[發(fā)明專利]一種基于引力場的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)路由方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710794055.8
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107733797A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘雪云
• 申請（專利權(quán)）人: 甜旅（上海）財務(wù)咨詢有限公司
• 主分類號: H04L12/721
• 分類號: H04L12/721;H04L12/733;H04L12/801;H04L12/863
• 代理公司: 北京科家知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于引力場的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)路由方法。

背景技術(shù)

復(fù)雜性科學(xué)是研究系統(tǒng)的復(fù)雜性及復(fù)雜系統(tǒng)中各組成部分之間相互作用所涌現(xiàn)出的復(fù)雜行為、特性與規(guī)律的科學(xué)。近年來發(fā)展起來的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計算機、控制、交通、物理、生物及社會學(xué)等領(lǐng)域，研究熱點主要集中在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及其動力學(xué)過程兩個方面。隨著網(wǎng)絡(luò)上交通流量的日益增長，網(wǎng)絡(luò)擁塞越來越嚴(yán)重，如何在有限資源條件下緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量并保證信息的高效傳輸已成為越來越緊迫的問題。

為解決上問題，目前的研究主要聚焦在，一是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，針對網(wǎng)絡(luò)上的擁塞情況改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以達到分流的目的；二是提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的處理能力，即處理能力越大，網(wǎng)絡(luò)吞吐量也越大；三是設(shè)計高效的路由策略，通過改變網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的路由選擇方式提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量并緩解擁塞情況，如有效路由算法、隨機行走、鄰接負載路由算法等都在一定程度上提高了網(wǎng)絡(luò)整體的傳輸能力。

但是上述方法經(jīng)過一段時間的運行后可能會引發(fā)路由擁塞的漂移現(xiàn)象，使得經(jīng)過當(dāng)前擁塞路段和區(qū)域的數(shù)據(jù)包大批被誘導(dǎo)而涌向其他通暢(或不易擁塞)的路段和區(qū)域,導(dǎo)致原本通暢(不易擁塞)路段或區(qū)域數(shù)據(jù)吞吐量急劇增加、超過其容量,從而形成新的繼發(fā)擁擠。

為此，本發(fā)明利用引力場理論對網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中節(jié)點激發(fā)的引力場進行了描述，并建立了節(jié)點的引力場方程及傳輸路徑對數(shù)據(jù)包的引力計算公式。在此基礎(chǔ)上，提出一種基于節(jié)點引力場的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)路由選擇策略，該策略顧及了傳輸路徑的長度、路徑上節(jié)點的擁塞程度及節(jié)點傳輸能力等因素的影響，并對面臨節(jié)點選擇的技術(shù)問題時，提出一種選擇策略。與最短路由算法相比，本申請路由策略將有效地均衡網(wǎng)絡(luò)負載、緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞情況并提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容

在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種基于引力場的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)路由方法，所述方法包括：

1)獲取數(shù)據(jù)包當(dāng)前所在節(jié)點v的鄰居節(jié)點集N’_v；

2)獲取所述鄰居節(jié)點集N’_v中所述數(shù)據(jù)包在傳輸路徑中尚未經(jīng)過的鄰居節(jié)點i，組成鄰居節(jié)點集N_v，i∈N_v；

3)獲取任一所述鄰居節(jié)點i到目標(biāo)節(jié)點t的最短路徑，并提取構(gòu)成所述最短路徑的節(jié)點，組成最短節(jié)點集N_it，計算所述鄰居節(jié)點i到目標(biāo)節(jié)點t的最短路徑對數(shù)據(jù)包的吸引力F_it，其中吸引力F_it為：

其中，F(xiàn)_it為鄰居節(jié)點i到目標(biāo)節(jié)點t的最短路徑對數(shù)據(jù)包的引力，n為所述最短節(jié)點集N_it的節(jié)點數(shù)，F(xiàn)_j為所述最短節(jié)點集N_it中任一節(jié)點j(j∈N_it)對所述節(jié)點v的吸引力，其中，吸引力F_j為：

其中，F(xiàn)_j為節(jié)點j對節(jié)點v的引力；k為常數(shù)；c_j為節(jié)點j的傳輸能力,即單位時間內(nèi)所述節(jié)點j能處理的最大數(shù)據(jù)包個數(shù)；q_j為節(jié)點j當(dāng)前緩存隊列中的數(shù)據(jù)包個數(shù)；c_j/q_j可以看作當(dāng)前節(jié)點j的暢通程度；d_jv為節(jié)點j到節(jié)點v的最短路徑長度；α和γ為兩個可調(diào)節(jié)參數(shù)，分別用于調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸對節(jié)點暢通程度、節(jié)點傳輸能力和路徑長度的依賴程度，且α>0；γ>0；

4)計算所述鄰居節(jié)點集N_v中所有鄰居節(jié)點到目標(biāo)節(jié)點t的最短路徑對數(shù)據(jù)包的吸引力，得到吸引力集{F_it}；

5)獲取所述吸引力集{F_it}中的最大引力值F_max，F(xiàn)_max＝max{F_it}，確定所述最大引力值F_max所對應(yīng)的鄰居節(jié)點，以該節(jié)點作為節(jié)點v中數(shù)據(jù)包傳遞的下一個路由節(jié)點。