弹性光网络随机路由路径生成方法技术

本发明专利技术公开了一种弹性光网络随机路由路径生成方法。所述方法包括如下步骤：获取网络结构图，获取初始节点和目标节点，为节点分配权值点，生成相应的权值图，根据权值图生成相应的邻接矩阵，将初始节点定义为当前节点并纳入生成路径中，将与当前节点相连的且权值最大的节点作为下一跳的节点，判断下一跳节点是否为悬挂节点，判断下一跳节点是否为目标节点，将权值路径还原成节点路径，完成随机路径的生成。本发明专利技术解决了现有技术中存储空间占用量大，随机路径生成效率不高、解空间覆盖不全等问题，并且即使碰到结点或边故障也不会对该方法随机路径的产生造成影响。

Random routing path generation method for elastic optical networks

The invention discloses a method for generating random routing path of an elastic optical network. The method comprises the following steps: obtaining the network structure, obtain the initial node and the target node, node weights, generate the corresponding weight graph according to the adjacency matrix corresponding to generate weighted graph, the initial node is defined as the current node and into the path of the node and the current node connected and the weights as the next hop, to determine the next hop node is hanging nodes, to determine the next hop node is the target node, the weight reduction path node path, generate random path. The invention solves the problems of large occupied capacity of the storage space, low efficiency of random path generation, and incomplete solution space coverage in the existing technology, and even if the node or side fault is encountered, it will not affect the generation of the random path of the method.

【技术实现步骤摘要】
弹性光网络随机路由路径生成方法
本专利技术属于光通信
，具体涉及一种弹性光网络随机路由路径生成方法。
技术介绍
由于不同业务类型、不同调制格式、不同颗粒度的子载波信道在网络中共存，使得在弹性光网络中路由路径的使用情况复杂，路径分配约束条件增多，因此，弹性光网络如何实现在满足能耗和传输质量的前提下，对底层的路径和频谱进行灵活的调配控制和管理，即路由和频谱分配(RoutingandSpectrumAllocation,RSA)，尤其是如何分配路径是需要解决的关键问题之一。针对弹性光网络中的RSA策略方面的研究，目前使用最多的是通过遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等启发式算法在短时间内找到可接受的解。然而，当前这些算法的初始解、突变、扰动等生成使用到的传统随机路径产生方案有很大的局限性，比如生成的时间较长，生成的效率不高，解空间不全等问题，但最优解的寻找往往与初始解，扰动有密不可分的关系，因此使用传统随机路径生成办法将导致最终结果的求解时间较长，解的质量不高等问题。PiotrLechowicz,KrzysztofWalkowiak等人在其发表的GeneticAlgorithmforRoutingandSpectrumAllocationinElasticOpticalNetworks一文中使用遗传算法解决RSA问题。算法的初始种群与基因突变都使用到随机路径，然而随机路径的产生方法是使用dijkstra算法求出各点到其他点的最短路径，并以此为基础再使用删除算法求出前K条最短路径并加以储存，当需要使用随机路径时进行调取。此方法有三个主要问题：1.若只取前K条路径作为备选方案，在进行路径搜索时解空间将被局限在前K条路径中。2.随着网络的增大节点的增多需要的存储空间将几何级数的上升。3.光网络中的光器件较为灵敏也较为脆弱，一旦节点或边失效，光网络的形状将被改变，而短时间内也无法产生新的路由表，若继续使用存储的原有路径将使得大量的业务请求被丢弃。TiantianHuang、BinLi等人在其发表的AGeneticAlgorithmusingPriority-basedEncodingforRoutingandSpectrumAssignmentinElasticOpticalNetwork一文中使用的遗传算法突变方法为两点交换的优先权值法，此方法较上一方法有很大改进，但仍存在两个问题：1.文中使用的优先权值法不能解决悬挂点问题，突变基因本身和突变后基因有可能并不是问题的解，即使用该方法得到的解可能不能构成从初始节点到目标节点的完整路径，需要通过大量的迭代计算来弥补这一问题，这无疑加大了计算量。2.当网络较大节点较多的时候，仅仅交换两节点的优先权值往往不能改变生成解的结构，这给突变带来困难，使得种群多样化不足，解空间不全，难以找到最优解。
技术实现思路
本专利技术提供一种光网络随机路由路径生成方法，通过对节点分配随机的权值，并依据权值找到一条随机的从始点到终点的路径，解决了现有技术中存储空间占用量大，随机路径生成效率不高、解空间覆盖不全等问题，并且即使碰到结点或边故障也不会对该方法随机路径的产生造成影响。本专利技术的技术方案主要包含下述步骤：获取网络结构图，获取初始节点和目标节点，为节点分配权值点，生成相应的权值图，根据权值图生成相应的邻接矩阵，将初始节点定义为当前节点并纳入生成路径中，将与当前节点相连的且权值最大的节点作为下一跳的节点，判断下一跳节点是否为悬挂节点，判断下一跳节点是否为目标节点，将权值路径还原成节点路径，完成随机路径的生成。本专利技术可以获得如下有益效果：1.能为用于弹性光网络资源分配的启发式算法如遗传算法、模拟退火算法等提供切实可行的初始解和突变或扰动的方案。2.随机生成的路径能到达解空间的任意一点，既是所有可行的路径中的任意一条路径，使解的多样性得到保证。3.碰到节点或边发生故障，使得网络结构发生改变时仍能使用本方法快速生成随机路径不受其影响。4.相比于传统随机路径生成方法计算量小，生成效率高，在处理大量节点的网络资源分配时能为计算机节省大量存储空间。附图说明图1是本专利技术的流程框图。图2是14点NSFNET网络结构图。图3是14点NSFNET网络图中使用传统方法与本专利技术的效率比较图。图4是本专利技术实施例的一个10节点网络结构图。图5a、图5b是基于图4随机生成的权值图。图6是本专利技术实施例的另一个10节点网络结构图。图7是基于图6随机生成的权值图。具体实施方式首先，从给定的n个节点和相应边的网络结构中，找到需要生成随机路径的始点和终点，并将其分别定义为初始节点和目标节点，然后将初始节点的权值定为1，网络结构图中的其他节点权值在2到n这n-1个数中进行随机的分配。如果把之前给出的网络结构图中节点顺序用节点的权值代替，那么将得到一张无向连通图G＝(V，E)，V为无向图中所有节点的集合，E为无向图中所有边的集合，这张图也是对应于本次生成的随机权值点的权值图。现在通过权值图生成邻接矩阵，假设邻接矩阵为A，矩阵中的元素为aij,i,j小于等于n。邻接矩阵的生成方法为：若i，j点都包含于同一条边中，那么相应的aij等于1，若不满足上述条件，aij等于0。即，若i，j权值节点有边相连那么对应的元素的值为1，若i，j权值节点无边直接相连，那么对应的元素的值为0。将所有的权值节点判断过后，邻接矩阵A可由aij组成。其次，将始点定义为当前节点并纳入生成路径中，通过邻接矩阵可以判断出当前节点与哪些节点相连，将与当前节点相连的节点做为候选节点，比较候选节点的权值大小，将权值最大的节点作为下一跳的节点。判断下一跳节点是否为悬挂节点，其判别方法为：(1)从邻阶矩阵中将已纳入生成路径的节点和删除的节点相对应的行和列置零。(2)找到下一跳节点所对应的行。(3)若对应行所有的元素皆为零，则下一跳节点为悬挂节点，否则下一跳节点为非悬挂节点。判别方法中将已纳入生成路径的节点对应行列置零是为了避免生成路径产生环路，使得生成路径一直在圆环中循环生成，不能到达目标节点。除去相应行列的矩阵又叫做动态邻接矩阵AP，为了方便表示可用邻接矩阵和删除矩阵D相交快速生成，删除矩阵生成方法类似于邻接矩阵，其中删除矩阵D中元素的生成方式为Vp与VD分别为已纳入生成路径中的节点和删除的节点。若下一跳节点是悬挂点，将下一跳节点与相应边移除并通过可达矩阵考察当前节点与目标节点的可达性。若当前节点与目标节点之间不可达，那么将当前节点与相应的边移除，同时将上一节点定义为当前节点并继续考察当前节点与目标节点的可达性。若当前节点与目标节点之间是可达的，回到之前根据动态邻接矩阵判断下一跳可选节点这一步骤继续生成路径。若下一跳节点不是悬挂点则判断下一跳节点是否为目标节点。如果下一跳节点不是目标节点，那么将下一节点纳入生成路径中，并将其定义为当前节点回到之前根据动态邻接矩阵判断下一跳可选节点这一步骤继续生成路径。如果下一跳节点是目标节点则通过节点顺序与权值对照表将权值路径还原成节点路径，至此一条从初始节点到目标节点的随机路径生成完毕。例一：图4所示，是一个10节点网络图，将1节点作为始点，将10节点作为终点，生成一条随机路由路径。现在如果要找到一条从1节点到10节点的一条随机路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弹性光网络随机路由路径生成方法，所述方法包括如下步骤：(一)获取初始节点和目标节点，用节点的权值代替节点的顺序序号，生成相应的权值图，根据权值图生成相应的邻接矩阵；(二)将初始节点定义为当前节点并纳入生成路径中；(三)将与当前节点相连的且权值最大的节点作为下一跳的节点；(四)判断下一跳节点是否为悬挂节点：(1)如果下一跳节点不是悬挂节点，则判断下一跳节点是否为目标节点：如果下一跳节点是目标节点则通过节点顺序与权值对照表将权值路径还原成节点路径；如果下一跳节点不是目标节点，那么将其定义为当前节点并纳入生成路径中，返回步骤(三)；(2)如果下一跳节点是悬挂节点，则将下一跳节点与相应边移除并通过可达矩阵考察当前节点与目标节点的可达性：如果当前节点与目标节点之间不可达，那么将当前节点与相应的边移除，同时将上一节点定义为当前节点并继续考察当前节点与目标节点的可达性；如果当前节点与目标节点之间是可达的，则返回步骤(三)。

【技术特征摘要】
1.一种弹性光网络随机路由路径生成方法，所述方法包括如下步骤：(一)获取初始节点和目标节点，用节点的权值代替节点的顺序序号，生成相应的权值图，根据权值图生成相应的邻接矩阵；(二)将初始节点定义为当前节点并纳入生成路径中；(三)将与当前节点相连的且权值最大的节点作为下一跳的节点；(四)判断下一跳节点是否为悬挂节点：(1)如果下一跳节点不是悬挂节点，则判断下一跳节点是否为目标节点：如果下一跳节点是目标节点则通过节点顺序与权值对照表将权值路径还原成节点路径；如果下一跳节点不是目标节点，那么将其定义为当前节点并纳入生成路径中，返回步骤(三)；(2)如果...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传起，曾汝琦，陆叶，谭鹏飞，乐翔，周鹏，
申请(专利权)人：广西师范大学，广西师范学院，
类型：发明
国别省市：广西,45