[发明专利]一种基于FPGA交叉的改进三级CLOS路由方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA交叉的改进三级CLOS路由算法，本发明基于FPGA的内部交叉能力，为实现光纤信号的输入输出路由交叉功能，实现了两层三级CLOS网络的路由嵌套算法，第一层三级CLOS网络增加了中间级合并的设计策略，以及输入输出级与交换级之间由传统架构的1条连接通道增加到4条连接通道，增大了路由选路空间，第二层CLOS网络计算FPGA片内路由，在本板交叉的场景下实现了直切模式，不占用交换级资源，增加了路由选路空间，从而在大容量交叉的场景下具备大大降低阻塞率的优势。本发明通过架构和算法上的改进增加了路由选路空间，大大降低阻塞率的，提高了设备性能优势和用户体验。

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA交叉的改进三级CLOS路由方法，用于对光纤信号SDH和10GE进行时隙和通道地交叉，通过改进嵌套式三级CLOS网络路由算法，根据设备输入输出路由要求计算出三级CLOS每一级的路由表，并将路由结果配置到FPGA及交叉芯片中实现光纤信号路由交叉的功能。

背景技术

CLOS网络是经典的严格无阻塞多级互联交换网络，该网络在光通信网络中被广泛使用，它具有可伸缩性，固定交换时延，数据传输的自由性和有序性的特点。经典的CLOS网络为三级全互连对称网络，其包含输入级/中间级/输出级三级，其输入级有r个n*m个交叉开关，中间级有m个r*r个交叉开关，输出级有r个m*n个交叉开关，网络共有N=n*r个输入与输出，每个中间级开关与每个输入级开关和输出级开关有且仅有一条连接链路。从CLOS提出以来，人们对其拓扑结构和连接特性及其控制路由算法进行了深入的研究，也取得了不少成果，其中对如何降低阻塞率优化路由算法的选路策略等有诸多研究成果，如在选择中间级单元使采用计算选路阻塞概率最小的最优路径等策略实现。传统clos的路由算法根据三级CLOS网络架构建立算法模型，将外层需要实现的输入输出的交叉对作为算法模型的输入参数，算法根据输入级/中间级/输出级的资源占用/空闲情况，采取最优选路策略进行三级路由选路，给出中间路径的寻路结果，完成输入到输出的路由交叉。在当前整个IP网络流量和规模不断膨胀的趋势下，对光通信中的大容量交叉交换能力提出了更高的要求，为能实现容量在Tbits级别的交叉交换容量，针对大容量和无阻塞率以及最小使用资源的要求，传统的输入级/输出级与中间级有且仅有一条连接链路已经无法满足大容量的交叉交换能力，针对三级CLOS架构(m=32，r=12 ,n=16)的192路输入输出大容量交叉，传统框架对小颗粒度的时隙交叉仍然存在阻塞概率。

发明内容

鉴于现有技术的状况，本发明针对三级CLOS架构(m=32，r=12 ,n=16)的192路输入输出大容量交叉应用需求，为实现光通信领域不同光纤信号的时隙和通道交叉的功能需求，传统三级CLOS网络架构中对大容量细颗粒度时隙交叉仍存在阻塞概率，为增加输入输出级到中间级的连接链路的可选路资源，将传统的输入输出级到中间级的一条连接链路改为4条连接链路，增加中间级选路资源，降低阻塞率，同时为了降低中间级资源大容量交叉场景下的资源紧张的问题，设计了嵌套层三级CLOS网络，路由算法计算完第一层三级CLOS网络寻路路径之后，计算嵌套层的三级CLOS网络的寻路路径，当输入输出都是在嵌套层上的三级CLOS网络上进行交叉的，则不需要进行第一层的三级CLOS路由算法计算，不使用第一层三级CLOS网络的中间级资源，降低大容量细颗粒度的交叉下的阻塞概率，同时嵌套层上直接交叉切换，减少了信号交叉传输时延。