフルスペクトルの波長）を、対応する光コヒーレント受信機を用いて選択可能な帯域の波長に分割するように構成されている。つまり、各スポークトランシーバは、対応するスポークトランシーバの帯域幅を定める選択可能な波長の帯域を受信するように動的に調整することができる。

【0084】

図６Ｂは、本開示の一実施形態による、複数のカスケード式パワースプリッタ層を含む、図６Ａの光データセンタスイッチングファブリック６００Ａを実装する物理データセンタレイアウトを示す図である。光データセンタスイッチングファブリック６００Ｂは、スーパースパインスイッチング層を複数のラックアセンブリ５３０に配置された複数のスポーク光トランシーバ５５０に直接通信可能に接続するようにポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。図示のように、光スイッチングファブリック６００Ｂは、スーパースパインスイッチング層６９０（例えば、スパインスイッチ、ハブ光トランシーバなど）、カスケード式パワー分割層、及び複数のスポーク光トランシーバ５５０を含む。

【0085】

スーパースパインスイッチング層（例えば、スイッチ、ハブ光トランシーバなど）は、データ配信に対して総帯域幅を配信するスペクトルの波長（例えば、フルスペクトルの波長）を受信するように構成され、フルスペクトルの波長は総パワーを有する。

【0086】

光スイッチングファブリック６００Ｂは、複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成されているカスケード式パワー分割層を含み、各複製されたスペクトルの波長は、スーパースパインスイッチング層から受信された総パワーの一部である対応するパワーを有する。一実施形態では、カスケード式パワー分割層は、１つ以上のカスケード層において構成された複数のパワースプリッタを含み、各パワースプリッタは、受動式デバイスとして動作し、低減されたパワーで受信されるスペクトルの波長を複製するように構成されている。

【0087】

第１のカスケードステージ６３１は、１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成された１つのパワースプリッタ４６０Ｐを含む。すなわち、フルスペクトルの波長は、４の複製されたスペクトルの波長に分割される。例えば、パワースプリッタ４６０Ｐは、４つのチャネルにわたる出力部として提供され、各チャネルは複製されたスペクトルの波長を有する。上述したように、複製されたスペクトルの波長の各々は、スーパースパインスイッチング層から受信される総パワーの一部である対応するパワーを有するパワースプリッタ４６０Ｐからの出力として提供される。

【0088】

パワースプリッタの第２のカスケードステージ６３２は、４つのパワースプリッタを含み、各々は１対４の（１＊４）パワースプリッタとして構成されている。例えば、第２のカスケードステージ６３２は、パワースプリッタ４６０Ｒ、４６０Ｓ、４６０Ｔ、及び４６０Ｕを含んでおり、各々は、第１のカスケードステージ６３１においてパワースプリッタ４６０Ｐに結合されている。各パワースプリッタは、ラックアセンブリの対応する列においてトップオブラック型スイッチに結合されている。

【0089】

例えば、パワースプリッタ４６０Ｒは、対応するチャネルを介してパワースプリッタ４６０Ｐからスペクトルの波長を受信し、さらに、ひと際少ないパワーの付加的なスペクトルの波長を、ラックアセンブリ５５１の第１列におけるトップオブラック型スイッチ５５０Ａ、５５０Ｂ、５５０Ｃ、及び５５０Ｄの各々に４つの対応するチャネルを介して提供する。また、パワースプリッタ４６０Ｓは、対応するチャネルを介してパワースプリッタ４６０Ｐからスペクトルの波長を受信し、さらに、ひと際少ないパワーの付加的なスペクトルの波長を、ラックアセンブリ５５２の第２列におけるトップオブラック型スイッチ５５０Ｅ、５５０Ｆ、５５０Ｇ、及び５５０Ｈの各々に４つの対応するチャネルを介して提供する。また、パワースプリッタ４６０Ｔは、対応するチャネルを介してパワースプリッタ４６０Ｐからスペクトルの波長を受信し、さらに、ひと際少ないパワーの付加的なスペクトルの波長を、ラックアセンブリ５５３の第３列におけるトップオブラック型スイッチ５５０Ｉ、５５０Ｊ、５５０Ｋ、及び５５０Ｌの各々に４つの対応するチャネルを介して提供する。さらに、パワースプリッタ４６０Ｕは、対応するチャネルを介してパワースプリッタ４６０Ｐからスペクトルの波長を受信し、さらに、ひと際少ないパワーの付加的なスペクトルの波長を、ラックアセンブリ５５４の第４列におけるトップオブラック型スイッチ５５０Ｍ、５５０Ｎ、５５０Ｏ、及び５５０Ｐの各々に４つの対応するチャネルを介して提供する。

【0090】

前述のように、複数のスポークトランシーバ５３０（例えば、トップオブラック型スイッチ）の各々は、複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを受信するように構成されており、各スポークトランシーバは、各スポークトランシーバのために帯域幅を設定する波長の帯域を選択するように調整可能である。図６Ｂに示されるように、複数のトップオブラック型スイッチ５３０は、カスケード式パワー分割層に結合されている。前述したように、各トップオブラック型スイッチは、複製されたスペクトルの波長を受信し、対応するトップオブラック型スイッチの帯域幅を設定する波長の帯域を選択するようにさらに調整することができる。これは、複製されたスペクトルの波長を、対応するトップオブラック型スイッチの帯域幅を規定する選択可能な波長の帯域に分割するように構成されている、各トップオブラック型スイッチでの対応するコヒーレント光受信機を使用して達成される。

【0091】

図６Ｂに示されているように、光データセンタスイッチングファブリックは、反復可能なステップを使用して実装され得る。特に、各ラックアセンブリの物理的接続性は、同じままであり、例えば電力の接続、及び光データセンタスイッチングファブリックに接続するファイバケーブルがある。このようにして、提供される帯域幅は、それが光データセンタファブリックに追加されると、各ラックタイプに合わせて動的に調整することができる。これにより、必要な光接続の数が低減され、データセンタアーキテクチャがシンプルになり、また、物理的な提供及びケーブル配線プロセスが簡略的になる。

【0092】

一実施形態では、１つ以上のパワースプリッタの第１のカスケードステージ６３１及び第２のカスケードステージ６３２が、オーバーヘッドまたはアンデフロアのケーブルトレイ６２０内部に配置され得る。２つのカスケードステージ６３１及び６３２を、ラックアセンブリ５５１～５５４の各列のトップオブラック型スイッチに接続する光ファイバケーブルは、ケーブルトレイ６２０を通って経由されてもよい。特に、１つの一貫したファイバケーブルドロップが、設置時に、ラックアセンブリ５５１～５５４の列における各ラックアセンブリのために提供され得る。前述したように、各ラックアセンブリの制御は、対応する各ラックアセンブリで受信される帯域幅の動的調整を提供するので、各ラックアセンブリは、任意の時点で選択可能な帯域幅を受信するように動的に構成することができる。

【0093】

図７は、本開示の一実施形態による、ホスト／サーバラック層においてスイッチングを実行するように構成されたデータセンタのスイッチングファブリックを示す図である。光データセンタスイッチングファブリックは、スーパースパインスイッチング層を複数のラックアセンブリに配置された複数のスポーク光トランシーバに直接通信可能に接続するようにポイント・ツー・マルチポイント光学系を使用する。特に、データ配信はラックアセンブリ７００に示されており、対応するラックアセンブリのトップオブラック型スイッチにコヒーレント受信機を提供する代わりに、コヒーレント受信機を、データをラックアセンブリに提供するスイッチングファブリックから、１つ以上のラックアセンブリ内部でトラフィックを生成するホスト／サーバへ、さらに分配スタックを下って移動させることができる。帯域幅の要件が大きくなり、短い待ち時間の経路がより重要になると、ネットワークのエンドポイント間のステップ数を減少させることで、エンドポイント（例えば、ホスト及び／またはサーバ）に対してより高い帯域幅を提供することができる。

【0094】

例えば、上述したように、トップオブラック型スイッチ５５０’（例えばスポーク光トランシーバ）は、コヒーレント受信機によって光学的に構成可能である。しかしながら、以下でさらに説明するように、コヒーレント受信機によって実行される動作を、ラックアセンブリの各計算ノードに、さらにプッシュすることができる。

【0095】

特に、トップオブラック型スイッチ５５０’は、パワースプリッタから、複製されたスペクトルの波長を受信するように、構成することができる。上述したように、ハブ光トランシーバは、データ配信のための総帯域幅を配信するスペクトルの波長（例えば、フルスペクトルの波長）を受信するように構成されており、フルスペクトルの波長は、総パワーを有している。カスケード式パワー分割層は、各々が対応する複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された１つ以上のパワースプリッタを含み、各々の複製されたスペクトルの波長は、ハブ光トランシーバによって提供されるフルスペクトルの波長に関連付けられた総パワーの一部である対応するパワーを有する。例えば、パワースプリッタは、スペクトルの波長を複製し、複数の複製されたスペクトルの波長を提供するように構成され得る。

【0096】

図示のように、トップオブラック型スイッチ５５０’は、ポート０を介して、１×８（１＊８）のパワースプリッタとして構成可能な別のパワースプリッタ４６０Ｘに出力部を提供することができる。パワースプリッタ４６０Ｘは、出力として、対応するチャネル７１１Ａ、７１１Ｂ、・・・、７１１Ｈを介して、セット７０１の８つのサーバ及び／または計算ノード（例えばサーバ０からサーバ７）のそれぞれに、対応する複製されたスペクトルの波長を提供する。また、トップオブラック型スイッチ５５０’は、出力を、ポート１を介して、１×８（１＊８）のパワースプリッタとして構成可能な別のパワースプリッタ４６０Ｙに提供し得る。パワースプリッタ４６０Ｙは、出力として、対応するチャネル７１２Ａ、７１２Ｂ、・・・、７１２Ｈを介して、セット７０２の８つのサーバ（例えばサーバ０からサーバ７）のそれぞれに、対応する複製されたスペクトルの波長を提供する。また、トップオブラック型スイッチ５５０’は、出力を、ポート２を介して、１×８（１＊８）のパワースプリッタとして構成可能な別のパワースプリッタ４６０Ｚに提供し得る。パワースプリッタ４６０Ｚは、対応するチャネル７１３Ａ、７１３Ｂ、・・・、７１３Ｈを介して、セット７０３の８つのサーバ（例えば、サーバ０～サーバ７）のそれぞれに、対応する複製されたスペクトルの波長を、出力として提供する。トップオブラック型スイッチ５５０’のポート３～７は、同様に、対応する複製されたスペクトルの波長の出力を８つのサーバ（図示せず）の付加的なセットに提供するように構成され得る。

【0097】

さらに、各サーバは、対応するコヒーレントトランシーバによって構成され得る。このように、パワースプリッタに結合されたサーバのコヒーレントトランシーバは、複製されたスペクトルの波長を受信するように構成され得る。さらに、コヒーレント受信機は、コヒーレントトランシーバ、及び相応に、対応するサーバのために、帯域幅を設定する、複製されたスペクトルの波長から、対応する帯域の波長を選択するように調整可能である。すなわち、サーバのコヒーレント受信機は、複製されたスペクトルの波長を、対応するサーバのための帯域幅を規定する選択可能な波長の帯域に分割するように構成されている。

【0098】

したがって、本開示は、フルインターネットプロトコル（ＩＰ）のマルチステージスイッチングネットワークの利点を提供する光データセンタファブリック（ＯＤＣＦ）及び／またはトポロジについて記載しており、さらに、フレキシブル光学技術を使用して提供されるデータセンタのエッジとリーフノードとの間の高速経路を提供する。

【0099】

本明細書で定義される様々な実施形態は、本明細書で開示される様々な特徴を使用する特定の実装形態に組み合わされてもよい、または組み立てられ得ることを、理解されたい。したがって、提供される例は、可能な例の一部にすぎず、様々な要素を組み合わせることでより多くの実装形態を規定することが可能な様々な実装形態に制限を加えるものではない。ある例では、ある実装形態は、開示されたまたは同等の実装形態の趣旨から逸脱することなく、より少ない要素を含んでもよい。

【0100】

本開示の実施形態は、ハンドヘルドデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラマブル民生用エレクトロニクス、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む種々のコンピュータシステム構成によって実施してもよい。本開示の実施形態はまた、有線ベースネットワークまたは無線ネットワークを介してリンクされる遠隔処理デバイスによりタスクが行われる分散コンピューティング環境においても、実施することができる。

【0101】

前述の実施形態を念頭において、当然のことながら、本開示の実施形態は、コンピュータシステムに記憶されたデータを伴う種々のコンピュータ実装動作を用いることができる。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。本開示の実施形態の一部を形成する、本明細書で説明される動作のうちのいずれも、有用な機械動作である。また本開示の実施形態は、これらの動作を行うためのデバイスまたは装置に関する。装置は必要な目的に対して特別に構成することもできるし、または装置を、コンピュータに記憶されたコンピュータプログラムによって選択的に作動または構成される汎用コンピュータとすることもできる。詳細には、本明細書の教示にしたがって書かれたコンピュータプログラムと共に様々な汎用マシンを使用することができる。または、必要な動作を実行するためにさらに特化した装置を構築するほうがより好都合な場合もある。

【0102】

また本開示を、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして具体化することができる。コンピュータ可読媒体は、データを記憶することができる任意のデータ記憶装置とすることができる。データはその後にコンピュータシステムによって読み取ることができる。コンピュータ可読媒体の例は、ハードドライブ、ネットクワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、磁気テープ、並びに他の光学及び非光学データストレージデバイスを含む。コンピュータ可読媒体には、コンピュータ可読コードが分散方式で格納され実行されるように、ネットワーク接続されたコンピュータシステムにわたり分散されたコンピュータ可読有形媒体が含まれ得る。

【0103】

方法動作が特定の順序で説明されたが、他のハウスキーピング操作が動作の間に実行されてもよく、または動作が、わずかに異なる時刻に生じるように調整されてもよく、もしくはオーバーレイ動作の処理が所望の手法で実行される限り、処理に関連する様々な間隔で処理動作の発生を可能にするシステム内に分散されてもよいことが理解されるべきである。

【0104】

前述の開示は、理解を明確にするためにある程度詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更及び修正を実施できることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示としてみなされるべきであり、本開示の実施形態は、本明細書に提供される詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内及び均等物内で変更されてもよい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光通信システムであって、
スペクトルの波長から対応する帯域の波長を選択するよう複数のスポークトランシーバのそれぞれを調整するように構成されたコントローラを有し、前記スペクトルの波長は複数のサブキャリアを含み、前記複数のサブキャリアは、前記スペクトルの波長のうち、それぞれに対応してかつ固有の帯域の波長を含み、
前記複数のスポークトランシーバは、前記スペクトルの波長を受信する第１パワースプリッタに結合され、前記第１パワースプリッタは複数の複製されたスペクトルの波長を生成するように構成され、前記複数のスポークトランシーバのそれぞれは、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの対応する１つを第１パワーで受信するように構成され、
第１パワースプリットステージに配置された前記第１パワースプリッタは、第２パワースプリットステージに配置された第２パワースプリッタから、前記スペクトルの波長を第２パワーで受信し、前記第２パワーは前記第１パワーよりも大きい、光通信システム。

【請求項2】

前記コントローラは、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの前記対応する１つから前記対応する帯域の波長を選択するように、前記複数のスポークトランシーバの各々を調整するよう構成される、
請求項１に記載の光通信システム。

【請求項3】

前記複数のスポークトランシーバのそれぞれは、
前記コントローラに結合されたコヒーレント受信機を有し、
前記コヒーレント受信機は、前記コントローラにより、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの前記対応する１つから前記対応する帯域の波長を選択するように調整可能である、
請求項２に記載の光通信システム。

【請求項4】

スポークトランシーバによって受信された複製されたスペクトルの波長は、前記スペクトルの波長を前記第１パワースプリットステージ及び第２パワースプリットステージ内のパワースプリッタに提供するよう構成されたハブ光トランシーバから受信した、前記スペクトルの波長に対する総パワーの一部であるパワーを有する、
請求項１に記載の光通信システム。

【請求項5】

前記第１パワースプリッタは、前記第２パワースプリッタから受信した前記スペクトルの波長に対する前記第２パワーを、前記複数の複製されたスペクトルの波長内で均等にまたは不均等に分割する、
請求項１に記載の光通信システム。

【請求項6】

光通信システムであって、
スペクトルの波長を総パワーで受信するように構成されたハブ光トランシーバを有し、前記スペクトルの波長は複数のサブキャリアを含み、前記複数のサブキャリアのそれぞれは、前記スペクトルの波長のうち、それぞれに対応してかつ固有の帯域の波長を含み、
前記ハブ光トランシーバに光学的に結合され、前記スペクトルの波長を前記総パワーで受信するように構成されたパワースプリッタを有し、前記パワースプリッタは一つ以上の複製されたスペクトルの波長を低減されたパワーで生成するように構成され、
前記パワースプリッタに結合されて複数のサーバーにサービスするラックアセンブリ内に配備されたスポークトランシーバを有し、前記スポークトランシーバは、複製されたスペクトルの波長を、前記総パワーの一部であるパワーで受信するように構成され、
前記スポークトランシーバに結合された制御システムを有し、前記制御システムは、前記複製されたスペクトルの波長から波長の帯域を選択するように、前記スポークトランシーバを調整するよう構成される、
光通信システム。

【請求項7】

前記スポークトランシーバのネットワークインターフェース内にコヒーレント受信機を有し、
前記コヒーレント受信機は、前記制御システムに結合され、
前記コヒーレント受信機は、前記制御システムにより、前記複製されたスペクトルの波長から前記波長を選択するように調整可能である、
請求項６に記載の光通信システム。

【請求項8】

前記コヒーレント受信機はホットプラグ可能なデバイスである、
請求項７に記載の光通信システム。

【請求項9】

前記スポークトランシーバによって受信された前記複製されたスペクトルの波長は、前記ハブ光トランシーバから受信した、前記スペクトルの波長に対する前記総パワーの前記一部である前記パワーを有する、
請求項６に記載の光通信システム。

【請求項10】

前記スポークトランシーバと前記パワースプリッタとの間に結合されて、前記複製されたスペクトルの波長に対する前記パワーを生成するよう構成された増幅器をさらに有する、
請求項９に記載の光通信システム。

【請求項11】

前記ハブ光トランシーバおよび前記パワースプリッタおよび前記スポークトランシーバの１つ以上は、４つのスモールフォームファクタプラグ（ＱＳＦＰ）可能なデバイスである、
請求項６に記載の光通信システム。

【請求項12】

前記パワースプリッタおよび前記制御システムに結合された複数のスポークトランシーバを有し、前記複数のスポークトランシーバは複数のラックアセンブリ内に配備され、前記複数のラックアセンブリは対応する複数のサーバにサービスし、
前記複数のスポークトランシーバのそれぞれは、前記パワースプリッタで生成された前記一つ以上の複製されたスペクトルの波長から、対応する複製されたスペクトルの波長を受信するように構成され、
前記制御システムは、前記対応する複製されたスペクトルの波長から対応する帯域の波長を選択するように、前記複数のスポークトランシーバの各々を調整するよう構成される、
請求項６に記載の光通信システム。

【請求項13】

光通信システムであって、
スペクトルの波長を総パワーで受信するように構成されたハブ光トランシーバを有し、
前記スペクトルの波長は複数のサブキャリアを含み、前記複数のサブキャリアのそれぞれは、前記スペクトルの波長のうち、それぞれに対応してかつ固有の帯域の波長を含み、
前記ハブ光トランシーバに光学的に結合されて複数の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された複数のパワースプリッタを備えるパワー分割層を有し、
前記パワー分割層に結合された複数のスポークトランシーバを有し、前記複数のスポークトランシーバの各々は、前記複数の複製されたスペクトルの波長の対応する１つを、前記総パワーの一部である対応するパワーで受信するように構成されており、
前記複数のスポークトランシーバに結合された制御システムを有し、前記制御システムは、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの前記対応する１つから対応する帯域の波長を選択するように、前記複数のスポークトランシーバの各々を調整するよう構成される、
光通信システム。

【請求項14】

前記複数のパワースプリッタの各々は、低減されたパワーで受信されたスペクトルの波長を複製するように構成されている、
請求項１３に記載の光通信システム。

【請求項15】

前記パワー分割層は、一つ以上のカスケード層に構成されており、このカスケード層は、
前記ハブ光トランシーバに結合され、前記スペクトルの波長を複製し、複数の第１の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された第１パワースプリッタを有し、
前記第１パワースプリッタに結合され、前記複数の複製された第１スペクトルの波長を複製し、複数の第２の複製されたスペクトルの波長を出力するように構成された第１のパワースプリッタを有する、
請求項１３に記載の光通信システム。

【請求項16】

前記複数のスポークトランシーバのそれぞれは、
前記制御システムに結合されたネットワークインターフェース内にコヒーレント受信機を有し、
前記コヒーレント受信機は、前記制御システムにより、前記複数の複製されたスペクトルの波長のうちの前記対応する１つから前記対応する帯域の波長を選択するように調整可能である、
請求項１３に記載の光通信システム。

【請求項17】

前記コヒーレント受信機は、ホットプラグ可能なデバイスである、
請求項１６に記載の光通信システム。

【請求項18】

前記複数の複製されたスペクトルの波長のそれぞれは、前記ハブ光トランシーバから受信された前記スペクトルの波長に対する前記総パワーの前記一部である対応するパワーを有する、
請求項１３に記載の光通信システム。

【請求項19】

さらに、スポークトランシーバと前記パワー分割層のパワースプリッタとの間に結合されて、前記スポークトランシーバにより受信された複製されたスペクトルの波長に対するパワーを生成するよう構成された増幅器をさらに有する、
請求項１３に記載の光通信システム。

【請求項20】

前記ハブ光トランシーバおよび前記複数のパワースプリッタおよび前記複数のスポークトランシーバの１つ以上は、４つのスモールフォームファクタプラグ（ＱＳＦＰ）可能なデバイスである、
請求項１３に記載の光通信システム。