[发明专利]基于二维Torus架构的大规模光网络拓扑设计方法

摘要

本发明公开了一种基于二维Torus架构的大规模光网络拓扑设计方法，首先根据ROADM的出入端口数和节点数量N确定二维Torus网络的行列数，出入端口数存在3×3、4×4和5×5三种配置，然后根据出入端口数对应的生成方法生成二维Torus网络，作为光网络拓扑，根据用户选择对光网络进行路由分配或路由波长分配。本发明在不同节点数目下均可以生成结构相似、性能优良的二维Torus网络作为光网络拓扑，可以良好适应于大规模光网络的需要。

主权项

1.一种基于二维Torus架构的大规模光网络拓扑设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据ROADM的出入端口数和节点数量N确定二维Torus网络的行列数，具体方法如下：当ROADM的出入端口数为3×3或5×5时，记其中表示向上取整，表示向下取整；如果N₊×N_‑≥N，则令二维Torus网络的行数H＝N_‑，列数L＝N₊，否则令二维Torus网络的行数H＝N₊，列数L＝N₊；当ROADM的出入端口数为4×4时，令二维Torus的行数[]表示四舍五入取整，令二维Torus的列数S2：按照步骤S1中确定的行数H和列数L生成初始二维Torus网络，为初始二维Torus网络中每个节点配置一个ROADM，当ROADM的出入端口数为3×3时，二维Torus网络横向为单向光纤通道，纵向为单向光纤通道；当ROADM的出入端口数为4×4时，二维Torus网络横向为双向光纤通道，纵向为单向光纤通道；当ROADM的出入端口数为5×5时，二维Torus网络横向为双向光纤通道，纵向为双向光纤通道；然后计算C＝H×L‑N，如果C≠0，则在初始二维Torus网络中从右下角开始依次在对角线上删除C个节点，否则不作任何操作，从而得到二维Torus网络，作为光网络拓扑；S3：判断当前用户是否选择路由波长分配，如果不是，则进入步骤S4进行普通的路由分配，否则进入步骤S5进行路由波长分配；S4：当需要对光网络进行路由分配时，采用以下方法分配路由：S4.1：记源节点坐标为(X_s,Y_s)、目的节点坐标为(X_d,Y_d)，其中X表示节点的行序号，Y表示节点的列序号，判定源节点和目的节点是否存在，如果不存在，则结束路由分配，否则进入步骤S4.2；S4.2：初始化中间节点(X_m,Y_m)中X_m＝X_s，Y_m＝Y_s；S4.3：判断是否中间节点的行序号X_m＝X_d，如果是进入步骤S4.4，否则进入步骤S4.7；S4.4：判断是否中间节点的列序号Y_m＝Y_d，如果是进入步骤S4.5，否则进入步骤S4.6；S4.5：将中间节点的历史坐标依次连接，得到源节点至目的节点的路由；S4.6：当横向为单向光纤通道时，横向移动直接令Y_m＝(Y_m+1)％L，％表示求余数，返回步骤S4.3；当横向为双向光纤通道时，需要先采用横向双向比较判断方法进行双向比较判断，确定移动方向并移动1个节点，返回步骤S4.3；其中横向双向比较判断的具体步骤包括：S4.6.1：判断是否中间节点的列序号Y_m＜Y_d，如果是，进入步骤S4.6.2，否则进入步骤S4.6.3；S4.6.2：计算D_R＝Y_d‑Y_m，D_L＝L+Y_m‑Y_d，进入步骤S4.6.4；S4.6.3：计算D_L＝Y_m‑Y_d，D_R＝L+Y_d‑Y_m，进入步骤S4.6.4；S4.6.4：判断是否D_R＝D_L，如果是，进入步骤S4.6.5，否则进入步骤S4.6.6；S4.6.5：在Y_m＝Y_m+1和Y_m＝Y_m‑1任意选择一个执行；S4.6.6：进一步判断是否D_R＞D_L，如果是，进入步骤S4.6.7，否则进入步骤S4.6.8；S4.6.7：令Y_m＝Y_m‑1；S4.6.8：令Y_m＝Y_m+1；S4.7：判断是否中间节点的列序号Y_m＝Y_d，如果不是则进入步骤S4.8，否则进入步骤S4.9；S4.8：当横向为单向光纤通道时，横向移动直接令Y_m＝(Y_m+1)％L，进入步骤S4.9；当横向为双向光纤通道时，先采用横向双向比较判断方法进行双向比较判断，确定移动方向并移动1个节点，进入步骤S4.9；S4.9：当纵向为单向光纤通道时，纵向移动直接令X_m＝(X_m+1)％H，返回步骤S4.3；当纵向为双向光纤通道时，先采用纵向双向比较判断方法进行双向比较判断，确定移动方向并移动1个节点，返回步骤S4.3；其中纵向双向比较判断的具体步骤包括：S4.9.1：判断是否中间节点的列序号X_m＜X_d，如果是，进入步骤S4.9.2，否则进入步骤S4.9.3；S4.9.2：计算D_D＝X_d‑X_m，D_U＝H+X_m‑X_d，进入步骤S4.9.4；S4.9.3：计算D_U＝X_m‑X_d，D_D＝H+X_d‑X_m，进入步骤S4.9.4；S4.9.4：判断是否D_D＝D_U，如果是，进入步骤S4.9.5，否则进入步骤S4.9.6；S4.9.5：在X_m＝X_m+1和X_m＝X_m‑1任意选择一个执行；S4.9.6：进一步判断是否D_D＞D_U，如果是，进入步骤S4.9.7，否则进入步骤S4.9.8；S4.9.7：令X_m＝X_m‑1；S4.9.8：令X_m＝X_m+1；S5：当需要对光网络进行路由波长分配时，采用以下方法分配路由波长：S5.1：判定源节点和目的节点是否存在，如果不存在，则路由波长分配失败，否则进入步骤S5.2；S5.2：初始化中间节点(X_m,Y_m)，即令X_m＝X_s，Y_m＝Y_s；S5.3：判断是否中间节点的行序号X_m＝X_d，如果是进入步骤S5.4，否则进入步骤S5.10；S5.4：判断是否中间节点的列序号Y_m＝Y_d，如果是进入步骤S5.5，否则进入步骤S5.6；S5.5：将中间节点的历史坐标依次连接，得到源节点至目的节点的路由，将本次路由波长分配的波长作为源节点与目的节点的通信波长；S5.6：判断横向下一跳是否满足条件，如果满足则进入步骤S5.7，否则进入步骤S5.8，横向下一跳所需满足的条件有三个，分别为：存在横向下一跳节点，且当前中间节点至该横向下一跳节点链路上本次路由波长分配的波长存在空闲，并且横向下一跳节点与当前中间节点相比更靠近目标节点；S5.7：将横向下一跳节点作为新的中间节点，返回步骤S5.3；S5.8：执行回跳操作，回跳操作的具体步骤包括：S5.8.1：判断当前中间节点是否为源节点，如果是，则回跳操作失败，否则进入步骤S5.8.2；S5.8.2：令中间节点为当前中间节点的上一个历史中间节点；S5.8.3：判断纵向下一跳是否满足条件，如果满足则进入步骤S5.8.4，否则返回步骤S5.8.1，纵向下一跳所需满足的条件有三个，分别为：存在纵向下一跳节点，且当前中间节点至该纵向下一跳节点链路上本次路由波长分配的波长存在空闲，并且纵向下一跳节点与当前中间节点相比更靠近目标节点；S5.8.4：将纵向下一跳节点作为新的中间节点，回跳操作成功；S5.9：判断回跳操作是否成功，如果是，返回步骤S5.3，否则路由波长分配失败；S5.10：判断纵向下一跳是否满足条件，如果满足则进入步骤S5.11，否则进入步骤S5.6；S5.11：将纵向下一跳节点作为新的中间节点，返回步骤S5.3。