The invention discloses a satellite QoS routing algorithm based on an improved ant colony algorithm. The ant colony algorithm is introduced into the satellite network. Considering that the traditional ant colony algorithm takes the distance between nodes as the heuristic function, the shorter the distance, the higher the enlightenment to the ants, but the satellite network is different from the ground network, in order to support the satellite network industry. The ant colony algorithm is improved to optimize the probability formula and heuristic function, and the link QoS information is used as an important reference basis for ant to select the next hop node, thus realizing the multi-QoS requirement of traffic. The link pheromone updating rules are optimized by combining the sorting idea. The algorithm not only provides multi-constrained QoS guarantee for different services, but also improves the optimization ability and convergence speed of the algorithm.
【技术实现步骤摘要】
一种基于改进蚁群算法的卫星QoS路由算法
本专利技术涉及一种卫星网络路由算法,具体说是一种基于改进蚁群算法的卫星QoS路由算法。
技术介绍
卫星网络具有接入灵活、覆盖范围广、不受地理环境影响等特点,是对传统地面网络的有力补充,正引起人们越来越多的关注。无论是地面网还是卫星网,为业务寻找最优路径一直都是科研人员对其深入研究的重点问题。随着人类进入信息化时代,全球数字化、智能化进程的加快,卫星网络中多媒体业务获得了高速发展,并且其对卫星网络传输的路由指标要求不再局限于单一指标,多约束QoS路由也因此受到越来越多的重视。研究出能为业务提供多QoS保障的路由算法,已经成为卫星路由研究中的热点问题。针对多约束QoS路由问题,利用传统的路由算法,会因为计算复杂、收敛速度慢而难以满足业务需求。随着智能算法的兴起,如人工神经网络、遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等,由于其算法智能,并且在求解多约束QoS问题时,表现出良好的性能,引起了科研人员的极大兴趣,并涌现了非常多的成果。目前,有研究人员提出了一种基于蚁群的LEO卫星负载均衡路由算法,通过收集物理层信息做出路由决策,使用多目标优化模型来实现负载均衡,在平衡流量负载和提高报文传输速率方面表现良好。也有研究人员提出基于跨层设计的蚁群路由算法,该算法具有搜索能力强,收敛速度快的优点,能够满足业务实时传输的要求,但其只考虑了时延属性,不支持多属性QoS。还有研究人员提出一种基于边界制约蚁群系统的路由算法,用边界来限制部分路径信息素的过多积累,有效避免算法陷入早熟,具有良好的QoS性能,但该算法只实现了单个QoS指标的优化。上述提 ...
【技术保护点】
1.一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法,其特征在于,具体步骤如下:C1、使用本征向量法来确定各个QoS属性的相对重要性;C2、针对星上多媒体业务对QoS的需求,设定星间链路存在能满足业务需求的理想QoS属性信息;用
【技术特征摘要】
1.一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法,其特征在于,具体步骤如下:C1、使用本征向量法来确定各个QoS属性的相对重要性;C2、针对星上多媒体业务对QoS的需求,设定星间链路存在能满足业务需求的理想QoS属性信息;用表示一条链路上理想的QoS属性信息,用x=(x1,x2,…,xn)表示链路实际的QoS属性信息;C3、如果蚂蚁k当前处于卫星节点i,则它选择下一个卫星节点j时,基于如下的状态转移规则:其中,q是在[0,1]区间均匀分布的随机数,q0∈[0,1]为一常数,J是选择的卫星节点。C4、计算路径优度;C5、结合Max-Min蚂蚁理论,每次循环完成后,只要蚂蚁找到了路径,就对该路径进行信息素的更新,将各条路径上的浓度限制在[τmin,τmax]范围内;每次循环完成后,根据下式进行信息素的更新:对于任意一个τij,下式成立:其中,表示全局最优路径的QoS距离;所以而τmin则选择一个常数。2.根据权利要求1所述一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法,其特征在于,经过一定次数的循环后,算法收敛于一条或几条路径,此时,需要通过目标函数来评价路径,进而选出最优解,目标函数如下所示:式中,rpath表示路径优度,cost(path)表示路径的通信开销,目标函数值越大,则表示路径越优,对QoS的支持越好,具有最大数值的路径,就是最优路径。3.根据权利要求1所述一种基于改进蚁群算法的卫星多约束QoS路由算法,其特征在于,使用本征向量法来确定各个QoS属性的相对重要性,具体是:由决策人把m个属性的重要性成对比较,把第p个属性对第q个属性的相对重要性记为βpq,并认为这是属性p的权wp与属性q的权wq之比的近似值,βpq≈wp/wq,得到如下矩阵:根据上述矩阵,有(B-nI)w=0其中,I是单位矩阵,n是矩阵B的阶数;若属性之间相对重要性的值估计准确,则上式等于0,若值估计不够准确,则B中元素的小的摄动,就代表本征值的小的摄动,于是有:Bw=λmaxw式中λmax是矩阵B的最大本征值,则可以根据上式求得属性相对重要性w=[w1,w2,…,wn]T。4.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘成胜,魏德宾,杨力,石怀峰,刘健,
申请(专利权)人:大连大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。