[发明专利]一种从全光移位异或结果中计算原始数据的原理和方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种利用全光异或门从数据移位后再与原是数据异或后的结果中计算原始数据的原理和实现方法，其功能主要是完成由二进制数据“a”和其移n位后所得到的结果“2ⁿ*a”的异或结果 中计算获取原始数据“a”的功能，属于电子与信息技术领域。 

背景技术

光网络正以其高速率、大容量的数据传输能力，智能和灵活的网络管理能力，良好的健壮性和生存性成为未来网络发展的必然趋势。网络编码具有提高网络吞吐量、均衡网络负载、增加网络带宽的利用率、减少网络资源损耗、提高网络安全性、减少能量消耗等优点，为设计具有更高容量与更加优化的未来网络提供了切实可行的支持。 

将网络编码技术引入到光网络中，可以充分结合两者的优势，提高光网络的安全性和容错性，并且在WDM波长管理和分配方面可以发挥重要作用。但是，由于受到光信号本身特性的影响以及当前光器件的限制，要将网络编码技术应用到光网络当中并充分发挥光网络和网络编码两者的优势还面临很多的挑战。首先，在当前条件下，由于没有可读、写光器件，信息的复制多是通过星型耦合器等光功率分配器件再加上光交换矩阵和波长变换器组成，光交换/路由设备的结构设计受到很大限制，不具备电路由器的灵活性；其次，要在光域上实现传统网络编码使用的复杂线性运算几乎是不可能的，将光信号调制成电信号后在电域中进行编码计算后再将所得信号重新调制到光域进行传输是一个常用的方案，但是这必将增加网络传输时延降低网络性能，将使编码节点成为系统瓶颈。 

随着光器件的发展，在光域中可以快速、容易的实现逻辑移位和异或操作。无溢出的逻辑左移表示乘法运算，用逻辑异或取代传统的加法运算，两种运算结合可以在光网络中实现编码操作。因此，在光网络中使用逻辑异或和移位操作从而避免使用光-电-光转换完成网络编码已成为目前唯一切实可行的方案。 

然而要在光网络中使用逻辑移位和异或操作完成网络编码，编码节 点将不同于传统编码节点，在设计上必须做出相应改进。例如：某一编码节点同时收到两路编码后的信息 和 (a和b为未被编码的原始信息)，若采用传统网络编码方法直接将编码向量(假设为(14)^T)乘到输入数据上，此编码节点的输出将为 这将导致在目的节点难以解码；若对输入的两路编码后信息预先进行处理，还原出编码之前的原始信息，然后将编码向量与原始信息相乘，对原始信息完成编码运算，这样将能够保证使用逻辑移位和异或操作得到的编码数据在目的节点可以正确解码。假设编码节点的输入数据仍然为 和 在编码节点首先对输入数据 左移1位变为 然后将其与 进行异或运算得到数据 再从 中得到原始数据“a”，对“a”左移1位得到“2*a”，将其与 进行异或操作得到原始数据“b”，进而将“b”左移2位后与“a”异或得到此编码节点编码后输出数据 本次计算的关键是如何从 中计算得到原始数据“a”，完成这一计算这将保证基于逻辑移位和异或操作的网络编码可以在光网络中正确的实施。 

发明内容

本发明的目的在于为基于逻辑移位和异或操作的网络编码节点提供一种可行并且有效的关键部件，提供了一种基于逻辑异或门、光纤延迟线(FDL)和光分路器实现的、能够完成从二进制数据 计算获取原始数据“a”的逻辑运算模型及其实现方法。 

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案： 

确定适合于进行逻辑移位和异或操作的编码向量选取有限域范围GF(2ⁿ)，其特征在于： 

任何编码节点所分配到的编码向量为(12ⁿ)^T或者(2ⁿ1)^T，因此仅仅对输入的数据进行移位操作就能完成数据与编码向量的乘操作； 

对二进制原始数据进行妥善处理，使其高2*n位为0，用于保证其移位而不溢出； 

一种用于光网络中编码节点的计算模块，其特征在于： 

所述计算模块包括全光异或门、光分路器、光纤延迟线、功率补偿器件； 

其中，所述全光异或门具有两个输入端口和一个输出端口，一个输入端口用于接收输入的待计算数据； 

全光异或门的输出端口与所述的光分路器相连； 

所述的光分路器将信号一分为二，一路通过功率补偿器件后输出作为计算模型的输出数据，另一路与光纤延迟线及功率补偿器件相连作为全光异或门的另一路信号，反馈回到全光异或门另一输入端口。