[發明專利]波長-模式混合復用的片上光交換網絡架構及路由算法

有效

• 申請號: 202010468421.2
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111698583B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 郭鵬星;侯維剛;郭磊;孫巍
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04J14/02;H04J14/04
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

1.一種基于片上光交換網絡架構的路由算法，其特征在于，所述基于片上光交換網絡架構包括：發送模塊、接收模塊和交換模塊，所述發送模塊包括基于微環諧振器的波長分配模塊和模式選擇/復用模塊，基于微環諧振器的波長分配模塊用于實現對每個節點所工作的波長進行分配，模式選擇/復用模塊用于實現對輸入信號進行不同模式的選擇及復用，所述光交換模塊基于貝奈斯拓撲用于大規模無阻塞交換功能，所述接收模塊由模式解復用器和微環濾波器組成，模式解復用器用于將不同的模式解復用為基模信號，和微環濾波器用于實現對不同波長信號的選擇，部署支持W個波長、M個模式、和N×N的貝奈斯拓撲，該網絡架構就可以支持W×M×N個處理器核的數據通信；所述發送模塊不僅用于波長和模式復用用來提升帶寬，而且還用于不同模式之間的選擇和轉換，實現所有的處理器核任意的波長及模式分配，可以根據通信需求，將波長和模式分配給不同的處理器核，路由算法包括以下步驟：

步驟1：定義互連網絡中處理器核個數為C，每個核編碼為C_x，x＝1，2，...，C，復用的波長個數為W，復用的模式個數為2，貝奈斯拓撲規模為N×N，源處理器核為C_s，目的處理器核為C_d；

步驟2：將C_s和C_d轉換為三維坐標的形式：C_s＝(N_s，G_s，W_s)，C_d＝(N_d，M_d，W_d)；并將發送端的不同的模式選擇/復用模塊用MSM_Ns來表示，其中N_s∈(1，2，...，N)表示在N×N Benes網絡中的輸入端口，N_d∈(1，2，...，N)表示在N×NBenes網絡中的輸出端口，G_s∈(1，2)表示模式選擇/復用模塊MSM_Ns中的輸入端口；W_s∈(1，2，...，W)表示源處理器核C_s的工作波長，M_d∈(1，2)表示進入目的處理器核C_d所在的接收端模塊之前的工作模式，其中M_d＝1代表高階模式M2，M_d＝2代表基模M1，W_d∈(1，2，...，W)表示目的核C_d所連接的微環濾波器的工作波長；

步驟3：根據以下公式來計算C_s和C_d的三維坐標：

Ns＝(Cs-1)/2W+1

Gs＝[(Cs-1)％2W]/W+1

Nd＝(Cd-1)/2W+1

Md＝[(Cd-1)％2W]/W+1

Wd＝[(Cd-1)％2W]％W+1

步驟4：按照C_d所連接的微環的工作波長W_d為輸入核分配波長λ_Wd，且W_s＝W_d；

步驟5：確定模式選擇/復用模塊MSM_Ns中的微環諧振器的開關狀態：當Gs＝Md時，MSM_Ns中工作波長為λ_Wd的微環諧振器處于關閉狀態，當Gs≠Md時處于打開狀態；

步驟6：根據Ns和Nd的值作為Benes的輸入和輸出端口來確定各級開關單元的狀態；

步驟7：根據配置好的狀態，源處理器核的數據在發送模塊中被自動的分配到相應的波長和模式上，經過配置好的Benes網絡被動的從輸出端口輸出并到達目的處理器核，交換過程完成。

2.根據權利要求1所述的基于片上光交換網絡架構的路由算法，其特征在于，所述發送模塊中，所有的處理器被分成M×N組，且每一組的輸入都是W個波長復用的WDM信號，在每組中包含W個處理器單元，每個單元由一個處理器核、緩存組件和光發射機組成，每個調制器陣列由W個具有不同諧振波長的微環諧振器組成，默認情況下，所有微環諧振器都處于關閉狀態，每個組中需要打開的微環諧振器的數量和所需要調制的波長可以由網絡中工作的處理器核的數量和每個處理器核所攜帶的數據來動態調整。