一种射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵路由快速选择算法

摘要

本发明公开了一种射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵路由快速选择算法，包括以下步骤：S1建立路由表；S2建立记忆表；S3：按照输出端口号，在路由表中选择响应端口号分组；S4在分组的记忆表搜索，如果搜索成功则跳转到步骤S6，搜索失败则进行步骤S5；S5按照当前路由状态，确定搜索查询方向；S6根据查询到的路由控制参数，控制各个开关通断；S7更新记忆表。本发明建立了一个路由状态表与短时记忆表，利用当前连接状态作为先验知识，采用记忆搜索与更新方法，实现路由的快速选择，将查表搜索计算量平均降低到1/2N，花费很少的运算量，实现交换矩阵路由快速选择。

说明书

技术领域

本发明涉及数据通讯技术领域，具体涉及一种射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵路由快速选择算法。

背景技术

在较大规模以上卫星地球站，短波、超短波通信枢纽，无线电信号侦测站，无线电监测站中，为了实现大规模通信链路分配管理、信号侦控链路分配管理，广泛应用了射频中频交换矩阵，完成收发天线与通信终端、侦测哨位、监测台位之间的分配交换，路由选择算法是开展高效通信链路分配管理、信号接收链路分配管理的重要基础。由于射频中频交换矩阵是对高频模拟信号的功率分配与交换，每一级分配与交换都将带来插入损耗，所以都必须采用低噪声放大器进行补偿，为了减小计算控制单元对模拟高频通道的电磁辐射与干扰，除采用电磁屏蔽措施外，工程上常采用简单运算与控制器件完成路由的选择控制。

在无线电通信、无线电侦测及无线电监测领域，工程实现中射频中频交换矩阵路由选择算法通常采用两种方法：一是序贯搜索算法，建立所有状态的路由表，通过序贯搜索获得所有开关的通断状态；二是利用图论中图边着色(Graph Edge-Coloring)问题提出的各种并行路由算法，通常使用n度二分多图边着色算法(Edge Coloring of BipartiteMultigraphs of Degree n)。序贯搜索算法方法简单但运算量大，代价高，工程实现上通常需要一个控制计算机或在上位机软件中增加路由解算功能；并且射频中频交换矩阵与控制计算机或上位机之间控制信息数量大，控制指令传输时效低，路由切换速度慢。并行路由算法降低了运算量，但算法还是比较复杂成本比较高，需要在交换矩阵集成一个单板机或DSP板或具有ARM内核的FPGA板；还需要做专门的电磁屏蔽设计，降低单板机或DSP板或具有ARM内核的FPGA板等高速数字信号处理引起的电磁兼容干扰。

目前较大规模以上卫星地球站、短波和超短波通信枢纽、无线电信号侦测站、无线电监测站中，根据业务、目标、对象的变化需要动态控制射频中频交换矩阵设备的路由，达到快速建立适合的通信收发通道、信号侦控通道，由于CLOS矩阵优越的模块化结构，绝大部分系统都采用了射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵，序贯路由算法太慢，适应于电信业务分组与电路交换的基于图论中图边着色问题的分布式流水线路由算法虽然时间复杂度降低到了

发明内容

针对上述问题，发明提出了一种利用路由先验知识与记忆搜索查表，实现射频中频无阻塞交换矩阵路由选择的低成本快速方法，模拟短时记忆，首先在记忆列表查询，将查表搜索计算量平均降低到1/2N，由单片机完成路由选择与控制。

本发明采用下述的技术方案：一种射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵路由快速选择算法，包括以下步骤：

S1：建立路由表：路由表按照输出端口号分组，组内输入端口号由小到大顺序排列，路由表定义输入级S1、中间级S2、输出级S3中需要配置模块开关的控制参数，路由表控制参数按矩阵排列，C(n，m，r)无阻塞交换矩阵的路由表控制参数矩阵如下：

其中

其中

其中

其中

S2：建立记忆表：

记忆表的深度选为2或4或8或16，最浅选2位深度，最深选16位深度，根据交换矩阵规模配置，小于32×32规模，记忆表深度选2，32×32到64×64规模，记忆表深度选4，64×64到128×128规模，记忆表深度选8，大于128×128规模，记忆表深度选16；

S3：按照输出端口号j，在路由表中选择响应端口号分组

S4：在分组

S5：按照当前路由状态，如果新的输入端口号i小于当前路由状态的输入端口号h，搜索查询方向向上开展，如果新的输入端口号大于当前路由状态的输入端口号h，搜索查询方向向下开展；

S6：根据查询到的路由控制参数

S7：更新记忆表，采用先进先出模式，上次使用的路由状态排在第一位，上上次使用的路由状态排在第二位，依次类推，将最深一位的路由状态遗忘，退出记忆表。

由简单低成本的单片机完成路由选择与控制。

本发明的有益效果是：建立一个路由状态表与短时记忆表，利用当前连接状态作为先验知识，采用记忆搜索与更新方法，实现路由的快速选择，将查表搜索计算量平均降低到1/2N，花费很少的运算量，实现交换矩阵路由快速选择。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明逻辑框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵路由快速选择算法，包括以下步骤：

S1：建立路由表：路由表按照输出端口号分组，组内输入端口号由小到大顺序排列，路由表定义输入级S1、中间级S2、输出级S3中需要配置模块开关的控制参数，路由表控制参数按矩阵排列，C(n，m，r)无阻塞交换矩阵的路由表控制参数矩阵如下：

其中

其中

其中

其中

S2：建立记忆表：

记忆表的深度选为2或4或8或16，最浅选2位深度，最深选16位深度，根据交换矩阵规模配置，小于32×32规模，记忆表深度选2，32×32到64×64规模，记忆表深度选4，64×64到128×128规模，记忆表深度选8，大于128×128规模，记忆表深度选16；

S3：按照输出端口号j，在路由表中选择响应端口号分组

S4：在分组

S5：按照当前路由状态，如果新的输入端口号i小于当前路由状态的输入端口号h，搜索查询方向向上开展，如果新的输入端口号大于当前路由状态的输入端口号h，搜索查询方向向下开展；

S6：根据查询到的路由控制参数

S7：更新记忆表，采用先进先出模式，上次使用的路由状态排在第一位，上上次使用的路由状态排在第二位，依次类推，将最深一位的路由状态遗忘，退出记忆表。

由简单低成本的单片机完成路由选择与控制。

本发明利用射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵在实际使用中没有全部断开的状态，建立所有输入端口到输出端口的路由表，将路由表分为2级，包括最近2次选择最多的2个路由为第一级路由表，其余的为第二级路由表；当更换路由时，首先在记忆列表查询，同时自动更新记忆列表，如果查询成功，则可以获得输入级、中间级、输出级交换模块的路由配置；如果查询失败，转入第二级路由表搜索，利用端口号、当前路由状态分支查询，最终获得输入级、中间级、输出级交换模块的路由配置；将这三个模块的路由选择传送到相应的模块，实现射频中频三级CLOS无阻塞交换矩阵路由选择，如图1所示。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。