[發明專利]一種基于多目標優化的多波長分配方法

有效

• 申請號: 201910477542.0
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110177311B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 李慧;顧華璽;儲柱琴;楊銀堂;王琨
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

本發明涉及一種基于多目標優化的多波長分配方法，包括步驟：S1、根據輸入信息獲取應用節點對應的環形網絡節點的通信路徑信息；S2、根據通信路徑長度l和通信量volume更新通信路徑信息中所有路徑信息的記錄順序，構成通信集合R；S3、根據通信集合R中的通信在執行過程中的路徑重疊關系獲取通信請求間的串擾關系矩陣Cros_matrix；S4、根據通信量volume和串擾關系矩陣Cros_matrix利用預設算法獲取每條通信路徑的第一波長分配方案及所述第一波長分配方案對應的SNR和T的值。該分配方法同時考慮了串擾噪聲對不同長度通信路徑的影響和通信量對時延性能的影響，可以在保障時延性能的同時減小串擾噪聲，實現通信時延以及SNR性能的均衡優化，提升信息傳輸的可靠性。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于多目標優化的多波長分配方法。

背景技術

光片上網絡因波分復用(Wavelength Division Multiplexing，簡稱WDM)技術的使用可以實現波導共享，增加帶寬利用率，降低時延。然而，由于硅光子器件中信號的不利耦合，在相鄰波長信道上同時傳輸的光信號可能在網絡的不同光交換單元中引入串擾噪聲。在網絡級積累的串擾噪聲，嚴重降低網絡的信噪比(Signal-Noise Ratio，簡稱SNR)性能，影響網絡通信的可靠性。

2013年Ke Chen等人在其發表的論文“Wavelength Assignment in OpticalNetwork-on-Chip:Design and Performance”中提出基于源節點和基于目的節點的波長分配方法。該方法讓每個源節點只發送一種固定波長的信號，可接收多個來自不同源節點發送的不同波長的數據信號；或者讓每個目的節點只接收一種固定波長的信號，可向多個目的節點發送不同波長的信號。固定的波長分配方式在實現中不需要額外的仲裁，可以降低網絡的通信時延，但在實際通信過程中也分別存在源節點競爭、目的節點競爭的問題。

2015年Xiaolu Wang等人在其發表的論文“RPNoC:A Ring-Based Packet-Switched Optical Network-on-Chip”中針對環形拓撲提出基于通信節點對的波長分配方法。該方法根據RPNoC拓撲中節點之間跳數的不同，為通信節點對分配波長，讓不同節點之間可以通過不同波長共享波導同時進行通信，通過增加通信的并行性，提高了網絡的吞吐量，降低了網絡時延。然而通信并行性的增加也在各個光交換單元中引入了更多的串擾噪聲，降低了SNR性能。

2016年Jiating Luo等人在其發表的論文“Wavelength spacing optimizationto reduce crosstalk in WDM 3D ONoC”中提出通過優化波長間距的方式降低串擾。該方法在利用啟發式算法進行波長分配的過程中主要考慮增大重疊波長之間的間距，以降低串擾，提升SNR性能。但該方法在實現過程中只考慮每對通信使用一個波長的情況，未能充分利用波長資源提升網絡的時延性能。

綜上所述，現有的光片上網絡中的波長分配方法主要采用固定式波長分配策略，即通過為給定節點或通信節點對分配固定通信波長的方式降低通信的阻塞率，以減少網絡的通信時延，或者在為通信對分配波長過程中通過增加相鄰波長的間距以降低串擾。但是這些固定式波長分配策略不能根據具體應用的通信特征對應用的通信時延以及SNR性能進行均衡優化。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于多目標優化的多波長分配方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種基于多目標優化的多波長分配方法，包括步驟：

S1、根據輸入信息獲取應用節點對應的環形網絡節點的通信路徑信息，其中，所述通信路徑信息包括：通信路徑的源節點位置編號R_source、目的節點位置編號R_destination、通信路徑長度l和通信量volume；