一种基于聚合物相互作用的路由规划算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，涉及路由算法领域，在读取网络数据，统计网络信息后，将网络信息带入聚合物的相互作用中，通过消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时消息传递对的数值；计算节点流量和边流量，根据边流量计算全局路径长度，采用BPR链路开销函数计算全局开销，输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。由于采用基于聚合物相互作用的路由规划算法，在增加部分路径长度的情况下，可以降低全局开销，另一方面，基于聚合物相互作用的路由规划算法在充分考虑了基于统计学物理的路由规划算法计算时间开销过大的因素，可以提升算法的计算速度。

A Routing Planning Algorithm Based on Polymer Interaction

The invention discloses a routing planning algorithm based on polymer interaction, which relates to the field of routing algorithm. After reading network data and statistic network information, the network information is brought into the interaction of polymers. The domain update value is obtained by message passing pairs, and the current node status is judged, and the current node is the source node, the sink node and the relay node, respectively. The global path length is calculated according to the side traffic, and the global overhead is calculated using BPR link overhead function. The global planning path, the global path length and the global overhead are output. Because of the use of polymer interaction-based routing planning algorithm, the global overhead can be reduced by increasing part of the path length. On the other hand, the polymer interaction-based routing planning algorithm can improve the computing speed of the algorithm by fully considering the factors of excessive computation time of the statistical physics-based routing planning algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚合物相互作用的路由规划算法
本专利技术涉及路由算法领域，尤其涉及一种基于聚合物相互作用的路由规划算法。
技术介绍
信息时代的来临，除了引领了大数据潮流的来袭，也极大地影响着人们的生活。其中路径规划作为人们最频繁的日常活动之一，表明获取一个优秀的路由优化算法是极其重要的。当下业界和学术界对互联网应用的路由算法产生了极大的兴趣，诸如即时通讯工具和个人对个人系统。但是却依然有许多其他重要的路由应用场景缺乏关注，包括水分配网络、传感器网络、军事护航行动以及旅行人员规划等。在这些应用中，由于日常的交通拥堵状况或者是不必要的冗余消耗累积导致巨大的开销，为了应对开销成本的计算，学术界提出了大量的路由算法。例如，基于Dijkstra算法的改进算法；基于Floyd算法的改进算法：多重最短路径改进算法、强化数据存储结构的加速算法等；基于A*算法的改进算法：BeamSearch算法、迭代深化改进算法、动态衡量改进算法、带宽搜索改进算法、双向搜索改进算法以及基于统计学物理的路由规划算法。但是在上述算法中，没有考虑到全局路径对局部规划的影响，导致在多条路径重叠以后，出现实际开销的急剧增加，或者，由于初始节点的随机选择和后续节点的随机导向，导致不能在限定执行时间内得到正确的、可用的输出结果，影响路由规划算法的计算速度。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，旨在解决现有技术中没有考虑到全局路径对局部规划的影响，导致在多条路径重叠以后，出现实际开销的急剧增加，或者，由于初始节点的随机选择和后续节点的随机导向，影响路由规划算法的计算速度的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，该算法包括：读取网络数据，将网络数据中所有节点以及边链接进行初始化处理，以及，读取待计算的通信数据，统计网络信息，其中网络信息包括：节点度、节点邻接关系以及边邻关系；将所述网络信息带入聚合物的相互作用中，以及，初始化消息传递对，消息传递对包括a与b，设置所述算法的最大迭代次数和最大执行时间，初始迭代次数为零，初始执行时间为零；当所述算法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据所述消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时所述消息传递对的数值；当所述算法执行过程中迭代次数不小于所述最大迭代次数和/或执行时间不小于所述最大执行时间时，则计算节点流量和边流量，以及，确定交通流中节点是否被发现，将被发现的节点添加到路径结果中，并使路径结果长度加一；根据所述边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，其中BPR链路开销函数具体为：ta表示在链路上单位时间的自由流的通信时间，λi表示边流量，ca表示单位时间内链路的容量，Sa(λi)表示单位时间内链路上单位人群的平均通信时间开销；输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。本专利技术提供一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，在读取网络数据，统计网络信息后，将网络信息带入聚合物的相互作用中，通过消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时消息传递对的数值；计算节点流量和边流量，根据边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。由于采用基于聚合物相互作用的路由规划算法，在增加部分路径长度的情况下，可以降低全局开销，另一方面，基于聚合物相互作用的路由规划算法在充分考虑了基于统计学物理的路由规划算法计算时间开销过大的因素，可以提升算法的计算速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种基于聚合物相互作用的路由规划算法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中一种基于聚合物相互作用的路由规划算法的流程框图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于聚合物相互作用的路由规划算法中小规模网络通信演示图；图4为本专利技术实施例提供的一种基于聚合物相互作用的路由规划算法中重标通信数量和重标路径长度的关系图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于聚合物相互作用的路由规划算法中重标通信数量和重标开销差值的关系图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图1为本专利技术实施例中一种基于聚合物相互作用的路由规划算法的流程示意图。S101、读取网络数据，将网络数据中所有节点以及边链接进行初始化处理，以及，读取待计算的通信数据，统计网络信息，其中网络信息包括：节点度、节点邻接关系以及边邻关系。其中，网络数据是指数据中的点与点之间形成关联并将这种关联扩展到整个数据中所有点的数据集合，同时在点与点之间的关联存在关联属性。通信数据是指特定的点为了到达另外一点形成的通信关系，其中通信只是表示存在通信关系，不代表具体的通信路径。网络数据是通信数据提出的基础，通信数据是在网络数据上进行表示的关系。S102、将网络信息带入聚合物的相互作用中，以及，初始化消息传递对，消息传递对包括a与b，设置算法的最大迭代次数和最大执行时间，初始迭代次数为零，初始执行时间为零。其中，最大迭代次数用maxIteration表示，最大执行时间用maxTime表示，迭代次数用k表示，执行时间用t表示。S103、当算法执行过程中迭代次数小于最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时消息传递对的数值。S104、当算法执行过程中迭代次数不小于最大迭代次数和/或执行时间不小于最大执行时间时，则计算节点流量和边流量，以及，确定交通流中节点是否被发现，将被发现的节点添加到路径结果中，并使路径结果长度加一。S105、根据边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，其中BPR链路开销函数具体为：ta表示在链路上单位时间的自由流的通信时间，λi表示边流量，ca表示单位时间内链路的容量，Sa(λi)表示单位时间内链路上单位人群的平均通信时间开销。S106、输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。本专利技术实施例提供一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，在读取网络数据，统计网络信息后，将网络信息带入聚合物的相互作用中，通过消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时消息传递对的数值；计算节点流量和边流量，根据边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。由于采用基于聚合物相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，其特征在于，所述算法包括：读取网络数据，将网络数据中所有节点以及边链接进行初始化处理，以及，读取待计算的通信数据，统计网络信息，其中网络信息包括：节点度、节点邻接关系以及边邻关系；将所述网络信息带入聚合物的相互作用中，以及，初始化消息传递对，消息传递对包括a与b，设置所述算法的最大迭代次数和最大执行时间，初始迭代次数为零，初始执行时间为零；当所述算法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据所述消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时所述消息传递对的数值；当所述算法执行过程中迭代次数不小于所述最大迭代次数和/或执行时间不小于所述最大执行时间时，则计算节点流量和边流量，以及，确定交通流中节点是否被发现，将被发现的节点添加到路径结果中，并使路径结果长度加一；根据所述边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，其中BPR链路开销函数具体为：

【技术特征摘要】
1.一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，其特征在于，所述算法包括：读取网络数据，将网络数据中所有节点以及边链接进行初始化处理，以及，读取待计算的通信数据，统计网络信息，其中网络信息包括：节点度、节点邻接关系以及边邻关系；将所述网络信息带入聚合物的相互作用中，以及，初始化消息传递对，消息传递对包括a与b，设置所述算法的最大迭代次数和最大执行时间，初始迭代次数为零，初始执行时间为零；当所述算法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据所述消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时所述消息传递对的数值；当所述算法执行过程中迭代次数不小于所述最大迭代次数和/或执行时间不小于所述最大执行时间时，则计算节点流量和边流量，以及，确定交通流中节点是否被发现，将被发现的节点添加到路径结果中，并使路径结果长度加一；根据所述边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，其中BPR链路开销函数具体为：ta表示在链路上单位时间的自由流的通信时间，λi表示边流量，ca表示单位时间内链路的容量，Sa(λi)表示单位时间内链路上单位人群的平均通信时间开销；输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。2.根据权利要求1所述的算法，其特征在于，所述读取待计算的通信数据，统计网络信息包括：读取待计算的通信数据，标记所有节点数目为N，每个节点为i，除了节点i以外，网络中的其他的每个节点表示为j，同时为每个节点i生成对应的邻居集合并得到链接矩阵A，其中如果节点i和j相连，则Aij＝Aij＝1，如果节点i和j不相连，则Aij＝Aij＝0。3.根据权利要求2所述的算法，其特征在于，所述读取待计算的通信数据，统计网络信息还包括：将所有待生成路径结果标记为聚合物ν，总数为M，当聚合物ν经过节点i时，定义变量来表示，当聚合物ν不经过节点i时，定义变量定义来表示经过节点i的聚合物数量。4.根据权利要求1所述的算法，其特征在于，所述当所述算法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据所述消息传递对得到域更新值包括：当所述算法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，随机选择一个节点i，并随机选择一个节点ai作为它的祖先节点。5.根据权利要求4所述的算法，其特征在于，所述当所述算法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据所述消息传递对得到域更新值还包括：当节点j小于M时，将消息传递对...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖好，吴兴桐，吴向阳，周明洋，陆克中，毛睿，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44