本發(fā)明涉及光通信和數(shù)字通信技術(shù)，具體涉及到T-S-T三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種基于圖論的大容量SDH信號(hào)交叉匯聚系統(tǒng)及路由算法。

背景技術(shù)：

這幾年光纖通信技術(shù)的飛速發(fā)展使得目前高速通信網(wǎng)絡(luò)性能的瓶頸集中在高速交換系統(tǒng)，研究、設(shè)計(jì)和制造高速交換系統(tǒng)對(duì)目前高速通信網(wǎng)絡(luò)具有極其重要的意義。SDH是一個(gè)將復(fù)接、線路傳輸及交叉功能結(jié)合在一起并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行管理操作的綜合信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，已在電信網(wǎng)絡(luò)得到廣泛應(yīng)用。

SDH數(shù)字交叉目前多采用電路交換技術(shù)，現(xiàn)代的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的組成方式分為空間分割方式和時(shí)間分割方式，分別用T（Time）和S（Space）表示。電路交換利用這兩種技術(shù)可構(gòu)成單T時(shí)分交換、S空分交換、T-S-T三級(jí)交換及多級(jí)交換等形式。系統(tǒng)容量小時(shí)，采用單級(jí)交換即可實(shí)現(xiàn)；對(duì)于大容量系統(tǒng)多采用多級(jí)交換的形式。具體實(shí)現(xiàn)方法：在交叉連接芯片輸入的各個(gè)鏈路中，在每個(gè)時(shí)間段(時(shí)隙)都在運(yùn)送數(shù)據(jù)和控制信息組成的碼流，碼流是按照規(guī)定的結(jié)構(gòu)組織在數(shù)據(jù)幀中。在交換這些各個(gè)鏈路和每個(gè)鏈路上的數(shù)據(jù)幀的工作過(guò)程中，設(shè)置芯片中的寄存器使得滿足規(guī)定的交換功能時(shí)，需要合適的路由調(diào)度算法，以適應(yīng)規(guī)定的數(shù)據(jù)交換的需求。

目前基于T-S-T三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)的路由算法不能適應(yīng)本系統(tǒng)輸入輸出模塊規(guī)格不一,高低階交叉混合等特點(diǎn)。本發(fā)明采用模塊化和參數(shù)化設(shè)計(jì)思路，對(duì)輸入輸出規(guī)格抽象建模，解決所述系統(tǒng)路由尋徑問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于當(dāng)前T-S-T三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)路由算法不能解決本系統(tǒng)路由尋徑問(wèn)題，本發(fā)明采用模塊化輸入輸出構(gòu)建大容量可擴(kuò)充的T-S-T三級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)，并抽象建模設(shè)計(jì)路由尋徑算法來(lái)實(shí)現(xiàn)SDH信號(hào)交叉匯聚功能。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采取的技術(shù)方案是：一種基于圖論的大容量SDH信號(hào)交叉匯聚系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)共三部分構(gòu)成，輸入級(jí)：由n個(gè)輸入模塊組成，每一個(gè)輸入模塊都是一個(gè)T-S-T交叉矩陣，可實(shí)現(xiàn)指定時(shí)隙的交叉，每個(gè)輸入模塊輸出8路5G信號(hào)，與中間級(jí)對(duì)應(yīng)輸入通道直連，接入信號(hào)容量和端口數(shù)量可變；中間級(jí)：由一個(gè)k*k交叉芯片組成，完成k路5G信號(hào)的空分交換；輸出級(jí)：由m個(gè)輸出模塊組成，每一個(gè)輸出模塊都是一個(gè)T-S-T交叉矩陣，可實(shí)現(xiàn)指定時(shí)隙的交叉，每個(gè)輸出模塊具有16路輸入信號(hào)，與中間級(jí)對(duì)應(yīng)輸出通道直連。

本發(fā)明所述的采用基于圖論的大容量SDH信號(hào)交叉匯聚系統(tǒng)進(jìn)行路由算法，其特征在于，對(duì)于指定時(shí)隙輸入信號(hào)，所述路由算法首先遍歷所有已計(jì)算路徑，判斷當(dāng)前時(shí)隙是否進(jìn)行過(guò)交叉，以此確定該時(shí)隙是否可以復(fù)制，根據(jù)復(fù)制和非復(fù)制兩種情況分別進(jìn)行如下處理流程：

（1）、無(wú)復(fù)制情況路由算法流程：首先判斷判斷是否存在當(dāng)前輸出模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)入?yún)^(qū)域到當(dāng)前端口的已連鏈路，若存在，則遍歷當(dāng)前鏈路所有已占用時(shí)隙，尋找對(duì)應(yīng)輸入模塊出端口空閑時(shí)隙，復(fù)用輸出和中間級(jí)路徑完成交叉；若不存在，則遍歷輸入模塊可用輸出，尋找第一個(gè)空閑通道，然后遍歷輸入模塊可用輸出尋找空閑通道，確定所有連接關(guān)系完成交叉，若不存在空閑通道則通過(guò)中間級(jí)廣播實(shí)現(xiàn)；

（2）、有復(fù)制情況路由算法流程：首先遍歷輸出模塊所有從輸入級(jí)到輸出級(jí)的已完成鏈路，若存在預(yù)交叉時(shí)隙的已完成鏈路，則從輸出級(jí)復(fù)制，復(fù)用輸入級(jí)和交叉級(jí)鏈路，交叉成功；否則遍歷輸出模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)出區(qū)域是否存在預(yù)交叉時(shí)隙已連鏈路，若存在則從中間級(jí)復(fù)制，連接輸出級(jí)，交叉成功；否則中間級(jí)出區(qū)域無(wú)可用已完成鏈路，遍歷中間級(jí)所有通道判斷是否存在預(yù)交叉時(shí)隙已連鏈路，遍歷中間級(jí)出區(qū)域，尋找空閑通道，已連鏈路復(fù)制到此空閑通道，連接輸出級(jí)，交叉成功；若不存在預(yù)交叉時(shí)隙已連鏈路則遍歷輸出模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)出區(qū)域，判斷是否存在輸入模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)入?yún)^(qū)域到此通道的已連鏈路，若存在則復(fù)用此鏈路，連接輸入級(jí)，交叉成功；若無(wú)可用已連鏈路則遍歷中間級(jí)出區(qū)域?qū)ふ铱臻e通道，復(fù)制中間級(jí)入?yún)^(qū)域已連鏈路，交叉成功。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：通過(guò)此算法，可有效解決SDH信號(hào)的高、低階交叉匯聚路由尋徑問(wèn)題，可以對(duì)大容量交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)SDH信號(hào)的交叉匯聚。采用交叉模塊級(jí)聯(lián)的方式設(shè)計(jì)大容量交叉網(wǎng)絡(luò)，算法基于圖論，支持廣播復(fù)制功能，支持多規(guī)格輸入輸出模塊，交叉容量可擴(kuò)展。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的大容量SDH信號(hào)交叉匯聚系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的無(wú)復(fù)制情況路由算法流程圖；

圖3為有復(fù)制情況路由算法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：

1）輸入級(jí)，由n個(gè)輸入模塊組成，每一個(gè)輸入模塊都是一個(gè)T-S-T交叉矩陣，可實(shí)現(xiàn)指定時(shí)隙的交叉，每個(gè)輸入模塊輸出8路5G信號(hào)，與中間級(jí)對(duì)應(yīng)輸入通道直連，接入信號(hào)容量和端口數(shù)量可變。

2）中間級(jí)，由一個(gè)k*k交叉芯片組成，完成k路5G信號(hào)的空分交換。

3）輸出級(jí)，由m個(gè)輸出模塊組成，每一個(gè)輸出模塊都是一個(gè)T-S-T交叉矩陣，可實(shí)現(xiàn)指定時(shí)隙的交叉，每個(gè)模塊具有16路輸入信號(hào)，與中間級(jí)對(duì)應(yīng)輸出通道直連，輸出通道數(shù)量和容量可變。

其中，k = 8*n = 16*m，本系統(tǒng)支持VC-4和VC-12粒度SDH信號(hào)的交叉，系統(tǒng)配置包括輸入輸出模塊配置、系統(tǒng)容量等可變。如此通過(guò)多個(gè)輸入輸出模塊級(jí)聯(lián)方式，組成一個(gè)大容量的T-S-T三級(jí)交換系統(tǒng)，所有輸入模塊出端口作為整個(gè)系統(tǒng)的輸入級(jí)，所有輸出模塊的入端口作為整個(gè)系統(tǒng)的輸出級(jí)。各輸入模塊的輸出只能對(duì)應(yīng)于中間級(jí)特定入?yún)^(qū)域，同理，各輸出模塊的輸入也只能對(duì)應(yīng)中間級(jí)出區(qū)域，各輸入輸出模塊只能執(zhí)行本模塊內(nèi)部的交叉。這樣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)輸入級(jí)和中間級(jí)間連接固定，中間級(jí)和輸出級(jí)間連接固定，要計(jì)算SDH信號(hào)從指定輸入時(shí)隙到指定輸出時(shí)隙的路由，需要計(jì)算包括輸入模塊、中間級(jí)交叉芯片、輸出模塊三個(gè)部分的路由。

對(duì)于本系統(tǒng)，從功能需求上看，需要解決SDH信號(hào)的交叉匯聚問(wèn)題，結(jié)合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)土圖，從軟件層面可抽象成路由尋徑算法的設(shè)計(jì)問(wèn)題，即接入信號(hào)指定時(shí)隙通過(guò)合適的路徑經(jīng)過(guò)輸入、中間、輸出三級(jí)網(wǎng)絡(luò)從指定時(shí)隙輸出。

圖論算法在計(jì)算機(jī)科學(xué)中扮演著很重要的角色，它提供了對(duì)很多問(wèn)題都有效的一種簡(jiǎn)單而系統(tǒng)的建模方式。很多問(wèn)題都可以轉(zhuǎn)化為圖論問(wèn)題，然后用圖論的基本算法加以解決。從算法設(shè)計(jì)而言，圖論是解決此類路由問(wèn)題的成熟解決方案，因此基于圖論思想設(shè)計(jì)路由尋徑算法，支持復(fù)制功能。

對(duì)于本算法，輸入模塊和輸出模塊由于固定連接關(guān)系，分別對(duì)應(yīng)于中間級(jí)交叉芯片的入?yún)^(qū)域和出區(qū)域，因此中間級(jí)路徑是計(jì)算整個(gè)路徑的關(guān)鍵。算法基本思路如下：對(duì)于指定時(shí)隙輸入信號(hào)，首先遍歷所有已計(jì)算路徑，判斷當(dāng)前時(shí)隙是否進(jìn)行過(guò)交叉，以此確定該時(shí)隙是否可以復(fù)制，算法根據(jù)復(fù)制和非復(fù)制兩種情況，設(shè)計(jì)不同的處理思路，分別處理。

無(wú)復(fù)制情況（又稱為單播）基本思路為：首先判斷判斷是否存在當(dāng)前輸出模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)入?yún)^(qū)域到當(dāng)前端口的已連鏈路，若存在，則遍歷當(dāng)前鏈路所有已占用時(shí)隙，尋找對(duì)應(yīng)輸入模塊出端口空閑時(shí)隙，復(fù)用輸出和中間級(jí)路徑完成交叉；若不存在，則遍歷輸入模塊可用輸出，尋找第一個(gè)空閑通道，然后遍歷輸入模塊可用輸出尋找空閑通道，確定所有連接關(guān)系完成交叉，若不存在空閑通道則通過(guò)中間級(jí)廣播實(shí)現(xiàn)。

有復(fù)制情況路（又稱為廣播）基本思路為：首先遍歷輸出模塊所有從輸入級(jí)到輸出級(jí)的已完成鏈路，若存在預(yù)交叉時(shí)隙的已完成鏈路，則從輸出級(jí)復(fù)制，復(fù)用輸入級(jí)和交叉級(jí)鏈路，交叉成功；否則遍歷輸出模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)出區(qū)域是否存在預(yù)交叉時(shí)隙已連鏈路，若存在則從中間級(jí)復(fù)制，連接輸出級(jí)，交叉成功；否則中間級(jí)出區(qū)域無(wú)可用已完成鏈路，遍歷中間級(jí)所有通道判斷是否存在預(yù)交叉時(shí)隙已連鏈路，遍歷中間級(jí)出區(qū)域，尋找空閑通道，已連鏈路復(fù)制到此空閑通道，連接輸出級(jí)，交叉成功；若不存在預(yù)交叉時(shí)隙已連鏈路則遍歷輸出模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)出區(qū)域，判斷是否存在輸入模塊對(duì)應(yīng)的中間級(jí)入?yún)^(qū)域到此通道的已連鏈路，若存在則復(fù)用此鏈路，連接輸入級(jí)，交叉成功；若無(wú)可用已連鏈路則遍歷中間級(jí)出區(qū)域?qū)ふ铱臻e通道，復(fù)制中間級(jí)入?yún)^(qū)域已連鏈路，交叉成功。