光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法技术

本发明专利技术公开了一种光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法，用于解决现有方法中无法感知网络流量及时延状况，以及网络时延高和吞吐低的问题。实现步骤为：初始化候选输出端口集合avail_port；判断集合中候选端口数量及空闲状态；当两候选端口均被占用，计算该两端口处理时延预测值TP1、TP2和拥塞差值率k；根据k与拥塞差值率门限值K的大小比较选择输出端口；当两候选端口仅一个空闲，选定该空闲端口为输出端口；当两端口均空闲，根据上一跳传输方向选择输出端口；当仅有一端口，定其为输出端口。本发明专利技术采用拥塞预测，使建链分组在选择路径时考虑网络流量、拥塞，以路径转弯次数降低通信损耗，可用于实现拥塞感知，降低网络时延，提高通信可靠性和吞吐。

【技术实现步骤摘要】
光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法
本专利技术属于通信
，涉及一种光片上网络路径计算，具体是一种光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法，可用于芯片上IP核间的数据传输的路径选择，实现基于光电路交换的光片上网络中IP核之间高效率的数据传输，同时保持低时延低损耗的数据通信。
技术介绍
随着信息领域业务通信需求的不断增长，处理器芯片上IP核的数目也在不断地增加。传统的基于电互连的片上网络在能耗、时延、带宽和串扰等方面已经无法满足当前片上网络的通信需求。通过将芯片上众多的IP核进行光互连的光片上网络由于具有高带宽，低功耗，低时延和低电磁干扰的优势，可以有效解决电片上网络的诸多技术难题。因此，基于光互连的光片上网络已经成为信息领域片上多核互连的关键技术。由于低成本、高效率的光缓存器件的缺失以及光信号在逻辑处理技术的不成熟,传统的光电路交换机制凭借其快的传输速度、不需片上光缓存、信息分组传输可靠等优点，被广泛应用于光片上网络。在光电路交换中,源节点和目的节点之间的通信需要独享链路资源，随着网络负载的增加,网络会出现严重的阻塞，使网络性能急剧下降。光片上网络路径计算方法为通信过程中产生的分组选择传输路径，极大地影响了光片上网络的性能，是光片上网络的关键技术之一。通过合理设计拥塞感知的路径计算方法可以避开网络拥塞，以实现处理器核间的高效通信，提高网络性能。维序路径计算方法是最具代表性的光片上网络路径计算方法，并在现有的经典二维mesh或torus光片上网络结构中被广泛采用。该路径计算方法仅与源、目的IP核的位置有关，只能为每个分组计算一条确定的路径，该方法无法感知网络的流量、拥塞以及时延状况，使得网络为分组选择的路径不能最优化地使用网络资源，造成网络通信的冲突及拥塞，时延、吞吐性能降低。因此随着芯片内IP核数量的不断增多，基于光电路交换的核间通信产生的冲突与阻塞变得十分严重，维序路由的使用导致更高的通信时延和低的吞吐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种能够感知网络中流量时延状况、利用端口历史拥塞状况预测端口拥塞时延的光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法。专利技术是一种光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)初始化候选输出端口集合avail_port：首先提取光电路交换条件下的光片上网络中本地节点的地址(xlocal,ylocal)，其中xlocal代表本地节点在光电路交换条件下光片上网络中的x轴坐标值，ylocal代表本地节点在光电路交换条件下光片上网络中的y轴坐标值，本地节点接收到新的建链分组时，提取本建链分组的源节点地址(xcurrent,s,ycurrent,s)与目的节点地址(xcurrent,d,ycurrent,d)，用集合avail_port表示光电路交换条件下的候选输出端口集合，比较本地节点与本建链分组目的节点的相对位置，将满足条件的端口加入光电路交换条件下的候选输出端口集合，光电路交换条件下的光片上网络中的输出端口分别有东端口、西端口、北端口、南端口和本地端口，分别对应光电路交换条件下的光片上网络中的不同输出路径；(2)判断候选输出端口集合avail_port中候选输出端口的候选输出端口数量及候选输出端口空闲状态；(3)若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且均被占用，执行步骤(4)，若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且均是空闲的，执行步骤(7)，若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且仅有一个候选输出端口空闲，则选择该空闲的候选输出端口作为输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在一个候选输出端口，则选择该候选输出端口作为输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；(4)计算两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2：分别计算光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2，其计算方法相同，步骤如下：4a)设定候选输出端口处理时延预测值和网络拥塞引起的等待时延：设TPP代表光电路交换条件下的本建链分组进入第P个候选输出端口时可能需要等待被发送的时间，即候选输出端口处理时延预测值，这里P为候选输出端口的序号，取值仅有两个，1和2，设PCP代表第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值，即因网络拥塞引起的等待时延；4b)计算第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值PCP：利用候选输出端口处理时延历史值DL，第P个候选输出端口缓存处的待发送的建链分组数当前正在被服务的建链分组被该节点收到时第P个候选输出端口缓存处的待发送的第j个建链分组无拥塞传输时延j是当前正在被服务的建链分组被该节点收到时第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的建链分组的序号，计算光电路交换条件下的第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值PCP；4c)计算第P个候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TPP：获取当前状态第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的建链分组数当前状态第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的第i个建链分组无拥塞传输时延i是当前状态第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的建链分组的序号，计算光电路交换条件下的第P个候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TPP；(5)计算光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的拥塞差值率k：设k为候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的拥塞差值率，通过光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2计算得出光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的拥塞差值率k；(6)根据拥塞差值率k与拥塞差值率门限值K的大小比较选择输出端口：设拥塞差值率门限值K，K为可调参数，在0到1内取值，0≤K≤1，若k大于等于K，则选择候选输出端口处理时延预测值小的端口作为光电路交换条件下的输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；若k小于K，则执行步骤(7)；(7)选择该建链分组原本的传输方向：若该建链分组上一跳沿着x轴负方向传输，则输出端口为西端口，执行步骤(8)；若该建链分组上一跳沿着x轴正方向传输，则输出端口为东端口，执行步骤(8)；若该建链分组上一跳沿着y轴正方向传输，则输出端口为北端口，执行步骤(8)；若该建链分组上一跳沿着y轴负方向传输，则输出端口为南端口，执行步骤(8)；若分组上一跳从IP核节点传输到本地节点，则随机选择两个候选输出端口中的一个候选输出端口作为分组的输出端口，执行步骤(8)；(8)输出计算所得本建链分组的光电路交换条件下的光片上网络路径输出端口，该输出端口会对应下一跳节点的输入端口，光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法结束。本专利技术解决现有光电路交换条件下的光片上网络路径选择方法中存在的网络阻塞严重、对网络状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)初始化候选输出端口集合avail_port：首先提取光电路交换条件下的光片上网络中本地节点的地址(xlocal,ylocal)，其中xlocal代表本地节点在光电路交换条件下光片上网络中的x轴坐标值，ylocal代表本地节点在光电路交换条件下光片上网络中的y轴坐标值，本地节点接收到新的建链分组时，提取本建链分组的源节点地址(xcurrent,s,ycurrent,s)与目的节点地址(xcurrent,d,ycurrent,d)，用集合avail_port表示光电路交换条件下的候选输出端口集合，比较本地节点与本建链分组目的节点的相对位置，将满足条件的端口加入光电路交换条件下的候选输出端口集合，光电路交换条件下的光片上网络中的输出端口分别有东端口、西端口、北端口、南端口和本地端口，分别对应光电路交换条件下的光片上网络中的不同输出路径；(2)判断候选输出端口集合avail_port中候选输出端口的候选输出端口数量及候选输出端口空闲状态；(3)若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且均被占用，执行步骤(4)，若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且均是空闲的，执行步骤(7)，若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且仅有一个候选输出端口空闲，则选择该空闲的候选输出端口作为输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在一个候选输出端口，则选择该候选输出端口作为输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；(4)计算两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2：分别计算光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2，其计算方法相同，步骤如下：4a)设定候选输出端口处理时延预测值和网络拥塞引起的等待时延：设TPP代表光电路交换条件下的本建链分组进入第P个候选输出端口时可能需要等待被发送的时间，即候选输出端口处理时延预测值，这里P为候选输出端口的序号，取值仅有两个，1和2，设PCP代表第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值，即因网络拥塞引起的等待时延；4b)计算第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值PCP：利用候选输出端口处理时延历史值DL，第P个候选输出端口缓存处的待发送的建链分组数...

【技术特征摘要】
1.一种光电路交换条件下的光片上网络路径计算方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)初始化候选输出端口集合avail_port：首先提取光电路交换条件下的光片上网络中本地节点的地址(xlocal,ylocal)，其中xlocal代表本地节点在光电路交换条件下光片上网络中的x轴坐标值，ylocal代表本地节点在光电路交换条件下光片上网络中的y轴坐标值，本地节点接收到新的建链分组时，提取本建链分组的源节点地址(xcurrent,s,ycurrent,s)与目的节点地址(xcurrent,d,ycurrent,d)，用集合avail_port表示光电路交换条件下的候选输出端口集合，比较本地节点与本建链分组目的节点的相对位置，将满足条件的端口加入光电路交换条件下的候选输出端口集合，光电路交换条件下的光片上网络中的输出端口分别有东端口、西端口、北端口、南端口和本地端口，分别对应光电路交换条件下的光片上网络中的不同输出路径；(2)判断候选输出端口集合avail_port中候选输出端口的候选输出端口数量及候选输出端口空闲状态；(3)若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且均被占用，执行步骤(4)，若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且均是空闲的，执行步骤(7)，若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在两个候选输出端口且仅有一个候选输出端口空闲，则选择该空闲的候选输出端口作为输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；若光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中存在一个候选输出端口，则选择该候选输出端口作为输出端口，路径计算结束，执行步骤(8)；(4)计算两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2：分别计算光电路交换条件下的候选输出端口集合avail_port中的两个被占用的候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TP1、TP2，其计算方法相同，步骤如下：4a)设定候选输出端口处理时延预测值和网络拥塞引起的等待时延：设TPP代表光电路交换条件下的本建链分组进入第P个候选输出端口时可能需要等待被发送的时间，即候选输出端口处理时延预测值，这里P为候选输出端口的序号，取值仅有两个，1和2，设PCP代表第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值，即因网络拥塞引起的等待时延；4b)计算第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值PCP：利用候选输出端口处理时延历史值DL，第P个候选输出端口缓存处的待发送的建链分组数当前正在被服务的建链分组被该节点收到时第P个候选输出端口缓存处的待发送的第j个建链分组无拥塞传输时延j是当前正在被服务的建链分组被该节点收到时第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的建链分组的序号，计算光电路交换条件下的第P个候选输出端口的候选端口拥塞时延预测值PCP；4c)计算第P个候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TPP：获取当前状态第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的建链分组数当前状态第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的第i个建链分组无拥塞传输时延i是当前状态第P个候选输出端口的输出端口缓存处的待发送的建链分组的序号，计算光电路交换条件下的第P个候选输出端口的候选输出端口处理时延预测值TPP；(5)计算光电路交换条件下的候选输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾华玺，朱李晶，杨银堂，朱樟明，王琨，张博文，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61