CN104244118B - 基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法 - Google Patents

Abstract

一种基于阵列波导光栅(AWG)的互连网络，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口；N₁个N₂×1的波长复用器，该N₂×1的波长复用器的输入端口与左侧节点N₂个端口相连；N₂个1×N₁的波长解复用器，该1×N₁的波长解复用器的输出端口与右侧节点N₁个端口相连；以及连接所述的N₂×1的波长复用器和1×N₁的波长解复用器的N₁×N₂的AWG，该N₁×N₂的AWG具有N₁个输入端口和N₂个输出端口，且与波长集合相关联，及该网络的模块化构建方法。本发明利用AWG的波分复用(WDM)特性降低数据中心网络的连线复杂度，利用光收发机的隔离功能实现波长的重用，使大规模互连网络的模块化成为可能，从而降低数据中心网络的维护成本和难度。

Description

基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法

技术领域

本发明涉及数据中心大规模互连技术领域，特别是涉及一种基于阵列波导光栅(AWG)的模块化互连网络、构建方法及运用。

背景技术

过去十年，全球信息化发展迅速，推动着数据中心往超大规模的方向发展。2012年亚马逊每个数据中心平均拥有的服务器已超过6万台，谷歌单个数据中心的服务器超过了5万台，微软公司正在打造一个包含30万台服务器的数据中心。目前的数据中心通常采用分层的树状拓扑组网，例如Fat Tree拓扑结构。这种树状拓扑优点是可以提供很大的双向带宽，但缺点是扩展性不好。正如论文“60GHz Data-Center Networking:less？”所指出的，数据中心网络的拓扑复杂度和连线数量随着数据中心规模的增加而急剧增加，甚至已经到了不可管理的地步。这不仅使得维护难度和成本大大增加，而且使得系统散热变得困难。

为了解决互连的问题，目前业界提出以下几种方案：

第一种是用无线互连取代有线互联。无线互联的方法存在信号容易干扰、互连带宽小、无线站点功耗高等问题，因此这种方案仅仅停留在学术讨论的层面，而无法走向实用化。

第二种方案是研发基于融合增强型以太网的统一架构，主要由思科和博科通讯提出。这种方法虽然可以将电缆的数量、主总线适配器/网络接口卡均减少，但在数据中心中装备融合网络适配器的成本巨大，而且现在还没有适合以太网光纤通道的主板。

第三种方法是采用结构化的布线方法。其思路是把数据中心的布线系统根据不同的设备分成主配线区和设备区。主配线区和设备区分别用主干光缆连接，而服务器、交换机和存储设备之间的连接通过主配线区和设备区的光缆配线架进行跳线连接。这种方法在一定程度上简化了线缆管理，改动部分跳线即可实现系统的移动和更改。但是这并没有减少系统连线的数量，没有从根本上降低连线交叉的复杂度，运维难度依然比较高。

因此，基于上述原因，目前需要针对数据中心网络连线复杂、难以管理的问题，提出一种基于AWG的模块化互连网络的设计方法。

发明内容

本发明的目的是针对数据中心网络连线复杂、难以管理的问题，提出一种基于AWG的模块化互连网络的设计方法以降低网络连线复杂度，使得网络易于维护和管理。

为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案如下：

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，其特点在于，还包括：

N₁个N₂×1的波长复用器，该每个N₂×1的波长复用器的输入端口分别与一个左侧节点N₂个端口相连；

N₂个1×N₁的波长解复用器，该每个1×N₁的波长解复用器的输出端口分别与一个右侧节点N₁个端口相连；以及

连接所述的N₂×1的波长复用器和1×N₁的波长解复用器的N₁×N₂的AWG，该N₁×N₂的AWG具有N₁个输入端口和N₂个输出端口，且与波长集合相关联。

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，其特点在于，还包括：

N₁n₂个r×1的波长复用器，n₂个该r×1的波长复用器的输入端口分别与一个左侧节点的N₂个端口相连，其中n₂＝N₂/r；

N₂n₁个1×r的波长解复用器，n₁个该1×r的波长解复用器的输出端口分别与一个右侧节点的N₁个端口相连，其中n₁＝N₁/r；以及

连接所述的r×1的波长复用器和1×r波长解复用器的n₁n₂个r×r的AWG，该r×r的AWG全部与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,r-1}关联。

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁＝KN₂，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，其特点在于，还包括：

N₁个N₂×1的波长复用器，该N₂×1的波长复用器的输入端口分别与一个左侧节点的N₂个端口相连；

KN₂个1×N₂的波长解复用器，K个该1×N₂的波长解复用器的输出端口分别与一个右侧节点的N₁个端口相连；以及

连接所述的N₂×1的波长复用器和1×N₂波长解复用器的K个N₂×N₂的AWG，该N₂×N₂的AWG全部与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,N₂-1}关联。

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，其特点在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、为每个左侧节点配备一个N₂×1的波长复用器，该波长复用器的输入端口与左侧节点N₂个端口相连；

步骤2、为每个右侧节点配备一个1×N₁的波长解复用器，该波长解复用器的输出端口与右侧节点N₁个端口相连；

步骤3、将左侧N₁个波长复用器和右侧N₂个波长解复用器之间通过N₁×N₂的AWG互连，该N₁×N₂的AWG具有N₁个输入端口和N₂个输出端口，且与波长集合相关联。

该方法还包括：

步骤4、将N₁×N₂的AWG替换成一个三级AWG网络S_A(n₁,r₁,m_A,n₂,r₂)，该AWG网络S_A的输入侧包含N₁＝r₁n₁个输入端口，每个输入端口为一个1×n₂的波长解复用器，输出侧包含N₂＝r₂n₂个输出端口，每一个输出端口为一个n₁×1的波长复用器，中间级包含m_A个r₁×r₂的AWG，其中r₁＝r₂＝r，n₁＝N₁/r，n₂＝N₂/r，m_A＝n₁n₂；

在所述的AWG网络S_A中，每个输入端口用D_A1(α_A,a_A)标识，其中α_A＝0,1…,r₁-1和a_A＝0,1…,n₁-1，每个输出端口用M_A1(β_A,b_A)标识，其中β_A＝0,1…,r₂-1和b_A＝0,1…,n₂-1，中间级的AWG用G_A1(a_A,b_A)标识；G_A1(a_A,b_A)的第α_A个输入端口与D_A1(α_A,a_A)的第b_A个输出口相连，G_A1(a_A,b_A)的第β_A个输出端口与M_A1(β_A,b_A)的第a_A个输入口相连，且G_A1(a_A,b_A)与波长子集相关联；

步骤5、将所述的N₂×1的波长复用器和1×n₂的波长解复用器替换成n₂个r×1的波长复用器，每个r×1的波长复用器用D_A2(α_A,a_A,b_A)标识；

将所述的1×N₁的波长解复用器和n₁×1的波长复用器替换成n₁个r×1的波长解复用器，每个r×1的波长解复用器用M_A2(β_A,b_A,a_A)标识；

将所述的r₁×r₂的AWG全部与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,r-1}关联，用G_A2(a_A,b_A)标识；

其中，D_A2(α_A,a_A,b_A)的输出端与G_A2(a_A,b_A)的第α_A个输入端口相连，M_A2(β_A,b_A,a_A)的输入端与G_A2(a_A,b_A)的第β_A个输出端口相连。

该方法还包括：

步骤4、当N₁＝KN₂时，将N₁×N₂的AWG替换成一个二级网络S_B(K,N₂,K,1,N₂)，该AWG网络S_B每个输入端口为一条链路，中间级包含K个N₂×N₂的AWG，每个输出端口为一个K×1的波长复用器；输入端口用D_B1(α_B,a_B)标识，其中α_B＝0,1…,K-1和a_B＝0,1…,N₂-1，输出端口用M_B1(γ_B)标识，其中γ_B＝0,1,…,N₂-1，每个中间级AWG用G_B1(α_B)标识，且中间级AWG与波长子集相关联；G_B1(α_B)的第a_B个输入端口即为D_B1(α_B,a_B)，G_B1(α_B)的第γ_B个输出端口与M_B1(γ_B)的第α_B个输入端口相连；

步骤5、将所述的N₁×1的波长复用器用D_B2(α_B,a_B)标识；

将所述的1×N₁的解复用器和K×1的复用器替换成K个N₂×1的波长解复用器，用M_B2(γ_B,α_B)标识；

将所述的N₂×N₂的AWG全部与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,N₂-1}关联，并用G_B2(α_B)标识；

其中，D_B2(α_B,a_B)与G_B2(α_B)第a_B个输入端口相连，M_B2(γ_B,α_B)与G_B2(α_B)第γ_B个输出端口相连。

该方法还包括：

步骤6、如果中间级AWG的尺寸依旧很大，则返回步骤4、将中间级的AWG替换成一个由三级AWG网络所构成的模块。

一种AWG在互连网络中的运用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)第一次利用r×r的AWG这种波长复用器件构成的网络替换N₁×N₂互连网络的N₁N₂条连线，最多可以把互连网络的交叉连线数量降低r倍，r越大降低倍数越多。

(2)实现了基于AWG互连网络的波长重用性，互连网络中r×r的AWG可以使用同一个波长集合{λ₀,…,λ_r-1}，使基于AWG互连系统的扩展性变得很好。

(3)当r很大时，可以采用步骤(2)的AWG分解方法将r×r的AWG替换成一个由r×r的三级AWG网络所构成的模块。

附图说明

图1是N₁×N₂的互连网络

图2是基于AWG的N₁×N₂的互连网络

图3是基于包含三级AWG网络S_A的N₁×N₂的互连网络

图4是基于包含二级AWG网络S_B的KN₂×N₂的互连网络

图5是基于AWG的波长重用的N₁×N₂的互连网络

图6是基于AWG的波长重用的KN₂×N₂的互连网络

图7是15×10的互连网络

图8是基于AWG的15×10的互连网络

图9是基于包含三级AWG网络S_A的15×10的互连网络

图10是基于AWG的波长重用的15×10的互连网络

图11是12×6的互连网络

图12是基于AWG的12×6的互连网络

图13是基于包含二级AWG网络S_B的12×6的互连网络

图14是基于AWG的波长重用的12×6的互连网络

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

N₁×N₂(N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r)的互连网络有N₁个左侧节点，每个节点包含N₂个端口，每个端口上有一个波长固定的光收发模块；N₂个右侧节点，每个节点包含N₁个端口，每个端口上有一个波长固定的光收发模块。每对左侧节点和右侧节点之间有且只有一条连线，因此互连网络共有N₁N₂条连线，如图1所示，其中节点中每个端口上的小方块表示光收发机；

一种基于AWG的模块化互连网络，主要是通过AWG的波分复用功能降低数据中心网络的连线数量和交叉复杂度，包括以下参数：

N₁×N₂的AWG：N₁个输入端口，N₂个输出端口，与波长集合相关联，如图2所示；

N₂×N₂的AWG：N₂个输入端口，N₂个输出端口，与波长集合相关联；

N₁×1的波长复用器/解复用器：N₁×1的AWG；

N₂×1的波长复用器/解复用器：N₂×1的AWG；

n₁×1的波长复用器/解复用器：n₁×1的AWG；

n₂×1的波长复用器/解复用器：n₂×1的AWG；

N₁×N₂的AWG网络S_A(n₁,r₁,n₁n₂,n₂,r₂)：一个三级的AWG网络，输入侧包含N₁＝r₁n₁个输入端口，每个输入端口为一个1×n₂的解复用器，输出侧包含N₂＝r₂n₂个输出端口，每一个输出端口为一个n₁×1的复用器，中间包含m_A个r₁×r₂的AWG，其中r₁＝r₂＝r，n₁＝N₁/r，n₂＝N₂/r，m_A＝n₁n₂，如图3所示；

KN₂×N₂的AWG网络S_B(K,N₂,K,1,N₂)：一个二级AWG网络，由K个N₂×N₂的AWG构成其第一级，N₂个K×1的复用器构成其第二级，如图4所示；

N₁×N₂的互连网络左侧为N₁个左侧节点和N₁个N₂×1的复用器，右侧为N₂个右侧节点和N₂个1×N₁的解复用器，中间为N₁×N₂的AWG；

N₁×N₂的互连网络由N₁个左侧节点和N₁个N₂×1的复用器，N₂个右侧节点和N₂个1×N₁的解复用器，和中间为N₁×N₂的AWG网络S_A构成的互连网络，如图3所示；

N₁×N₂的互连网络由N₁个左侧节点和N₁个N₂×1的复用器，右侧为N₂个右侧节点和N₂个1×N₁的解复用器，和中间为N₁×N₂的AWG网络S_B构成的互连网络，如图4所示；

N₁×N₂的互连网络N₁个左侧节点和N₁n₂个r×1的复用器，N₂个左侧节点和N₂n₁个1×r的解复用器，中间n₁n₂个完全相同的r×r的AWG构成，如图5所示；

N₁×N₂的互连网络N₁个左侧节点和N₁个N₂×1的复用器，N₂个左侧节点和KN₂个1×N₁的解复用器，和中间K个完全相同的N₂×N₂的AWG构成，如图6所示；

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法，包括如下步骤：

(1)将如图1所示N₁×N₂的互连网络中的N₁N₂条连线去掉，然后为每个左侧节点配备一个N₂×1的复用器，复用器的输入端口与左侧节点N₂个端口相连，为每个右侧节点配备1×N₁的解复用器，解复用器的输出端口与右侧节点N₁个端口相连，左侧N₁个复用器和右侧N₂个解复用器之间通过N₁×N₂的AWG互连起来，如图2所示；此步骤将转化成所有的物理连线被一个AWG取代。

(2)考虑到N₁和N₂很大时，AWG将无法制备，需要将AWG进行分解成由小AWG构成的网络。将N₁×N₂的AWG替换成一个三级AWG网络S_A(n₁,r₁,m_A,n₂,r₂)，如图3所示。在S_A中，每个输入端口用D_A1(α_A,a_A)标识，其中α_A＝0,1…,r₁-1和a_A＝0,1…,n₁-1，每个输出端口地址用M_A1(β_A,b_A)标识，其中β_A＝0,1…,r₂-1和b_A＝0,1…,n₂-1，中间级的AWG用G_A1(a_A,b_A)标识；G_A1(a_A,b_A)的第α_A个输入端口与D_A1(α_A,a_A)的第b_A个输出口相连，其第β_A个输出端口与M_A1(β_A,b_A)的第a_A个输入口相连，且与波长子集 相关联。如图4所示，如果N₁＝KN₂，三级网络S_A蜕变成一个二级网络S_B(K,N₂,K,1,N₂)，其中每个输入端口退化成1×1的解复用器，即为一条链路，中间级AWG的维度为N₂×N₂，每个输出端口为一个K×1的复用器。输入端口用D_B1(α_B,a_B)标识，其中α_B＝0,1…,K-1和a_B＝0,1…,N₂-1，输出端口用M_B1(γ_B)标识，其中γ_B＝0,1,…,N₂-1，每个中间级AWG用G_B1(α_B)标识，且与波长子集相关联。G_B1(α_B)的第a_B个输入端口即为D_B1(α_B,a_B)，其第γ_B个输出端口与M_B1(γ_B)的第α_B个输入端口相连。此步骤将转化成或

(3)波长资源在光通信窗口内是珍贵资源，系统所需的波长数量无法随着网络端口的增加而任意增长，因此需要考虑波长的重用性。如图5所示，将左侧N₂×1的复用器和中间级网络S_A的输入端口的1×n₂的解复用器替换成n₂个r×1的复用器，将互连网络右侧1×N₁的解复用器和中间级网络S_A的输出端口的n₁×1的复用器替换成n₁个1×r的解复用器。由于全网左右侧节点配备的光收发机具有波长隔离的功能，中间r×r的AWG均可与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,r-1}关联。左侧的复用器用D_A2(α_A,a_A,b_A)标识，右侧的解复用器用M_A2(β_A,b_A,a_A)标识，中间级AWG用G_A2(a_A,b_A)标识；D_A2(α_A,a_A,b_A)的输出端与G_A2(a_A,b_A)的第α_A个输入端口相连，M_A2(β_A,b_A,a_A)的输入端与G_A2(a_A,b_A)的第β_A个输出端口相连；于是转化成如图6所示，如果步骤(2)得到的是那么只需将互连网络右侧1×N₁的解复用器和中间级网络S_B的输出端口的K×1的复用器替换成K个N₂×1的解复用器，中间N₂×N₂的AWG均可重用波长子集{λ_i|i＝0,1,…,N₂-1}关联。输入端口用D_B2(α_B,a_B)标识，中间级AWG用G_B2(α_B)标识，输出端口用M_B2(γ_B,α_B)标识；D_B2(α_B,a_B)与G_B2(α_B)第a_B个输入端口相连，M_B2(γ_B,α_B)与G_B2(α_B)第γ_B个输出端口相连。于是转化成

(4)如果中间级AWG的尺寸依旧很大，可以利用步骤(2)的方法将中间级的AWG替换成一个由三级AWG网络封装形成的模块。

实施例1：

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络构建方法，对于如图7所示15×10的互连网络其中15和10的最大公约数为5，其基于AWG的模块化互连网络构造包括如下步骤：

1.将图7中间150条连线删去，然后替换成一个15×10的AWG，其中的AWG与波长集合Λ＝{λ₀,λ₁,…,λ₁₄}相关联，从而将转换成与比较，无需物理交叉连线，如图8所示；

2.将中的AWG进行分解成由15个1×2的解复用器、6个5×5的AWG和10个3×1的复用器构成的AWG网络S_A(3,5,6,2,5)，其中Λ＝{λ₀,λ₁,…,λ₁₄}相应地被分割成Λ₀＝{λ₀,…,λ₄}、Λ₁＝{λ₅,…,λ₉}和Λ₂＝{λ₁₀,…,λ₁₄}这3个子集，且分别与中间的6个5×5的AWG相关联。如图9所示，此步骤将转换成与的150条交叉连线相比，所需的交叉连线减少为60条。此例中连线降低倍数为2.5；

3.将S_A的解复用器和左侧的复用器合并替换，将S_A的复用器和右侧的解复用器合并替换，6个5×5的AWG的波长相关性由于左右侧所配备的光收发机而消除，因此这些AWG可以与同一个波长子集Λ₀相关联，实现波长的重用性，而且交叉连线数量依然保持在60条。如图10所示，经此步骤，可以得到一个基于AWG的、波长重用的模块化互连网络

经过基于AWG的模块化互连网络构造，网络连线数量由150降低为60，网络连线数量的减少使得基于阵列波导光栅的模块化互连设计的网络复杂度大大降低、更加易于管理。总的来说，连线数量下降的倍数为r/2。在实际应用中，N₁和N₂可能会变得很大，导致中间级的AWG规模依然不小。在这种情况下，可以利用步骤(2)的方法，把一个中间级的AWG替换成一个更小AWG互连的网络所构成的互连模块。

实施例2：

一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络构建方法，对于如图11所示的12×6的互连网络其中12是6的倍数，其基于AWG的模块化互连网络构造包括如下步骤：

1.将图11中间72条连线删去，然后替换成一个12×6的AWG，其中的AWG与波长集合Λ＝{λ₀,λ₁,…,λ₁₁}相关联，从而将转换成与比较，无需物理交叉连线，如图12所示。

2.将中的AWG进行分解成由6个1×2的复用器和2个6×6的AWG构成的AWG网络S_B(2,6,2,1,6)，其中Λ＝{λ₀,λ₁,…,λ₁₁}相应地被分割成Λ₀＝{λ₀,…,λ₅}和Λ₁＝{λ₆,…,λ₁₁}这2个子集，且分别与中间的2个6×6的AWG相关联。如图13所示，此步骤将转换成与的72条交叉连线相比，所需的交叉连线减少为12条。此例中连线降低倍数为6。

将S_B的复用器和右侧的解复用器合并替换，2个6×6的AWG的波长相关性由于左右侧所配备的光收发机而消除，因此这些AWG可以与同一个波长子集Λ₀相关联，实现波长的重用性，而且交叉连线数量依然保持在12条。如图14所示，经此步骤，可以得到一个基于AWG的、波长重用的互连网络在实际应用中，N₁和N₂可能会变得很大，导致中间的AWG规模依然不小。在这种情况下，可以利用步骤(2)的方法，把一个中间级的AWG变成一个更小AWG互连的网络所构成的互连模块。这就是本专利所指的模块化思想。经过基于AWG的模块化互连网络构造网络连线数量由72降低为12，降低了6倍。一般地，当N₁是N₂的倍数时，通过所述方法交叉连线数量可以由N₁N₂下降为N₁。网络连线数量的减少使得基于阵列波导光栅的模块化互连设计的网络复杂度大大降低、更加易于管理。

Claims (4)

1.一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、为每个左侧节点配备一个N₂×1的波长复用器，该波长复用器的输入端口与左侧节点N₂个端口相连；

步骤2、为每个右侧节点配备一个1×N₁的波长解复用器，该波长解复用器的输出端口与右侧节点N₁个端口相连；

步骤3、将左侧N₁个波长复用器和右侧N₂个波长解复用器之间通过N₁×N₂的AWG互连，该N₁×N₂的AWG具有N₁个输入端口和N₂个输出端口，且与波长集合相关联；

步骤4、将N₁×N₂的AWG替换成一个三级AWG网络S_A(n₁,r₁,m_A,n₂,r₂)，该AWG网络S_A的输入侧包含N₁＝r₁n₁个输入端口，每个输入端口为一个1×n₂的波长解复用器，输出侧包含N₂＝r₂n₂个输出端口，每一个输出端口为一个n₁×1的波长复用器，中间级包含m_A个r₁×r₂的AWG，其中r₁＝r₂＝r，n₁＝N₁/r，n₂＝N₂/r，m_A＝n₁n₂；

在所述的AWG网络S_A中，每个输入端口用D_A1(α_A,a_A)标识，其中α_A＝0,1…,r₁-1和a_A＝0,1…,n₁-1，每个输出端口用M_A1(β_A,b_A)标识，其中β_A＝0,1…,r₂-1和b_A＝0,1…,n₂-1，中间级的AWG用G_A1(a_A,b_A)标识；G_A1(a_A,b_A)的第α_A个输入端口与D_A1(α_A,a_A)的第b_A个输出口相连，G_A1(a_A,b_A)的第β_A个输出端口与M_A1(β_A,b_A)的第a_A个输入口相连，且G_A1(a_A,b_A)与波长子集相关联，其中[X]_Y表示X对Y求余；

步骤5、将所述的N₂×1的波长复用器和1×n₂的波长解复用器替换成n₂个r×1的波长复用器，用D_A2(α_A,a_A,b_A)标识；

将所述的1×N₁的波长解复用器和n₁×1的波长复用器替换成n₁个r×1的波长解复用器，用M_A2(β_A,b_A,a_A)标识；

将所述的r₁×r₂的AWG全部与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,r-1}关联，用G_A2(a_A,b_A)标识；

其中，D_A2(α_A,a_A,b_A)的输出端与G_A2(a_A,b_A)的第α_A个输入端口相连，M_A2(β_A,b_A,a_A)的输入端与G_A2(a_A,b_A)的第β_A个输出端口相连。

2.一种基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、为每个左侧节点配备一个N₂×1的波长复用器，该波长复用器的输入端口与左侧节点N₂个端口相连；

步骤2、为每个右侧节点配备一个1×N₁的波长解复用器，该波长解复用器的输出端口与右侧节点N₁个端口相连；

步骤3、将左侧N₁个波长复用器和右侧N₂个波长解复用器之间通过N₁×N₂的AWG互连，该N₁×N₂的AWG具有N₁个输入端口和N₂个输出端口，且与波长集合相关联；

步骤4、当N₁＝KN₂时，将N₁×N₂的AWG替换成一个二级网络S_B(K,N₂,K,1,N₂)，该AWG网络S_B每个输入端口为一条链路，中间级包含K个N₂×N₂的AWG，每个输出端口为一个K×1的波长复用器；输入端口用D_B1(α_B,a_B)标识，其中α_B＝0,1…,K-1和a_B＝0,1…,N₂-1，输出端口用M_B1(γ_B)标识，其中γ_B＝0,1,…,N₂-1，每个中间级AWG用G_B1(α_B)标识，且中间级AWG与波长子集相关联；G_B1(α_B)的第a_B个输入端口即为D_B1(α_B,a_B)，G_B1(α_B)的第γ个输出端口与M_B1(γ_B)的第α个输入端口相连；

步骤5、将所述的N₁×1的波长复用器用D_B2(α_B,a_B)标识；

将所述的1×N₁的解复用器和K×1的复用器替换成K个N₂×1的波长解复用器，用M_B2(γ_B,α_B)标识；

将所述的N₂×N₂的AWG全部与波长子集{λ_i|i＝0,1,…,N₂-1}关联，并用G_B2(α_B)标识；

其中，D_B2(α_B,a_B)与G_B2(α_B)第a_B个输入端口相连，M_B2(γ_B,α_B)与G_B2(α_B)第γ_B个输出端口相连。

3.根据权利要求1或2所述的基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法，其特征在于，该方法还包括：

步骤6、如果中间级AWG的尺寸依旧大，则采用步骤4的方法将中间级的AWG替换成一个由三级AWG网络所构成的模块。

4.一种根据权利要求1或2所述的基于阵列波导光栅的模块化互连网络的构建方法构建的网络，包括N₁个左侧节点、每个左侧节点包含N₂个端口，N₂个右侧节点、每个右侧节点包含N₁个端口，其中，N₁≥N₂，且N₁和N₂有最大公约数r，每个端口上有一个波长固定的光收发模块，还包括N₂×1的波长复用器，该波长复用器的输入端口与左侧节点N₂个端口相连；1×N₁的波长解复用器，该波长解复用器的输出端口与右侧节点N₁个端口相连；以及连接N₁个波长复用器和N₂个波长解复用器的N₁×N₂的AWG，该N₁×N₂的AWG具有N₁个输入端口和N₂个输出端口，且与波长集合相关联。