[发明专利]一种Clos网络中基于器件约束的路径分配方法

说明书

技术领域

本发明属于网络路径计算领域，更为具体地讲，涉及一种Clos网络中基于器件约束的路径分配方法。

背景技术

Clos网络是目前数据交换网络中的一种常见的网络结构。

图1是基本三级Clos网络的结构图。如图1所示，第一级是由r₁个输入端口为n₁个、输出端口为m个的模块组成，第二级是由m个输入端口为r₁个、输出端口为r₂个的模块组成，第三级是由r₂个输入端口为m个、输出端口为n₂个的模块组成。每一个输入模块都与每一个中间级模块相连，同样每一个输出模块也都同每一个中间级模块相连。

可重排无阻塞是指不管网络处于何种状态，只要连接有空闲的输入输出端，任何时刻都可以在网络中直接或者对已有的连接重新选择路由来建立一个连接。对于对称的三级Clos网络（n₁=n₂=n），要实现可重排无阻塞的条件是m≥n，即第一级模块的输出端口数要大于等于输入端口数。

图2是三级对称Clos网络的阻塞与重排过程。如图2（a）所示，图中建立了从输入端口0到输出端口d的连接经过了路径C1，输入端口2到输出端口a的连接经过了路径C2，此时如果要建立一条从输入端口1到输出端口b的连接和一条从输入端口3到输出端口c的连接就会发生阻塞。在三级对称Clos网络中，可以通过重新调整已有的从输入端口2到输出端口a的连接，使其由路径C2变成路径RC2，路径调整后输入端口1到输出端口b以及输入端口3到输出端口c的连接就能够建立了。

在五级Clos网络中，任意相邻的三级都可视为一个基本的三级Clos网络，当满足可重排无阻塞条件时，每个三级Clos网络都可视为三级Clos可重排无阻塞网络，即可对已有路径进行重排，使得有阻塞的网络变为无阻塞的网络。

图3是五级Clos网络结构图。如图3所示，第一级每个模块的输出端是由n(n=4)个FTL（Fast Tunable Laser快速可调激光器）组成，第二级为光开关，第三级为AWG（Arrayed Waveguide Grating阵列波导光栅），第四级为光开关，第五级为交叉板。在整个路径分配的过程中，第一级模块为每个时隙分配不同的波长并根据路径选择来确定发往哪个光开关。AWG根据接收信号的不同波长自动分配相应的输出端口。

在五级Clos网络中，整个网络的实现到最终路径分配结束为一次交换调度。首先需要进行业务生成，当生成业务占业务容量（整个网络中能够承载的业务路径的数量）的百分比为100%时，称为满配业务。在每次交换调度时，根据所需的业务量，为每一个业务分配一条可用的路径。现有的交换调度方法是生成多少的业务，就分配多少条路径，如果为非满配业务，则网络中会存在很多空闲链路。

五级Clos网络的第一级输出端由FTL组成，FTL本身具有这样一个特性：当FTL在一个时隙开启后，如果下一时隙没有业务，它不会自动关断，而是仍然按照上一时隙的波长继续发光。而第三级模块AWG是根据FTL的波长来决定信号从哪一端口输出。这样一来，在非满配业务情况下，由于FTL器件特性，某一端口在上一时隙发送了一束固定波长的光波，如果在下一时隙没有承载业务，它就会按照上一时隙的在该端口的波长继续发光，这样就可能会影响下一时隙路径中以相同波长传输的信息。

图4是非满配业务的路径分配图。如图4所示，模块1、2的输出端是FTL组成，模块A、B、C、D为光开关，模块3、4为AWG，在模块1和2输出的时候就决定了每个时隙的波长，方框代表路径标识（a、b、c、d代表了不同的波长，对应模块3、4上a、b、c、d四个输出端口，3、4代表了路径分配是选择模块3还是模块4，其中未标注的时隙表示空闲时隙，没有承载业务）。在时隙1，模块1的输出端口2的业务标识为d3(即在第3模块d端口输出)，输出端口1的路径标识为a3。在时隙2，模块1的输出端1为d3，而端口2为空闲时隙。由于FTL的器件特性，此刻端口2不会关断，仍然按照时隙1继续发送业务标识为d3的光波。这样当第二时隙的业务传送到模块3时就会出现干扰，使得业务的信息发生变化，受到影响。

目前对于Clos网络中的FTL器件约束，尚无有效的硬件或软件手段来解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Clos网络中基于器件约束的路径分配方法，消除现有Clos网络中由于FTL器件约束造成的光波干扰。