基于图论的大容量SDH信号交叉汇聚系统及路由算法的制作方法

本发明涉及光通信和数字通信技术，具体涉及到T-S-T三级交换网络，尤其涉及一种基于图论的大容量SDH信号交叉汇聚系统及路由算法。

背景技术：

这几年光纤通信技术的飞速发展使得目前高速通信网络性能的瓶颈集中在高速交换系统，研究、设计和制造高速交换系统对目前高速通信网络具有极其重要的意义。SDH是一个将复接、线路传输及交叉功能结合在一起并由统一网管系统进行管理操作的综合信息网络技术，已在电信网络得到广泛应用。

SDH数字交叉目前多采用电路交换技术，现代的数字交换网络的组成方式分为空间分割方式和时间分割方式，分别用T（Time）和S（Space）表示。电路交换利用这两种技术可构成单T时分交换、S空分交换、T-S-T三级交换及多级交换等形式。系统容量小时，采用单级交换即可实现；对于大容量系统多采用多级交换的形式。具体实现方法：在交叉连接芯片输入的各个链路中，在每个时间段(时隙)都在运送数据和控制信息组成的码流，码流是按照规定的结构组织在数据帧中。在交换这些各个链路和每个链路上的数据帧的工作过程中，设置芯片中的寄存器使得满足规定的交换功能时，需要合适的路由调度算法，以适应规定的数据交换的需求。

目前基于T-S-T三级交换网络的路由算法不能适应本系统输入输出模块规格不一,高低阶交叉混合等特点。本发明采用模块化和参数化设计思路，对输入输出规格抽象建模，解决所述系统路由寻径问题。

技术实现要素：

鉴于当前T-S-T三级交换网络路由算法不能解决本系统路由寻径问题，本发明采用模块化输入输出构建大容量可扩充的T-S-T三级交换网络，并抽象建模设计路由寻径算法来实现SDH信号交叉汇聚功能。

本发明为实现上述目的，采取的技术方案是：一种基于图论的大容量SDH信号交叉汇聚系统，其特征在于，所述系统由输入级、中间级和输出级共三部分构成，输入级：由n个输入模块组成，每一个输入模块都是一个T-S-T交叉矩阵，可实现指定时隙的交叉，每个输入模块输出8路5G信号，与中间级对应输入通道直连，接入信号容量和端口数量可变；中间级：由一个k*k交叉芯片组成，完成k路5G信号的空分交换；输出级：由m个输出模块组成，每一个输出模块都是一个T-S-T交叉矩阵，可实现指定时隙的交叉，每个输出模块具有16路输入信号，与中间级对应输出通道直连。

本发明所述的采用基于图论的大容量SDH信号交叉汇聚系统进行路由算法，其特征在于，对于指定时隙输入信号，所述路由算法首先遍历所有已计算路径，判断当前时隙是否进行过交叉，以此确定该时隙是否可以复制，根据复制和非复制两种情况分别进行如下处理流程：

（1）、无复制情况路由算法流程：首先判断判断是否存在当前输出模块对应的中间级入区域到当前端口的已连链路，若存在，则遍历当前链路所有已占用时隙，寻找对应输入模块出端口空闲时隙，复用输出和中间级路径完成交叉；若不存在，则遍历输入模块可用输出，寻找第一个空闲通道，然后遍历输入模块可用输出寻找空闲通道，确定所有连接关系完成交叉，若不存在空闲通道则通过中间级广播实现；

（2）、有复制情况路由算法流程：首先遍历输出模块所有从输入级到输出级的已完成链路，若存在预交叉时隙的已完成链路，则从输出级复制，复用输入级和交叉级链路，交叉成功；否则遍历输出模块对应的中间级出区域是否存在预交叉时隙已连链路，若存在则从中间级复制，连接输出级，交叉成功；否则中间级出区域无可用已完成链路，遍历中间级所有通道判断是否存在预交叉时隙已连链路，遍历中间级出区域，寻找空闲通道，已连链路复制到此空闲通道，连接输出级，交叉成功；若不存在预交叉时隙已连链路则遍历输出模块对应的中间级出区域，判断是否存在输入模块对应的中间级入区域到此通道的已连链路，若存在则复用此链路，连接输入级，交叉成功；若无可用已连链路则遍历中间级出区域寻找空闲通道，复制中间级入区域已连链路，交叉成功。

本发明产生的有益效果是：通过此算法，可有效解决SDH信号的高、低阶交叉汇聚路由寻径问题，可以对大容量交换网络实现对SDH信号的交叉汇聚。采用交叉模块级联的方式设计大容量交叉网络，算法基于图论，支持广播复制功能，支持多规格输入输出模块，交叉容量可扩展。

附图说明

图1为本发明的大容量SDH信号交叉汇聚系统结构示意图；

图2为本发明的无复制情况路由算法流程图；

图3为有复制情况路由算法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。参照图1，本系统主要由三部分构成：

1）输入级，由n个输入模块组成，每一个输入模块都是一个T-S-T交叉矩阵，可实现指定时隙的交叉，每个输入模块输出8路5G信号，与中间级对应输入通道直连，接入信号容量和端口数量可变。

2）中间级，由一个k*k交叉芯片组成，完成k路5G信号的空分交换。

3）输出级，由m个输出模块组成，每一个输出模块都是一个T-S-T交叉矩阵，可实现指定时隙的交叉，每个模块具有16路输入信号，与中间级对应输出通道直连，输出通道数量和容量可变。

其中，k = 8*n = 16*m，本系统支持VC-4和VC-12粒度SDH信号的交叉，系统配置包括输入输出模块配置、系统容量等可变。如此通过多个输入输出模块级联方式，组成一个大容量的T-S-T三级交换系统，所有输入模块出端口作为整个系统的输入级，所有输出模块的入端口作为整个系统的输出级。各输入模块的输出只能对应于中间级特定入区域，同理，各输出模块的输入也只能对应中间级出区域，各输入输出模块只能执行本模块内部的交叉。这样系统网络结构输入级和中间级间连接固定，中间级和输出级间连接固定，要计算SDH信号从指定输入时隙到指定输出时隙的路由，需要计算包括输入模块、中间级交叉芯片、输出模块三个部分的路由。

对于本系统，从功能需求上看，需要解决SDH信号的交叉汇聚问题，结合系统网络结构土图，从软件层面可抽象成路由寻径算法的设计问题，即接入信号指定时隙通过合适的路径经过输入、中间、输出三级网络从指定时隙输出。

图论算法在计算机科学中扮演着很重要的角色，它提供了对很多问题都有效的一种简单而系统的建模方式。很多问题都可以转化为图论问题，然后用图论的基本算法加以解决。从算法设计而言，图论是解决此类路由问题的成熟解决方案，因此基于图论思想设计路由寻径算法，支持复制功能。

对于本算法，输入模块和输出模块由于固定连接关系，分别对应于中间级交叉芯片的入区域和出区域，因此中间级路径是计算整个路径的关键。算法基本思路如下：对于指定时隙输入信号，首先遍历所有已计算路径，判断当前时隙是否进行过交叉，以此确定该时隙是否可以复制，算法根据复制和非复制两种情况，设计不同的处理思路，分别处理。

无复制情况（又称为单播）基本思路为：首先判断判断是否存在当前输出模块对应的中间级入区域到当前端口的已连链路，若存在，则遍历当前链路所有已占用时隙，寻找对应输入模块出端口空闲时隙，复用输出和中间级路径完成交叉；若不存在，则遍历输入模块可用输出，寻找第一个空闲通道，然后遍历输入模块可用输出寻找空闲通道，确定所有连接关系完成交叉，若不存在空闲通道则通过中间级广播实现。

有复制情况路（又称为广播）基本思路为：首先遍历输出模块所有从输入级到输出级的已完成链路，若存在预交叉时隙的已完成链路，则从输出级复制，复用输入级和交叉级链路，交叉成功；否则遍历输出模块对应的中间级出区域是否存在预交叉时隙已连链路，若存在则从中间级复制，连接输出级，交叉成功；否则中间级出区域无可用已完成链路，遍历中间级所有通道判断是否存在预交叉时隙已连链路，遍历中间级出区域，寻找空闲通道，已连链路复制到此空闲通道，连接输出级，交叉成功；若不存在预交叉时隙已连链路则遍历输出模块对应的中间级出区域，判断是否存在输入模块对应的中间级入区域到此通道的已连链路，若存在则复用此链路，连接输入级，交叉成功；若无可用已连链路则遍历中间级出区域寻找空闲通道，复制中间级入区域已连链路，交叉成功。