(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211071606.5 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 虞万荣　刘博　唐帮盈　刘波　 赵宝康　陶静　时向泉　李斯晨　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 李杨 (51)Int.Cl. H04B 10/70(2013.01) H04Q 11/00(2006.01) H04L 9/08(2006.01) (54)发明名称 基于量子网络的先请求先服务纠缠路由方 法和装置 (57)摘要 本申请涉及一种基于量子网络的先请求先 服务纠缠路由方法及装置。 所述方法包括： 将量 子纠缠分发网络抽象为一个有向图模 型， 有向图 包括节点集、 边集和链路损耗矩阵集； 利用改进 的Dijkstra算法依次找到从纠缠光子源到每个 配对用户的最低损耗路径， 构建锁定函数将路由 路径中所有节点的相关输入输出端口标记为使 用状态， 构建释放函数， 当第一用户节点和第二 用户节点请求释放路径资源时， 利用释放函数释 放第一路由路径和第二路由路径消耗的纠缠网 络链路资源。 采用本方法能够提高纠缠分发网络 路由效率。 权利要求书3页 说明书13页 附图4页 CN 115441960 A 2022.12.06 CN 115441960 A 1.一种基于量子网络的先请求先服 务纠缠路由方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 步骤1： 获取量子纠缠分发网络， 将所述量子纠缠分发网络抽象成有向图； 所述有向图 包括节点集、 边集和链路损耗矩阵集； 所述节点集由纠缠光子源、 用户和波长路由设备组 成； 所述边集包括节点之间的量子链路； 所述链路损耗矩阵集为网络任意两点之间的链路 损耗矩阵的集 合； 步骤2： 对所述节点 集进行建模， 得到节点 集的向量表示； 步骤3： 对所述边集进行建模， 得到边集的向量表示， 根据边集的向量表示对任意两点 间的链路损耗矩阵进行推导， 得到链路损耗矩阵集； 步骤4： 根据第一用户节点请求的波长信道， 利用改进后的Dijkstra算法对所述节点集 中纠缠光子源节点到第一用户节点之间的路径进行计算， 得到第一路由路径； 步骤5： 构建锁定函数； 利用锁定函数占用第一路由路径消耗的纠缠网络链路资源； 所 述锁定函数用于根据第一用户节点请求的波长通道和第一路由路径将第一路由路径中所 有节点的相关输入输出端口标记为使用状态； 步骤6： 根据第二用户节点请求的波长信道， 利用改进后的Dijkstra算法对所述节点集 中纠缠光子源节点到第二用户节点之间的路径进行计算， 得到第二路由路径； 步骤7： 利用所述锁定函数将第二路由路径中所有节点的相关输入输出端口标记为使 用状态； 步骤8： 构建释放函数， 当所述第一用户节点和第二用户节点请求释放路径资源时， 利 用释放函数将第一路由路径和 第二路由路径中所有节点的端口恢复为未使用状态， 从而释 放第一路由路径和第二路由路径消耗的纠缠网络链路资源。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 对所述节点集进行建模， 得到节点集的向 量表示,包括： 将所述节点集中的每个节点定义为一个二元向量； 所述二元向量包括传递损失矩阵向 量和支持的波长信道向量； 所述损失矩阵向量包含多维矩阵； 所述多维矩阵包括多个通道 矩阵； 根据节点是否支持波分复用确定支持的波长信道向量的值， 对所述支持的波长信道向 量进行计算， 得到支持的波长信道的划分数量； 根据所述划分数量确定所述 通道矩阵的数量。 3.根据权利要求1至2任意一项所述的方法， 其特征在于， 对所述边集进行建模， 得到边 集的向量表示， 根据边集的向量表示对任意两点间的链路损耗矩阵进行推导， 得到链路损 耗矩阵集， 包括： 将从节点vi的第α端口到节点vj的第β端口的边定义为一个五元向量， 形式化表示为 其中 是链路损失； 如果节点vi的第α端口和节点vj的第β 端口间没有链路， 则 根据各个节点的各 端口之间的链路损失构建链路损耗矩阵集。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述第 一用户节点为节点集中除纠缠光子 源节点外的任意一个节点； 根据第一用户节点请求的波长信道， 利用改进后的Dijkstr a算 法对所述节点集中纠缠光子源节点到第一用户节 点之间的路径进 行计算， 得到第一路由路权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115441960 A 2径， 包括： 步骤4.1： 用(L,P,U)＝ Initial(V,C,s)初始化有向图， 其中 和β ＝1,2, …,mα； mα是节点α 的端口总数， 是从纠缠光子源节点s到 节点α 的第β 端口的链路损失， 是由纠缠光子源节点s到节点α 的第β 个端口的边组成的向 量， 表示节点α 的第β 个端口是否被访问， 0表示未访问， 1表示已访问， 如果节点α 的第β 端 口没有直接连接 到纠缠光子源节点s， 则 和 初始化时U中 其他元素为0； 步骤4.2： 找到未访问过端口中路径损失值最低的端口， 输出其节点索引q和端口索引 α， 同时设置 来更新访问过的端口向量U， 对于任意的δ∈{1,2, …,k}和 其中 和 步骤4.3： 如果q＝i， 输出路径 并停止； 否则， 对于波长通道chi， 得到节点vq的传递损 失矩阵为M＝GM(vq,chi)； 其中chi表示节点i请求的波长通道,GM()表示获取传 递损失矩阵 的函数， 如果 返回步骤4.2； 其中M有三种情况： 步骤4.4： 如果 获取锁定端口γ＝M[α ][α ]； 如果γ＝∞， 则 将M的第α 行作为损失 向量X,X＝M[α,:]； 否则， 设置 将X[γ]更新为M[α ][γ]； 之后， 设置r＝1和β ＝1； 步骤4.5： 计算Z＝XT+Cqr[:, β ]， 其 中Cqr[:, β ]表示Cqr的第β 列， 通过y＝min_index(Z)得 到Z中最小值的行索引y； 其中， Cqr表示任意两点之间的链路损耗矩阵的集合， Z表示临时存 储变量； 步骤4.6： 如果 通过 更新损失并且将路径 更新为 再通过β ＝β +1访问下一个端口； 否则， 通过β ＝β +1访问下一个端口； 表示从节点vi的第α 端口到节点vj的第β 端口 的边， 是链路损失； 步骤4.7： 如果β ＞mr， 更新节点索引r＝r+1并转到步骤4.8； 否则， 返回步骤4.5； mr表示 节点r的端口总数； 步骤4.8： 如果r＞k， 返回步骤4.2； 否则， 设置β ＝1并返回步骤4.5 。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述锁定函数为V＝Lock(V,px,chx)， 其中x 表示节点的序号； 根据第一用户节点请求的波长通道和第一路由路径中所有节点的相关输 入输出端口通过L ock操作标记为使用状态， 还 包括： V＝Lock(V,px,chx)实现方式为： 对于路径px中的任意相邻边a和b， a[3]＝b[1]， 当Ta[3] ≥0时， 首先通过M＝GM(va[3],chx)获取节点a[3]的传递损失矩阵， 然后通过M[a[4]][a[4]] ＝b[2]和M[b[2]][b[2]]＝a[4]更改传递损失矩阵中相应元素的值， 其中， Ta[3]表示节点a权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115441960 A 3