CN105453489B - 一种改进型环状拓扑结构及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光电通信领域的改进型环状拓扑结构及其应用方法。所述改进型环状拓扑结构由m*n个以网格拓扑结构相连的路由节点构成，其中包括两个闭合环:第K行第1个路由节点与第K+1行第n个路由节点连接，第2行第n个路由节点与第m‑1行第1个路由节点连接，以使得第2行至第m‑1行中的所有路由节点形成第1闭合环，1<K<m‑1；第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n‑1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n‑1列中的所有路由节点形成第2闭合环，1<J<n‑l。采用本发明，可以减少节点之间交互的平均通信传输路径，降低节点之间的传输延时。

Description

一种改进型环状拓扑结构及其应用方法

技术领域

本发明涉及光电通信领域，尤其涉及一种改进型环状拓扑结构及其应用方法。

背景技术

目前，在片上网络(NOC，network-on-chip)中可以使用多种网络拓扑结构来完成路由节点之间的双向通信，最常使用的网络拓扑结构主要有网格(mesh)拓扑结构和传统环状(torus)拓扑结构两种。mesh拓扑结构(如图1所示)具有拓扑简单、寻径方便、可扩展性好等优点，但如果网络规模较大，有些路由节点之间的通信传输路径的长度较长，即延迟较大，相比而言，传统torus结构(如图2所示)是在mesh结构的基础上，将每一行和每一列分别环绕起来形成的，如此可减小有些路由节点之间的通信传输路径的长度，进一步地，在现有传统torus拓扑结构的基础上又演进出双扭环(doubly twisted torus)拓扑结构(如图3所示)。

平均通信传输路径的长度可以作为衡量一个拓扑网络优劣的直观体现，然而，相较于mesh拓扑结构，传统torus拓扑结构和doubly twisted torus拓扑结构的平均通信传输路径的长度已经缩短，但是针对多核处理的应用场景，上述传统torus拓扑结构和doublytwisted torus拓扑结构的传输延时还有待提高。因此，本发明提出了一种改进型环状拓扑结构及其应用方法，进一步减小节点之间的平均通信传输路径的长度，从而降低节点之间的传输时延。

发明内容

本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构及其应用方法，基于原有的网格拓扑结构进行改进，减少了节点之间的平均通信传输路径的长度，进而降低了节点之间的传输延时。

第一方面，本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构，所述改进型环状拓扑结构由m*n个以网格拓扑结构相连的路由节点构成，其中，m≥4，n≥4，在所述改进型环状拓扑结构中：

第1行第1个路由节点与第1行第n个路由节点连接，第m行第1个路由节点与第m行第n个路由节点连接，第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；

第K行第1个路由节点与第K+1行第n个路由节点连接，第2行第n个路由节点与第m-1行第1个路由节点连接，以使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜K＜m-1；

第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜J＜n-1。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述m*n个路由节点中的每个路由节点连接有处理器和存储器中的至少一个。

第二方面，本发明的实施例提供了一种三维改进型环状拓扑结构，所述三维改进型环状拓扑结构由m*n*L个路由节点构成，所述m*n*L个路由节点为以网格拓扑结构相连的，其中，m≥4，n≥4，L≥4，

所述三维改进型环状拓扑结构分为L层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由m*n个路由节点构成，其中，在所述每一层m*n个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜J＜n-1；

所述三维改进型环状拓扑结构分为m层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由n*L个路由节点构成，其中，在所述每一层n*L个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第n个路由节点连接，第L列第1个路由节点与第L列第n个路由节点连接；第K列第n个路由节点与第K+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第L-1列第n个路由节点连接，以使得第2列至第L-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜K＜L-1；

所述三维改进型环状拓扑结构分为n层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由L*m个路由节点构成，其中，在所述每一层L*m个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第L个路由节点连接，第m列第1个路由节点与第m列第L个路由节点连接；第T列第L个路由节点与第T+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第m-1列第L个路由节点连接，以使得第2列至第m-1列中的所有路由节点形成第3闭合环，其中，1＜T＜m-1。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述m*n*L个路由节点中的每个路由节点连接有处理器和存储器中的至少一个。

第三方面，本发明的实施例提供了一种改进型环状拓扑结构的应用方法，应用于一种改进型环状拓扑结构，所述改进型环状拓扑结构由m*n个以网格拓扑结构相连的路由节点构成，其中，m≥4，n≥4，在所述改进型环状拓扑结构中：

第1行第1个路由节点与第1行第n个路由节点连接，第m行第1个路由节点与第m行第n个路由节点连接，第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；

第K行第1个路由节点与第K+1行第n个路由节点连接，第2行第n个路由节点与第m-1行第1个路由节点连接，以使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜K＜m-1；

第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜J＜n-1。其中，每个路由节点中预置有与所述改进型torus拓扑结构对应的路由交换表，所述方法包括：

所述改进型环状拓扑结构中的第一路由节点获取数据包，所述数据包中包含所述数据包需到达的目的路由节点的信息；

所述第一路由节点查询所述数据包中是否有所述数据包的传输路径；

若所述第一路由节点在所述数据包中未查询到所述数据包的传输路径，所述第一路由节点则根据所述目的路由节点的信息，从所述路由交换表中确定第二路由节点，将所述第二路由节点作为所述第一路由节点的下一跳路由节点；

在第三方面的第一种可能的实现方式中，在所述第一路由节点查询所述数据包中是否有所述数据包的传输路径之后，还包括：

若所述第一路由节点在所述数据包中查询到所述数据包的传输路径，所述第一路由节点则按照所述传输路径将所述数据包发送至所述目的路由节点。

在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述路由交换表包括树状的N级路由节点，所述N级路由节点中的第1级路由节点为根节点，所述N级路由节点中的第N级路由节点为叶子节点，所述N级路由节点中的第M级路由节点为中间节点，所述第M级路由节点在所述路由交换表中为第M+1级路由节点的父节点，且所述第M级路由节点在所述改进型环状拓扑结构中为所述第M+1级路由节点的相邻节点，N≥3，1＜M＜N，

其中，所述第一路由节点根据所述目的路由节点的信息，从所述路由交换表中确定第二路由节点，包括：

所述第一路由节点根据所述目的路由节点的信息，从所述第一路由节点开始，向叶子节点方向逐级查询所述目的路由节点；

若所述第一路由节点在第X级路由节点中查询到至少一个所述目的路由节点，所述第一路由节点则从至少一个所述目的路由节点中确定一个所述目的路由节点，1＜X≤N；

所述第一路由节点从该一个所述目的路由节点至所述第一路由节点之间的所有节点中确定第二路由节点，所述第二路由节点为所述所有路由节点中所述第一路由节点的相邻节点。

本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构及其应用方法，基于原有的网格拓扑结构进行改进，使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，改进后的环状拓扑结构减少了节点之间交互的平均通信传输路径，进而降低了节点之间的传输延时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中网格拓扑结构的连接示意图；

图2为现有技术中传统环状拓扑结构的连接示意图；

图3为现有技术中双扭环拓扑结构的连接示意图；

图4为本发明实施例提供的改进型环状拓扑结构的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的4*4改进型环状拓扑结构的连接示意图；

图5a为本发明实施例图5中路由节点a00的树型路由交换表；

图5b为本发明实施例图5中路由节点a01的树型路由交换表；

图5c为本发明实施例图5中路由节点a11的树型路由交换表；

图5d为本发明实施例图5中路由节点a12的树型路由交换表；

图6为传统环形拓扑结构、双扭环拓扑结构以及改进型环状拓扑结构平均通信传输路径的比较示意图；

图7为本发明实施例提供的三维改进型环状拓扑结构的连接示意图一；

图8为本发明实施例提供的三维改进型环状拓扑结构的连接示意图二；

图9为本发明实施例提供的三维改进型环状拓扑结构的连接示意图三；

图10为本发明实施例提供的三维改进型环状拓扑结构的连接示意图四；

图11为本发明的实施例提供的一种改进型环状拓扑结构的应用方法流程图一；

图12为本发明的实施例提供的一种改进型环状拓扑结构的应用方法流程图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构，如图4所示，所述改进型环状拓扑结构由m*n个以网格拓扑结构相连的路由节点构成，其中，m≥4，n≥4，在所述改进型环状拓扑结构中：

第1行第1个路由节点与第1行第n个路由节点连接，第m行第1个路由节点与第m行第n个路由节点连接，第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；第K行第1个路由节点与第K+1行第n个路由节点连接，第2行第n个路由节点与第m-1行第1个路由节点连接，以使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜K＜m-1；第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜J＜n-1。

本发明的实施例提供的m*n改进型环状拓扑结构如图4所示，该改进型环状拓扑结构是在现有的传统torus拓扑结构(如图2所示)的基础上演化而来的。具体的，在所述改进型环状拓扑结构中，第1行第1个路由节点与第1行第n个路由节点连接，第m行第1个路由节点与第m行第n个路由节点连接，第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接，即与现有的传统torus拓扑结构相比，改进型环状拓扑结构的第1行、第m行、第1列以及第n列的连接方式没有变化。此外，在所述改进型环状拓扑结构中，将第2行的第1个路由节点连接到第3行的第n个路由节点，第3行的第1个路由节点连接到第4行的第n个路由节点，……，第m-2行的第1个路由节点连接到第m-1行的第n个路由节点，直到第m-1行的第1个路由节点连接到第2行的第n个路由节点，如此，从第2行到第n-1行形成第1闭合环；将第2列的第m个路由节点连接到第3列的第1个路由节点，第3列的第m个路由节点连接到第4列的第1个路由节点，……，第n-2列的第m个路由节点连接到第n-1列的第1个路由节点，直到第n-1列的第m个路由节点连接到第2列的第1个路由节点，如此，从第2列到第n-1列形成第2闭合环。即本发明m×n改进型torus拓扑结构是将第1行、第m行、第1列、第n列分别连接成环，然后将第2行到第n行、第2列到第n列分别连接成环。

进一步地，所述m*n个路由节点构成的改进型环状拓扑结构的平均跳数的计算公式为：

其中，k表示任一路由节点将数据包发送至其他路由节点的跳数,jk表示k跳的路由节点数目。

需要说明的是所述m*n个路由节点中任一路由节点至其他路由节点的平均跳数的计算公式为：任一路由节点的 其中，k表示任一路由节点将数据包发送至其他路由节点的跳数,j_k表示k跳的路由节点数目。

进一步地，所述m*n个路由节点中的每个路由节点连接有处理器和存储器中的至少一个。

示例性的，按上述方式构造的4*4改进型环状拓扑结构如图5所示，所示4*4改进型环状拓扑结构共有16个路由节点构成，例如，在图5中a00、a32是路由节点，01、02是连接a00和a32的一条路径的两段，因此从路由节点a00到路由节点a32最短路径仅需2跳即可到达,而对于4*4传统torus拓扑结构从路由节点a00到路由节点a32则需3跳。而一个拓扑网络的优劣可用平均通信传输路径的长度来衡量，对于改进型torus拓扑结构，若以路由节点a00为源节点，则a00到其他路由节点的跳数分布为：1跳路由节点数有4个，即为a01、a03、a10、a30；2跳路由节点数有8个，即为a02、a11、a13、a20、a23、a31、a32、a33；3跳路由节点数有3个，即为a12、a21、a22；4跳路由节点数有0个。

对于网络大小为4*4的改进型torus拓扑结构，通过上述规则穷尽16个路由节点的跳数分布，并按照上述计算平均跳数的公式，可以得到改进型torus拓扑结构在网络大小为4*4情况下的平均跳数，进一步地，可以分别得到改进型torus拓扑结构在网络大小为5*5、6*6情况下的平均跳数。相应的，同时可以计算传统torus拓扑结构、doubly twisted torus拓扑结构分别在网络大小为4*4、5*5、6*6情况下的平均跳数，其最终结果如图6所示。由图6可以明显看出，本实施例提供的改进型torus拓扑结构具有最小的平均跳数，即具有最短的平均通信传输路径，可以降低节点之间的传输延时。

此外，一个拓扑结构的优劣还可用交叉点数目来衡量，交叉点数目越少，整个拓扑网络的损耗就会越少。因此，可以统计传统torus拓扑结构、doubly twisted torus拓扑结构以及改进型torus拓扑结构三种拓扑结构各自的总交叉点数目，结果如表1所示。

表1

由表1可以看出，本实施例提供的改进型torus拓扑结构的交叉点数目和传统torus拓扑结构的交叉点数目相同，且都优于doubly twisted torus拓扑结构，即本实施例提供的改进型torus拓扑结构可以在不增加交叉点数目带来的额外损耗的基础上，有效缩短平均通信传输路径，降低节点之间的传输延时。

本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构，基于原有的网格拓扑结构进行改进，使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，改进后的环状拓扑结构减少了节点之间交互的平均通信传输路径，进而降低了节点之间的传输延时。

实施例二

本发明的实施例提供一种三维改进型环状拓扑结构，如图7所示，所述三维改进型环状拓扑结构由m*n*L个路由节点构成，所述m*n*L个路由节点为以网格拓扑结构相连的，其中，m≥4，n≥4，L≥4，

所述三维改进型环状拓扑结构分为L层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由m*n个路由节点构成，其中，在所述每一层m*n个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜J＜n-1；

所述三维改进型环状拓扑结构分为m层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由n*L个路由节点构成，其中，在所述每一层n*L个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第n个路由节点连接，第L列第1个路由节点与第L列第n个路由节点连接；第K列第n个路由节点与第K+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第L-1列第n个路由节点连接，以使得第2列至第L-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜K＜L-1；

所述三维改进型环状拓扑结构分为n层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由m*L个路由节点构成，其中，在所述每一层m*L个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第L个路由节点连接，第m列第1个路由节点与第m列第L个路由节点连接；第T列第L个路由节点与第T+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第m-1列第L个路由节点连接，以使得第2列至第m-1列中的所有路由节点形成第3闭合环，其中，1＜T＜m-1。

本发明的实施例提供的m*n*L三维改进型环状拓扑结构，是在m*n大小的改进型环状拓扑结构的基础上演化而来的。具体的，三维改进型环状拓扑结构类似于二维改进型环状拓扑结构，即从每一个方向上看上去都是类似于二维改进型环状拓扑结构。如图8所示，所述三维改进型环状拓扑结构可以分为L层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由m*n个路由节点构成，其中，所述每一层m*n个路由节点构成的所述子拓扑结构都与m*n个路由节点构成的二维改进型环状拓扑结构类似，使第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第1闭合环；如图9所示，所述三维改进型环状拓扑结构可以分为m层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由n*L个路由节点构成，其中，所述每一层所述n*L个路由节点构成的子拓扑结构都与n*L个路由节点构成的二维改进型环状拓扑结构类似，使第2列至第L-1列中的所有路由节点形成第2闭合环；如图10所示，所述三维改进型环状拓扑结构可以分为n层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由m*L个路由节点构成，其中，所述每一层所述m*L个路由节点构成的子拓扑结构都与m*L个路由节点构成的二维改进型环状拓扑结构类似，使第2列至第m-1列中的所有路由节点形成第3闭合环。

进一步地，所述m*n*L个路由节点构成的三维改进型环状拓扑结构的平均跳数的计算公式为：

其中，k表示任一路由节点将数据包发送至其他路由节点的跳数,j^k表示k跳的路由节点数目。

进一步地，所述m*n*L个路由节点中的每个路由节点连接有处理器和存储器中的至少一个。

本发明的实施例提供一种三维改进型环状拓扑结构，是在m*n大小的改进型环状拓扑结构的基础上演化而来的，使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第1闭合环，第2列至L-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，第2列至m-1列中的所有路由节点形成第3闭合环，改进后的环状拓扑结构减少了节点之间交互的平均通信传输路径，进而降低了节点之间的传输延时。

实施例三

本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构的应用方法，如图11所示，应用于实施例一中所述的改进型环状拓扑结构，其中，每个路由路由节点中预置有与所述改进型torus拓扑结构对应的路由交换表，所述方法包括：

101、第一路由节点获取数据包，所述数据包中包含所述数据包需到达的目的路由节点的信息。

其中，图5中路由节点a00、a01、a11、a12对应的树型路由交换表如图5a至图5d所示，其他路由节点对应的路由交换表类似。路由交换表中根节点即为第一路由节点，而一级、二级、三级对应的节点分别表示从第一路由节点经过一跳、两跳、三跳才能到达的节点，这里的级数和前述的跳数相对应。

具体的，若以第一路由节点为a00、目的节点为a12为例，第一路由节点(a00)获取数据包，所述数据包中包含所述数据包需到达的目的路由节点的信息(a12)，进而使得a00根据目的路由节点的信息选择路径完成数据包的发送。

102、所述第一路由节点查询所述数据包中是否有所述数据包的传输路径。

具体的，在第一路由节点获取数据包后，第一路由节点对所述数据包进行查询，若所述第一路由节点在所述数据包中查询到所述数据包的传输路径，所述第一路由节点则按照所述传输路径将所述数据包发送至所述目的路由节点。若所述第一路由节点在所述数据包中未查询到所述数据包的传输路径，则执行步骤103。

103、若所述第一路由节点在所述数据包中未查询到所述数据包的传输路径，所述第一路由节点则根据所述目的路由节点的信息，从所述路由交换表中确定第二路由节点，所述第二路由节点为所述第一路由节点的下一跳路由节点。

其中，所述路由交换表包括树状的N级路由节点，所述N级路由节点中的所述第一路由节点为根节点，所述N级路由节点中的第N级路由节点为叶子节点，所述N级路由节点中的第M级路由节点为中间节点，所述第M级路由节点在所述路由交换表中为第M+1级路由节点的父节点，且所述第M级路由节点在所述改进型环状拓扑结构中为所述第M+1级路由节点的相邻节点，1＜M＜N。例如，参考图5所示，当第一路由节点(即根节点)为a00时，a00中的路由交换表如图5a所示，其中，a00为根节点，一级和二级中的所有节点为中间节点，三级中的所有节点为叶子节点。

具体的，第一路由节点根据目的路由节点的信息，从路由交换表中确定第二路由节点时，可以先根据目的路由节点的信息，从第一路由节点开始，向叶子节点方向逐级查询目的路由节点；若第一路由节点在第X级路由节点中查询到至少一个目的路由节点，第一路由节点则可以从至少一个目的路由节点中确定一个目的路由节点，1＜X≤N；最后，第一路由节点从该一个目的路由节点至第一路由节点之间的所有节点中确定第二路由节点，第二路由节点为所有路由节点中第一路由节点的相邻节点。

示例性的，一个数据包从a00传输到a12需经过三跳才能到达，即按(a00、a01、a11、a12)传输路线，需第一跳到达a01，之后需第二跳到达a11，最后需第三跳到达目的路由节点a12，当然，也可以按(a00、a01、a02、a12)或(a00、a03、a02、a12)或(a00、a03、a13、a12)或(a00、a10、a11、a12)传输路线进行传输，所需跳数同样为三跳。如图5以及图5a至图5d所示，以第一路由节点为a00、目的路由节点为a12为例，第一路由节点a00连接的CPU或其他功能模块发出数据包到a00，其中数据包中含有目的节点信息(如为a12)，第一路由节点a00根据目的节点a12查看其对应的路由交换表，即图5a。首先查看路由交换表图5a中一级节点有没有目的节点a12，从图5a可知没有；然后再查看路由交换表图5a中二级节点有没有目的节点a12，同样从图5a可知没有；最后再查看路由交换表图5a中三级节点有没有目的节点a12，从图5a可知，在三级节点中，目的节点a12出现了五次，说明从a00到a12有五条传输路径，从中随机任选一条路径，例如为(a00、a01、a11、a12)，则数据包将从第一目的节点a00右侧出口传出并送达第二路由节点a01。

进一步地，数据包到达第二路由节点a01后，第二路由节点a01根据数据包中的目的节点a12查看其对应的路由交换表，即图5b。首先查看路由交换表图5b中一级节点有没有目的节点a12，从图5b可知没有；然后再查看路由交换表图5b中二级节点有没有目的节点a12，从图5b可知，在二级节点中目的节点a12出现了两次，说明从a01到a12有两条传输路径，即(a01、a11、a12)或(a01、a02、a12)，从中随机任选一条路径，如为(a01、a11、a12)，则数据包将从第二路由节点a01下侧出口传出并送达下一个路由节点a11。数据包到达路由节点a11后，路由节点a11同样根据数据包中的目的节点a12查看其对应的路由交换表图5c。首先查看路由交换表图5c中一级节点有没有目的节点a12，从图5c可知，在一级节点中，目的节点a12出现了一次，说明从a01到a12只有一条传输路径，即为(a11、a12)，则数据包将从路由节点a11右侧出口传出并送达目的节点a12。数据包到达路由节点a12后，路由节点a12根据数据包中的目的节点a12查看其对应的路由交换表图5d。首先查看路由交换表图5d中一级节点有没有目的节点a12，从图5d可知没有；然后再查看路由交换表图5d中二级节点有没有目的节点a12，从图5d可知没有；最后再查看路由交换表图5d中三级节点有没有目的节点a12，从图5d可知没有。因路由节点a12在其路由交换表图5d中没查找到目的节点a12，故路由节点a12默认自己即为目的节点，从而路由节点a12将数据包发送给与其连接的CPU或其他功能模块。

至此，上述过程实现了一个数据包基于改进型环状拓扑结构从第一路由节点到目的节点的传输过程。具体的，确定第二路由节点，即第一路由节点的下一跳路由节点的过程可参见如图12所示的方法流程。

104、所述第一路由节点将所述数据包发送至所述第二路由节点。

具体的，第一路由节点在根据所述目的路由节点的信息，从所述路由交换表中确定第二路由节点后，将所述数据包发送至所述第二路由节点，具体过程步骤103中已经详细阐述故此处不再赘述。进一步地，所述第二路由节点收到所述数据包后，执行与步骤103相同的步骤，此时第二路由节点可以看做第一路由节点，直至将所述数据包发送至目的节点，完成一个数据包基于改进型环状拓扑结构的传送过程。

需要说明的是，本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构的应用方法，除了可利用上述路由交换算法或方式外，也可以结合其他更好的路由交换算法或方式，实现更优的性能。

本发明的实施例提供一种改进型环状拓扑结构的应用方法，基于原有的网格拓扑结构进行改进，使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，改进后的环状拓扑结构减少了节点之间交互的平均通信传输路径，进而降低了节点之间的传输延时。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种改进型环状拓扑结构，其特征在于，所述改进型环状拓扑结构由m*n个以网格拓扑结构相连的路由节点构成，其中，m≥4，n≥4，在所述改进型环状拓扑结构中：

第1行第1个路由节点与第1行第n个路由节点连接，第m行第1个路由节点与第m行第n个路由节点连接，第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；

第K行第1个路由节点与第K+1行第n个路由节点连接，第2行第n个路由节点与第m-1行第1个路由节点连接，以使得第2行至第m-1行中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜K＜m-1；

第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜J＜n-1。

2.根据权利要求1所述的改进型环状拓扑结构，其特征在于，所述m*n个路由节点中的每个路由节点连接有处理器和存储器中的至少一个。

3.一种三维改进型环状拓扑结构，其特征在于，所述三维改进型环状拓扑结构由m*n*L个路由节点构成，所述m*n*L个路由节点为以网格拓扑结构相连的，其中，m≥4，n≥4，L≥4，

所述三维改进型环状拓扑结构分为L层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由m*n个路由节点构成，其中，在所述每一层m*n个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第m个路由节点连接，第n列第1个路由节点与第n列第m个路由节点连接；第J列第m个路由节点与第J+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第n-1列第m个路由节点连接，以使得第2列至第n-1列中的所有路由节点形成第1闭合环，其中，1＜J＜n-1；

所述三维改进型环状拓扑结构分为m层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由n*L个路由节点构成，其中，在所述每一层n*L个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第n个路由节点连接，第L列第1个路由节点与第L列第n个路由节点连接；第K列第n个路由节点与第K+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第L-1列第n个路由节点连接，以使得第2列至第L-1列中的所有路由节点形成第2闭合环，其中，1＜K＜L-1；

所述三维改进型环状拓扑结构分为n层子拓扑结构，每一层所述子拓扑结构由L*m个路由节点构成，其中，在所述每一层L*m个路由节点构成的子拓扑结构中：

第1列第1个路由节点与第1列第L个路由节点连接，第m列第1个路由节点与第m列第L个路由节点连接；第T列第L个路由节点与第T+1列第1个路由节点连接，第2列第1个路由节点与第m-1列第L个路由节点连接，以使得第2列至第m-1列中的所有路由节点形成第3闭合环，其中，1＜T＜m-1。

4.根据权利要求3所述的三维改进型环状拓扑结构，其特征在于，所述m*n*L个路由节点中的每个路由节点连接有处理器和存储器中的至少一个。

5.一种改进型环状拓扑结构的应用方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的改进型环状拓扑结构，其中，每个路由节点中预置有与所述改进型环状拓扑结构对应的路由交换表，所述方法包括：

所述改进型环状拓扑结构中的第一路由节点获取数据包，所述数据包中包含所述数据包需到达的目的路由节点的信息；

所述第一路由节点查询所述数据包中是否有所述数据包的传输路径；

若所述第一路由节点在所述数据包中未查询到所述数据包的传输路径，所述第一路由节点则根据所述目的路由节点的信息，从所述路由交换表中查询第二路由节点，若所述第一路由节点在所述路由交换表中未查询到所述第二路由节点，所述第一路由节点默认自身路由节点为所述目的路由节点，将所述数据包发送给与所述第一路由节点连接的CPU或其他模块；

若所述第一路由节点在所述路由交换表中查询到所述第二路由节点，所述第一路由节点将所述第二路由节点作为所述第一路由节点的下一跳路由节点；

所述第一路由节点将所述数据包发送至所述第二路由节点。

6.根据权利要求5所述的改进型环状拓扑结构的应用方法，其特征在于，在所述第一路由节点查询所述数据包中是否有所述数据包的传输路径之后，还包括：

若所述第一路由节点在所述数据包中查询到所述数据包的传输路径，所述第一路由节点则按照所述传输路径将所述数据包发送至所述目的路由节点。

7.根据权利要求5所述的改进型环状拓扑结构的应用方法，其特征在于，所述路由交换表包括树状的N级路由节点，所述N级路由节点中的所述第一路由节点为根节点，所述N级路由节点中的第N级路由节点为叶子节点，所述N级路由节点中的第M级路由节点为中间节点，所述第M级路由节点在所述路由交换表中为第M+1级路由节点的父节点，且所述第M级路由节点在所述改进型环状拓扑结构中为所述第M+1级路由节点的相邻节点，1＜M＜N，

其中，所述第一路由节点根据所述目的路由节点的信息，从所述路由交换表中确定第二路由节点，包括：

所述第一路由节点根据所述目的路由节点的信息，从所述第一路由节点开始，向叶子节点方向逐级查询所述目的路由节点；

若所述第一路由节点在第X级路由节点中查询到至少一个所述目的路由节点，所述第一路由节点则从至少一个所述目的路由节点中确定一个所述目的路由节点，1＜X≤N；

所述第一路由节点从该一个所述目的路由节点至所述第一路由节点之间的所有节点中确定第二路由节点，所述第二路由节点为所述所有路由节点中所述第一路由节点的相邻节点。