[發明專利]一種基于QoS的移動P2P網絡虛擬鏈路選取方法

有效

• 申請號: 201711203718.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107948070B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 周欣欣;雷宇凌;李紅彪
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H04L12/725
• 分類號: H04L12/725;H04L29/08
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 趙中璋

1.一種基于QoS的移動P2P網絡虛擬鏈路選取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S100，當節點加入到移動P2P網絡中時，獲得一個全網唯一的移動P2P網絡標識NID＝(Domain_ID,Node_ID)；

步驟S210，節點周期性向周圍鄰居節點發送消息，收集與拓撲有關的信息，獲取網絡拓撲結構；

步驟S220，節點利用收集到的拓撲信息，生成一個無向圖G(V,E,L)；

其中，V＝{v₁,v₂,...,v_n}表示網絡中所有節點集合，n為節點個數，E表示邊的集合，L表示所有節點之間全部虛擬鏈路的集合，記為：

L＝{L_ij|L_ij表示節點i與節點j之間全部虛擬鏈路的集合,i,j∈V}

其中，|L_ij|表示節點i和j之間虛擬鏈路條數；

步驟S300，計算虛擬鏈路維護代價

其中，c(i,j)表示節點i和j之間虛擬鏈路的維護代價，n為網絡節點個數；x_k(i,j)表示虛擬鏈路選取標志函數：

其中，節點i,j∈V；

步驟S400，計算虛擬鏈路穩定性

其中，s(i,j)表示虛擬鏈路穩定性，定義為節點i與節點j之間虛擬鏈路成功交互的次數與總交互次數的比值；

步驟S500，計算虛擬鏈路有效帶寬

其中，b(i,j)表示虛擬鏈路的有效帶寬；

步驟S600，確定虛擬鏈路選取方法的約束條件為：

其中，對于任意兩個節點i,j∈V，至少要存在一條路徑(i,i₁,i₂,…i_l,j)，i₁,i₂,…i_l∈V且互不相同，l為i,j之間所經過的多個中繼節點個數；x_k(i,j)為虛擬鏈路選取標志函數的決策空間；

步驟S700，確定移動P2P網絡虛擬鏈路選取方案的目標函數為：

其中，c(i,j)表示虛擬鏈路的維護代價，s(i,j)表示虛擬鏈路穩定性，b(i,j)表示虛擬鏈路的有效帶寬，n為網絡中節點個數，|L_ij|表示節點i和j之間虛擬鏈路的條數，x_k(i,j)為虛擬鏈路選取標志函數，表示超級節點i和j之間的第k條虛擬鏈路被選取；

步驟S800，對步驟S700給出的移動P2P網絡虛擬鏈路選取方案的目標函數進行求解，求解方法包括蟻群算法、粒子群算法、模擬退火算法、遺傳算法；

步驟S900，根據步驟S800求出的虛擬鏈路選取方案，對移動P2P網絡的虛擬鏈路進行選取。

2.根據權利要求1所述的一種基于QoS的移動P2P網絡虛擬鏈路選取方法，其特征在于，所述步驟S800，對步驟S700給出移動P2P網絡虛擬鏈路選取方案的目標函數進行求解，采取改進的蟻群算法對其進行求解，進一步包括以下步驟：

步驟S810，確定初始信息素分布規則，計算公式為：

其中，τ₀是信息素初始分布矩陣，n為網絡節點數目，d(i,j)表示節點i,j之間鏈路的距離，定義為鏈路維護代價、鏈路有效帶寬、鏈路穩定性的加權和，計算公式為：

d(i,j)＝a·c(i,j)+b·s(i,j)+c·b(i,j)

其中，c(i,j)表示虛擬鏈路的維護代價，b(i,j)表示虛擬鏈路的有效帶寬，s(i,j)表示虛擬鏈路穩定性，a,b,c分別表示這三項的權重系數，且a,b,c滿足以下計算公式：

a+b+c＝1

步驟S820，下一節點狀態轉移規則，計算公式為：

其中，式(6)中，為t時刻位于節點i的螞蟻k選擇節點j為下一節點的概率，τ_ij(t)為虛擬鏈路(i,j)上的信息素濃度，J_k(i)為節點i的鄰接點集合，是與鏈路(i,j)相關的啟發因子，表示螞蟻從節點i到節點j的期望程度；α,β分別表示信息素、啟發式因子的相對重要程度；從目標函數可以看出節點傾向于選擇鏈路穩定性高、可用帶寬較大以及鏈路維護代價較小的虛擬鏈路；這里d(i,j)表示節點i,j之間鏈路的距離，選取虛擬鏈路維護代價、虛擬鏈路穩定性、虛擬鏈路可用帶寬的加權和，計算公式為：

d(i,j)＝a·c(i,j)+b·s(i,j)+c·b(i,j)

其中，c(i,j)表示虛擬鏈路的維護代價，s(i,j)表示虛擬鏈路穩定性，b(i,j)表示虛擬鏈路的有效帶寬，a,b,c分別表示這三項的權重系數，且滿足a+b+c＝1；

式(7)中，是采取隨機選擇操作后的新的下一節點選擇概率值，r是一個隨機因子，RTP_k是為每個螞蟻分配的一個隨機轉移概率，MTT是最大轉移閾值，每只螞蟻按照式(6)計算下一節點狀態選擇轉移規則計算轉移概率，當RTP_k的值大于MTT時，則按照式(7)對下一節點狀態選擇轉移規則進行修正；

步驟S830，信息素局部更新規則，計算公式為：

τ_ij(t+1)＝(1-ξ)τ_ij(t)+ξτ₀

其中，τ_ij(t)為t時刻上虛擬鏈路(i,j)上的信息素濃度，ξ∈(0,1)，

步驟S840，信息素全局更新規則，計算公式為：

τ_ij(t+1)＝(1-ρ)τ_ij(t)+ρΔτ_ij(t)

其中，ρ∈(0,1)為信息素揮發系數，(1-ρ)表示信息素殘留程度，Δτ_ij(t)表示本次循環中鏈路(i,j)的信息素增量總和，

其中，Q是常數。