一种栅格网络条件下的路由选择方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种栅格网络条件下的路由选择方法及装置，所述方法包括：源节点确定网络拓补结构、网络的状态参数以及该源节点对应的N个目的节点；该源节点根据该网络拓补结构、该网络的状态参数以及适应度函数，利用遗传算法对该源节点至该N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解，获得最优解集；其中，在根据适应度函数以及该网络的状态参数对该最优路由组合的选择问题进行求解的过程中，实时更新该网络的状态参数；该源节点根据该最优解集确定满足该栅格网络条件下的服务质量QoS要求的最优路由组合，该栅格网络条件下的QoS要求包括对路由组合的代价的要求和对路由组合的带宽性能的要求。

A route selection method and device under the condition of grid network

The embodiment of the invention provides a grid under network routing method and device, the method includes: determining the source node N to node corresponding to network topology, network state parameters and the source node; the source node according to the state parameters of the network topology, the network and fitness function to solve the optimal combination of the N routing destination nodes selection problem of the source node to use genetic algorithm to obtain the optimal solution set; among them, in the process of solving according to the fitness function and state parameters of the network selection problem of the optimal combination of routing, real-time updates of the network state parameters according to the source node; the optimal solution set to determine the optimal routing to meet quality of service composition under the conditions of the QoS grid network requirements, the grid network under the condition of QoS package The requirements for the cost of the routing combination and the bandwidth performance of the routing combination are included.

【技术实现步骤摘要】
一种栅格网络条件下的路由选择方法及装置
本专利技术涉及通信技术域，特别涉及一种栅格网络条件下的路由选择方法及装置。
技术介绍
栅格网络对数据传输的服务质量(QualityofService，QoS)要求苛刻，比如网络需要根据轻重缓急，研究和分配网络带宽，使所有的信息交换成为“即插即用”。其中，路由选择机制是保证栅格网络QoS的关键，但现有技术中的路由选择机制，比如“最短路径”选择机制，只能达到“尽力而为”的数据传输的效果，不能满足栅格网络条件下的QoS要求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种路由选择方法及装置，用于解决现有的路由选择机制不能满足栅格网络条件下的QoS要求的技术问题。本专利技术实施例第一方面提供一种栅格网络条件下的路由选择方法，应用于所述网络中的每一个源节点，所述方法包括：源节点确定网络拓补结构、网络的状态参数以及所述源节点对应的N个目的节点，所述网络的状态参数包括节点的状态参数和链路的状态参数，所述源节点为网络中的任一节点，所述N为大于等于2的正整数；所述源节点根据所述网络拓补结构、适应度函数以及所述网络的状态参数，利用遗传算法对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解，获得最优解集；其中，所述适应度函数的模型根据所述栅格网络条件下的QoS要求以及所述网络的状态参数的种类确定，以使所述适应度函数表征所述源节点至所述N个目的节点的路由组合的代价和带宽性能，所述网络的状态参数中的至少一项作为所述适应度函数的自变量；在根据所述网络拓补结构、所述网络的状态参数以及适应度函数对所述最优路由组合的选择问题进行求解的过程中，实时更新所述网络的状态参数；所述源节点根据所述最优解集确定满足所述栅格网络条件下的服务质量QoS要求的最优路由组合，所述栅格网络条件下的QoS要求包括对路由组合的代价的要求和对路由组合的带宽性能的要求。在上述方案中，利用遗传算法对栅格网络条件下的多个目的节点的最优路由组合的选择进行求解，遗传计算所使用的适应度函数模型是根据栅格网络的QoS要求的内容以及栅格网络的状态参数的种类所确定，使得适应度函数可以表征栅格网络中路由组合整体的代价和带宽性能，进而使得根据遗传计算结果确定出的最优路由组合可以很好地满足栅格网络对路由的代价、带宽性能等的QoS要求；其次，上述方案在根据适应度函数以及所述网络的状态参数对所述最优路由组合的选择问题进行求解的过程中，实时更新所述网络的状态参数，使得源节点在网络切换时能够迅速确定新的网络状态参数，并根据新网络状态参数进行最优路由的选择计算，进而满足栅格网络对最优路由选择的网络带宽自适应的苛刻要求。可选的，所述网络的状态参数包括节点的延迟、节点的丢包率、节点的抖动、链路的代价、链路的可用带宽以及链路的延迟中的至少一项。可选的，在所述源节点确定所述N个目的节点之前，所述方法还包括：从原始的R个目的节点中确定出抖动小于第一预定值的目的节点，获得所述N个目的节点；其中，X不小于N。通过本方式，可有效简化问题规模和适应度函数的复杂性，从而大大减少遗传算法的计算时间。可选的，在所述源节点确定所述N个目的节点之前，所述方法还包括：确定所述N个目标节点中每个目的节点的抖动小于第一预定值。可选的，在所述源节点根据适应度函数，利用遗传算法对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解之前，所述方法还包括：所述源节点根据所述网络的状态参数确定网络中的特征元素，所述特征元素包括无效节点、无效链路、必经节点以及必经链路中的至少一项；所述无效节点为不参与所述路由选择的节点、所述无效链路为不参与所述路由选择的链路；所述必经节点为所述最优路由组合必经的节点；所述必经链路为所述最优路由组合必经的链路；所述源节点根据所述特征元素确定所述源节点利用所述遗传算法对所述最优路由组合的选择问题进行求解所使用的网络拓扑结构。通过本方式，可根据一定的预先知识，确定出一些特征元素，并根据特征元素对网络拓扑进行过滤，可有效简化问题规模和适应度函数的复杂性，进一步减少遗传算法的计算时间，提高遗传算法的鲁棒性。可选的，所述无效链路包括：可用带宽小于阈值带宽的链路。通过本方式，可有效简化问题规模和适应度函数的复杂性，进一步减少遗传算法的计算时间，满足栅格网络条件下对路由选择的实时性要求。可选的，所述源节点根据适应度函数，利用遗传算法对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解，获得最优解集，包括以下步骤：(1)所述源节点采用二进制编码方式对所述网络拓扑结构进行编码，并根据编码后网络拓扑结构，随机生成第一代种群，所述第一代种群的个体数量为A，A为正整数；(2)所述源节点更新所述网络的状态参数；根据更新后的网络的状态参数确定最新一代种群中的每一个个体组合对应的状态参数；根据所述每一个个体组合对应的状态参数以及所述适应度函数分别对每一个个体组合进行适应度评判，根据适应度评判结果从所述最新一代种群中的所有个体组合中挑选出P个个体组合；其中，一个所述个体组合表征所述源节点至所述N个目的节点的路由的一种组合，所述P个个体组合中任一个体组合对应的适应度函数的值F大于所述最新一代种群中的所有个体组合中除所述P个个体组合外的任一个体组合对应的F，P为正整数；(3)所述源节点对所述P个个体组合包括的个体进行复制、交叉和变异操作，生成下一代种群；其中，所述下一代种群的个体数量等于A；(4)所述源节点确定所述下一代种群中满足约束条件的个体组合，将确定的满足所述约束条件的个体组合及其对应的F添加到待选解集列表S中；(5)所述源节点判断所述下一代种群是否符合终止迭代条件；若满足终止迭代条件，则从所述S中挑选出对应F最大的个体组合，将其作为所述最优解集；若不满足，执行步骤(2)。通过本方式，利用遗传算法对多个目的节点的最优路由组合的选择进行求解，能够满足栅格网络条件下的QoS要求。可选的，所述约束条件包括：个体组合表征的路由组合中的没有循环路由，以及个体组合表征的路由组合包含的路由中没有不存在的链路；或者个体组合表征的路由组合中的没有循环路由、个体组合表征的路由组合包含的路由中没有不存在的链路以及个体组合表征的路由组合对应的带宽性能的特征值小于第二预定值。通过本方式提供的约束条件，可有效减少遗传算法的计算时间，减少迭代次数，满足栅格网络条件下的QoS要求。可选的，所述终止迭代条件包括：所述下一代种群为第Q代种群，Q为大于1的正整数；或者所述下一代种群中满足所述约束条件的个体组合的数量大于三预定值；或者所述下一代种群中存在对应F值大于第四预定值的个体组合；或者所述S中的个体组合的数量超过第五预定值；或者所述S中存在对应F值大于第六预定值的个体组合。通过本方式，可有效减少遗传算法的计算时间，减少迭代次数，满足栅格网络条件下的QoS要求。可选的，在所述下一代种群不符合所述终止迭代条件时，如果所述下一代种群中满足所述约束条件的个体组合的个数大于第七预定值，则增大变异概率，并采用增大后的变异概率进行下一次迭代。通过本方式提供的终止迭代条件，可有效减少遗传算法的计算时间，减少迭代次数，满足栅格网络条件下的QoS要求。可选的，所述源节点对所述P个个体组合包括的个体进行所述交叉操作，包括：所述源节点采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅格网络条件下的路由选择方法，其特征在于，应用于所述网络中的每一个源节点，所述方法包括：源节点确定网络拓补结构、网络的状态参数以及所述源节点对应的N个目的节点，所述网络的状态参数包括节点的状态参数和链路的状态参数，所述源节点为网络中的任一节点，所述N为大于等于2的正整数；所述源节点根据所述网络拓补结构、所述网络的状态参数以及适应度函数，利用遗传算法对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解，获得最优解集；其中，所述适应度函数的模型根据所述栅格网络条件下的QoS要求以及所述网络的状态参数的种类确定，以使所述适应度函数表征所述源节点至所述N个目的节点的路由组合的代价和带宽性能，所述网络的状态参数中的至少一项作为所述适应度函数的自变量；在根据所述网络拓补结构、所述网络的状态参数以及适应度函数对所述最优路由组合的选择问题进行求解的过程中，实时更新所述网络的状态参数；所述源节点根据所述最优解集确定满足所述栅格网络条件下的服务质量QoS要求的最优路由组合，所述栅格网络条件下的QoS要求包括对路由组合的代价的要求和对路由组合的带宽性能的要求。

【技术特征摘要】
1.一种栅格网络条件下的路由选择方法，其特征在于，应用于所述网络中的每一个源节点，所述方法包括：源节点确定网络拓补结构、网络的状态参数以及所述源节点对应的N个目的节点，所述网络的状态参数包括节点的状态参数和链路的状态参数，所述源节点为网络中的任一节点，所述N为大于等于2的正整数；所述源节点根据所述网络拓补结构、所述网络的状态参数以及适应度函数，利用遗传算法对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解，获得最优解集；其中，所述适应度函数的模型根据所述栅格网络条件下的QoS要求以及所述网络的状态参数的种类确定，以使所述适应度函数表征所述源节点至所述N个目的节点的路由组合的代价和带宽性能，所述网络的状态参数中的至少一项作为所述适应度函数的自变量；在根据所述网络拓补结构、所述网络的状态参数以及适应度函数对所述最优路由组合的选择问题进行求解的过程中，实时更新所述网络的状态参数；所述源节点根据所述最优解集确定满足所述栅格网络条件下的服务质量QoS要求的最优路由组合，所述栅格网络条件下的QoS要求包括对路由组合的代价的要求和对路由组合的带宽性能的要求。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述源节点对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解之前，所述方法还包括：所述源节点根据所述网络的状态参数确定网络中的特征元素，所述特征元素包括无效节点、无效链路、必经节点以及必经链路中的至少一项；所述无效节点为不参与所述路由选择的节点、所述无效链路为不参与所述路由选择的链路；所述必经节点为所述最优路由组合必经的节点；所述必经链路为所述最优路由组合必经的链路；所述源节点根据所述特征元素确定所述源节点利用所述遗传算法对所述最优路由组合的选择问题进行求解所使用的网络拓扑结构。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源节点对所述源节点至所述N个目的节点的最优路由组合的选择问题进行求解，获得最优解集，包括以下步骤：(1)所述源节点采用二进制编码方式对所述网络拓扑结构进行编码，并根据编码后网络拓扑结构随机生成第一代种群，所述第一代种群的个体数量为A，A为正整数；(2)所述源节点更新所述网络的状态参数；根据更新后的网络的状态参数确定最新一代种群中的每一个个体组合对应的状态参数；根据所述每一个个体组合对应的状态参数以及所述适应度函数分别对每一个个体组合进行适应度评判，根据适应度评判结果从所述最新一代种群中的所有个体组合中挑选出P个个体组合；其中，一个所述个体组合表征所述源节点至所述N个目的节点的路由的一种组合，所述P个个体组合中任一个体组合对应的适应度函数的值F大于所述最新一代种群中的所有个体组合中除所述P个个体组合外的任一个体组合对应的F，P为正整数；(3)所述源节点对所述P个个体组合包括的个体进行复制、交叉和变异操作，生成下一代种群；其中，所述下一代种群的个体数量等于A；(4)所述源节点确定所述下一代种群中满足约束条件的个体组合，将确定的满足所述约束条件的个体组合及其对应的F添加到待选解集列表S中；(5)所述源节点判断所述下一代种群是否符合终止迭代条件；若满足终止迭代条件，则从所述S中挑选出对应F最大的个体组合，将其作为所述最优解集；若不满足，执行步骤(2)。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括：个体组合表征的路由组合中的没有循环路由，以及个体组合表征的路由组合包含的路由中没有不存在的链路；或者个体组合表征的路由组合中的没有循环路由、个体组合表征的路由组合包含的路由中没有不存在的链路以及个体组合表征的路由组合对应的带宽性能的特征值小于第二预定值。5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述适应度函数可以表征为：其中，K表征所述N个目的节点中的第K个目的节点，F1k表征所述源节点到所述第K个目的节点的路由的代价，表征所述源节点到所述第K个目的源节点的路由的带宽性能的特征值，t1、t3为归一化系数，t1≥0，t3≥0。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述F1k具体可以表征为：其中，n表征网络拓扑结构中的节点的总数；表征节点i和节点j之间的链路lij在所述源节点到所述第K个目的节点的路由上；表征所述链路lij不在所述源节点到所述第K个目的节点的路由上；LCij为所述链路lij的代价；M为所述N个节点中的第M个目的节点；表征所述链路lij在所述源节点到所述第M个目的节点的路由上，表征所述链路lij不在所述源节点到所述第M个目的节点的路由上；所述具体可以表征为：其中，e1≥0，e2≥0；其中，DLij为所述链路lij的延迟、DNi为节点i的延迟，表征节点i在所述源节点到所述第K个目的节点的路由上,表征节点i不在所述源节点到所述第K个目的节点的路由上；LRi表征节点i的丢包率；Du、Lu为经验值。7.一种栅格网络条件下路由选择装置，其特征在于，包括：确定单元，用于确定网络拓补结构、网络的状态参数以及所述装置所在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周克勤，邱克，蔡川生，
申请(专利权)人：北京东土科技股份有限公司，北京飞讯数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11