波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中的路由與波長(zhǎng)分配問題研究.pdf

1、隨著大規(guī)模并行計(jì)算系統(tǒng)中處理器數(shù)目的增加和處理速度的加快,整個(gè)系統(tǒng)的通信開銷也在急劇增長(zhǎng),因而需要有效的通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)處理器之間的快速通信。傳統(tǒng)的電互連由于帶寬、時(shí)延、能耗等方面的缺陷,無法滿足大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)通信的需求。光互連由于具有極高的傳輸帶寬、極低的傳輸時(shí)延以及極低的功耗等優(yōu)良的特性,成為大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)的新一代通信網(wǎng)絡(luò)。
　　波分復(fù)用(WDM)是光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一,其核心思想,是將同一條光纖按照波長(zhǎng)劃分成多個(gè)信道,可以

2、同時(shí)傳輸多個(gè)光信號(hào)。所謂將通信模式嵌入WDM光網(wǎng)絡(luò),就是將通信模式中的每個(gè)子任務(wù)映射到網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)結(jié)點(diǎn),并為每對(duì)需要直接通信的結(jié)點(diǎn)分配一條光路,使得經(jīng)過同一條光纖的所有光路具有不同的波長(zhǎng)。并行計(jì)算的一個(gè)重要課題,就是將各種典型通信模式有效地嵌入各種典型WDM光網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)高效率通信。由于波長(zhǎng)是極為寶貴的資源,這就要求我們尋找所需波長(zhǎng)數(shù)最少的波長(zhǎng)分配方案,這就是WDM光網(wǎng)絡(luò)上的波長(zhǎng)分配問題。
　　超立方體、交叉立方體以及局部扭曲立方體

3、都是典型通信模式,線性陣列則是典型的WDM網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。本文主要研究如何將上述通信模式嵌入線性陣列光網(wǎng)絡(luò),使得所需波長(zhǎng)數(shù)最小。具體研究成果如下:
　　(1)研究了如何將局部扭曲立方體靜態(tài)地嵌入線性陣列。提出了一個(gè)具體的嵌入方案,運(yùn)用最大導(dǎo)出子圖技術(shù)證明了該方案的最優(yōu)性,并且給出了相應(yīng)的波長(zhǎng)分配算法,使得所需波長(zhǎng)數(shù)達(dá)到最小。
　　(2)研究了如何將廣義立方體靜態(tài)地嵌入線性陣列。提出了自然嵌入方案,證明了該方案的最優(yōu)性,并確定了陣列

4、中每條邊的擁塞度。在此基礎(chǔ)上,研究了交叉立方體的半雙工和全雙工通信模式在線性陣列上的路由和波長(zhǎng)分配問題,證明了自然嵌入方案在兩種通信模式下均具有最小波長(zhǎng)數(shù),并且給出了相應(yīng)的波長(zhǎng)分配算法。
　　(3)研究了如何將基于超立方體的雙調(diào)排序動(dòng)態(tài)地嵌入線性陣列。根據(jù)雙調(diào)排序的特點(diǎn)提出了維嵌入的概念,由此提出了兩個(gè)嵌入方案,并對(duì)其所需波長(zhǎng)數(shù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,這兩種波長(zhǎng)分配方案所需波長(zhǎng)數(shù)明顯小于最優(yōu)的靜態(tài)波長(zhǎng)分配方案。
　　(4)研究