[发明专利]三维光片上网络的通信方法

摘要

本发明公开了一种三维光片上网络的通信方法，主要解决现有三维光片上网络中通信链路利用率低下、单一节点阻塞影响其他节点通信、通信时延大和网络吞吐量低的问题。其技术方案是：以三维Mesh和Torus结构为例，当资源预约分组在中间节点被阻塞时，根据网络实时情况对该资源预约分组进行重传，并在进行资源预约分组重传过程中对资源预约分组重传的条件进行优化，本发明克服了三维Mesh和三维Torus结构中通信阻塞较大，单一节点的阻塞影响其他节点通信的问题，解除了三维Torus结构采用最短维序路由算法产生的死锁，在能耗增加不大的情况下提高了通信链路利用率和吞吐量，减小了延时，可用于实现光片上IP核之间的高效通信。

主权项

1.三维光片上网络的通信方法，包括：(1)网络初始化1a)参数初始化：设置阻塞确认分组的回传时间权值β，阻碍其它资源预约分组个数回传门限值Nmax，以及源节点IP核收到阻塞确认分组后再次重发该资源预约分组的等待时间Tip；1b)构建网络：使用路由器构建三维光片上结构的电控制网络和光传输网络；1c)建立坐标系：建立电控制网络和光传输网络的三维坐标系XYZ，根据该三维坐标系确定当前通信的源节点位置(xs，ys，zs)和目的节点的位置(xd，yd，zd)；(2)源节点产生资源预约分组，在该分组中标记源节点(xs，ys，zs)、目的节点(xd，yd，zd)的位置信息及资源预约分组序号，并将携带这些信息的资源预约分组通过电控制网络向目的节点传输，并在传输的过程中预约沿途光链路资源；(3)在电控制网络的中间节点根据路由算法计算资源预约分组的输出端口M，查询输出端口M是否被锁定：若被锁定，则查询锁定该端口的资源预约分组，将此资源预约分组阻塞其它分组的次数加1，执行步骤(4)；否则，用中间节点锁定输出端口M，并记录资源预约分组的输入输出端口信息和输出端口M的锁定时刻Tlock，转发该资源预约分组，执行步骤(5)；(4)进行资源预约分组重传过程4a)根据当前节点位置(xc，yc，zc)和资源预约分组携带的源节点位置(xs，ys，zs)，计算当前节点与源节点之间的跳数Hcs；根据Hcs判断当前节点是否为源节点：若Hcs＝0，则当前节点是源节点，执行步骤4i)；否则，执行步骤4b)；4b)根据当前节点位置(xc，yc，zc)和资源预约分组携带的目的节点位置(xd，yd，zd)，计算当前节点与目的节点之间的跳数Hcd；根据Hcd判断下一跳是不是目的节点：若Hcd≤1，则当前节点是目的节点，执行步骤4i)；否则，执行步骤4c)；4c)查询资源预约分组已经阻塞别的分组的个数Nb，若Nb>Nmax，则执行步骤4g)；若1≤Nb≤Nmax，则执行步骤4d)；若Nb＝0，则执行步骤4i)；4d)根据当前节点和目的节点之间的跳数Hcd和输出端口M查询当前节点记录中的该端口平均锁定延时Tnew_avg；若查询记录为空，则该端口平均锁定延时Tnew_avg＝0；计算等待该端口释放所需延时Twait：Twait＝Tnew_avg‑(Tcur‑Tlock)式中，Tcur为当前时刻，Tlock为该输出端口被锁定时的时刻，Tnew_avg表示该端口在当前节点距离目的节点Hcd跳时所需锁定的平均延时，执行步骤4e)；4e)根据当前节点和源节点之间的跳数Hcs计算重传资源预约分组的时间代价Tprice：Tprice＝Ttear_mod+Tip+Tset_mod+Hcs×Tprocess式中，Ttear_mod为阻塞确认分组的传输延时，Tip为源节点收到阻塞确认分组后与重新产生资源预约分组的间隔延时，Tset_mod为资源预约分组的传输延时，Tprocess为资源预约分组经过电控制网络中每一个中间节点所需的延时，执行步骤4f)；4f)比较步骤4d)获得的延时Twait与步骤4e)获得的时间代价Tprice：若Twait＞Tprice，则满足重传条件，执行步骤4g)，否则，执行步骤4i)；4g)当前节点产生阻塞确认分组，该阻塞确认分组携带拆链信息、源节点和目的节点的位置信息及资源预约分组序号，通过已经预约的光链路发往源节点，该阻塞确认分组携带的拆链信息将沿路释放资源预约分组预约的资源，执行步骤4h)；4h)源节点收到阻塞确认分组后，在之后的Tip时刻重新产生资源预约分组，该资源预约分组携带阻塞确认分组带回的源节点、目的节点的位置信息及资源预约分组序号，通过电控制网络向目的节点传输，并在传输的过程中预约沿途路径，返回步骤(3)；4i)资源预约分组在当前节点的缓存中等待输出端口M被释放；(5)根据当前节点与目的点之间的跳数Hcd判断资源预约分组是否到达目的节点，若Hcd不为零，则资源预约分组未达到目的节点返回步骤3；否则，资源预约分组达到目的节点，执行步骤(6)；(6)资源预约分组到达目的节点后，由目的节点产生响应分组，该响应分组携带该资源预约分组序号，通过已经预约的光链路发往源节点；(7)源节点在接收到响应分组后，检查响应分组携带的序号，并根据此序号提取本地数据分组队列中的相应数据分组，通过已经预约的光链路向目的节点传输该数据分组；(8)传输数据分组，数据分组的尾部携带着拆链信息，在沿着预约的路径经过中间节点时，该拆链信息将通知光路由器释放被预约的资源，在解锁输出端口M时更新该端口平均锁定延时Tnew_avg；数据分组沿着预约好的光链路传输至目的节点；(9)目的节点接收数据分组后，将其传送至本地IP核中处理，完成整个通信过程。