[发明专利]一种基于多目标优化的多波长分配方法

说明书

本发明涉及一种基于多目标优化的多波长分配方法，包括步骤：S1、根据输入信息获取应用节点对应的环形网络节点的通信路径信息；S2、根据通信路径长度l和通信量volume更新通信路径信息中所有路径信息的记录顺序，构成通信集合R；S3、根据通信集合R中的通信在执行过程中的路径重叠关系获取通信请求间的串扰关系矩阵Cros_matrix；S4、根据通信量volume和串扰关系矩阵Cros_matrix利用预设算法获取每条通信路径的第一波长分配方案及所述第一波长分配方案对应的SNR和T的值。该分配方法同时考虑了串扰噪声对不同长度通信路径的影响和通信量对时延性能的影响，可以在保障时延性能的同时减小串扰噪声，实现通信时延以及SNR性能的均衡优化，提升信息传输的可靠性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于多目标优化的多波长分配方法。

背景技术

光片上网络因波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称WDM)技术的使用可以实现波导共享，增加带宽利用率，降低时延。然而，由于硅光子器件中信号的不利耦合，在相邻波长信道上同时传输的光信号可能在网络的不同光交换单元中引入串扰噪声。在网络级积累的串扰噪声，严重降低网络的信噪比(Signal-Noise Ratio，简称SNR)性能，影响网络通信的可靠性。

2013年Ke Chen等人在其发表的论文“Wavelength Assignment in OpticalNetwork-on-Chip:Design and Performance”中提出基于源节点和基于目的节点的波长分配方法。该方法让每个源节点只发送一种固定波长的信号，可接收多个来自不同源节点发送的不同波长的数据信号；或者让每个目的节点只接收一种固定波长的信号，可向多个目的节点发送不同波长的信号。固定的波长分配方式在实现中不需要额外的仲裁，可以降低网络的通信时延，但在实际通信过程中也分别存在源节点竞争、目的节点竞争的问题。

2015年Xiaolu Wang等人在其发表的论文“RPNoC:A Ring-Based Packet-Switched Optical Network-on-Chip”中针对环形拓扑提出基于通信节点对的波长分配方法。该方法根据RPNoC拓扑中节点之间跳数的不同，为通信节点对分配波长，让不同节点之间可以通过不同波长共享波导同时进行通信，通过增加通信的并行性，提高了网络的吞吐量，降低了网络时延。然而通信并行性的增加也在各个光交换单元中引入了更多的串扰噪声，降低了SNR性能。

2016年Jiating Luo等人在其发表的论文“Wavelength spacing optimizationto reduce crosstalk in WDM 3D ONoC”中提出通过优化波长间距的方式降低串扰。该方法在利用启发式算法进行波长分配的过程中主要考虑增大重叠波长之间的间距，以降低串扰，提升SNR性能。但该方法在实现过程中只考虑每对通信使用一个波长的情况，未能充分利用波长资源提升网络的时延性能。

综上所述，现有的光片上网络中的波长分配方法主要采用固定式波长分配策略，即通过为给定节点或通信节点对分配固定通信波长的方式降低通信的阻塞率，以减少网络的通信时延，或者在为通信对分配波长过程中通过增加相邻波长的间距以降低串扰。但是这些固定式波长分配策略不能根据具体应用的通信特征对应用的通信时延以及SNR性能进行均衡优化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于多目标优化的多波长分配方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种基于多目标优化的多波长分配方法，包括步骤：

S1、根据输入信息获取应用节点对应的环形网络节点的通信路径信息，其中，所述通信路径信息包括：通信路径的源节点位置编号R_source、目的节点位置编号R_destination、通信路径长度l和通信量volume；