[發(fā)明專利]一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蟻群算法的網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110181751.8
• 申請(qǐng)日: 2021-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN113014484B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋楊;諸葛斌;董黎剛;蔣獻(xiàn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L45/00
• 分類號(hào): H04L45/00;H04L47/125;H04L41/0213;H04L45/12;G06N3/04;G06N3/00
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 朱林軍

1.一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蟻群算法的網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

初始化網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、節(jié)點(diǎn)距離信息、QoS信息、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)資源約束信息、啟發(fā)因子信息、信息素因子信息；

設(shè)定起點(diǎn)并將螞蟻放到起點(diǎn)位置；

以當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的速率作為數(shù)據(jù)集，通過BL-LSTM基于線性回歸的長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)算法預(yù)測出短時(shí)間內(nèi)到達(dá)下一跳所有可能節(jié)點(diǎn)的O出發(fā)節(jié)點(diǎn)-D目的節(jié)點(diǎn)流大小并保存至數(shù)據(jù)到控制器；

通過公式

過濾掉一部分負(fù)載即將過高的節(jié)點(diǎn)，其中所述θ_ij(t)是躲避函數(shù)，α是調(diào)節(jié)函數(shù)，表示從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j當(dāng)前的流量，表示從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j最大帶寬容量，b為偏置用來調(diào)節(jié)函數(shù)的高低；

對(duì)路徑中的信息素進(jìn)行更新并將每條路徑的信息素按照揮發(fā)因子進(jìn)行揮發(fā)：

根據(jù)信息素重置螞蟻的初始位置并從起點(diǎn)到終點(diǎn)重新開始循環(huán)；

獲得路由的最優(yōu)路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蟻群算法的網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃方法，其特征在于，所述對(duì)路徑中的信息素進(jìn)行更新并將每條路徑上的信息素按照揮發(fā)因子進(jìn)行揮發(fā)包括：根據(jù)需求設(shè)置不同的約束條件、不同的節(jié)點(diǎn)類型使用不同的啟發(fā)函數(shù)，所述啟發(fā)函數(shù)表示數(shù)據(jù)包從節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)移到節(jié)點(diǎn)j的期望程度；

獲取狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，把所有路徑概率分布在一個(gè)輪盤上，一條路徑對(duì)應(yīng)一個(gè)扇面，通過一個(gè)隨機(jī)函數(shù)來生成一個(gè)0～1之間的隨機(jī)變量i，通過變量i來確定指針落在輪盤的哪個(gè)扇面上；

根據(jù)公式

計(jì)算狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，其中g(shù)_ij(t)表示選擇下一跳為j結(jié)點(diǎn)的概率，τ_ij(t)表示信息的濃度，η_ij(t)表示啟發(fā)函數(shù)，α表示信息素濃度影響因子，β表示啟發(fā)函數(shù)的影響因子，L表示下一跳可選結(jié)點(diǎn)的集合，θ_ij(t)表示躲避函數(shù)，γ表示剩余帶寬對(duì)路徑選擇的作用；

根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率與增長或減少前的信息素增減量的關(guān)系計(jì)算信息素變化量，如果g_ij(t)增長，則信息素變化量為表示數(shù)據(jù)包第k次路由之后經(jīng)過某一節(jié)點(diǎn)的上面殘留的信息素，如果g_ij(t)減小，則表示數(shù)據(jù)包第k次路由之后經(jīng)過某一節(jié)點(diǎn)的上面殘留的信息素。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蟻群算法的網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃方法，其特征在于，所述根據(jù)信息素重置螞蟻的初始位置并從起點(diǎn)到終點(diǎn)重新開始循環(huán)包括：

從起點(diǎn)到終點(diǎn)經(jīng)過的路徑作為一次循環(huán)，計(jì)算路徑總長度并更新資源信息；

通過SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議記錄當(dāng)前鏈路的流量并上傳到控制器；

控制器根據(jù)新的流量數(shù)據(jù)集進(jìn)行流量預(yù)測；

控制器根據(jù)新的流量信息和資源信息計(jì)算最優(yōu)路徑，并過濾掉負(fù)載狀況不好的節(jié)點(diǎn)；

每次循環(huán)結(jié)束之后將當(dāng)前路徑和當(dāng)前的最短路徑進(jìn)行比較，如果當(dāng)前路徑更短就記錄當(dāng)前路徑到best_path數(shù)組當(dāng)中去，如果狀況持平或更長就選擇當(dāng)前路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)蟻群算法的網(wǎng)絡(luò)路由規(guī)劃方法，其特征在于，所述設(shè)定起點(diǎn)并將螞蟻放到起點(diǎn)位置后還包括：

初始化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣杀恚瑸榱朔乐棺咧貜?fù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)路徑成環(huán)，未走過的節(jié)點(diǎn)用false表示；

查找緩存表內(nèi)是不是有相同拓?fù)浜图s束下的路徑，如果有就輸出路徑。