[发明专利]一种面向动态不确定网络的时延最小路由算法

权利要求书

1.一种面向动态不确定网络的时延最小路由算法，其特征在于，设定所有给定的不确定分布都是正则的，所述算法包括以下步骤：

S1：建立动态拓扑G(V，E(t))；

根据移动通信网络中各个节点之间的实时连接关系，建立动态拓扑G(V，E(t))，并将其用邻接矩阵C(t)表示：

其中，V为节点集合，E(t)为链路集合，X表示网络中节点的个数，c_m，n(t)表示节点m到节点n是否有通信链路，1表示有，0表示没有，m＝1，…，X，n＝1，…，X；

S2：建立动态不确定网络G(V，E(t)，D(t))；

在构建动态不确定网络时，不考虑目的节点的处理时延，对于从节点m到节点n的通信链路e_m，n，把其输入节点即节点m的处理时延叠加到此链路上，得到动态不确定网络中节点m到节点n的通信链路e_m，n上的时延d_m，n(t)为：

d_m，n(t)＝l_m，n(t)/v+pd_m (2)

其中，l_m，n(t)表示节点m到节点n之间通信链路e_m，n的长度，是一个随时间变化的确定性变量；v表示链路传输速度；pd_m表示节点m的处理时延，是一个不确定变量，服从不确定分布Φ_m(y)，y表示任意实数；

根据步骤S1的动态拓扑，联合链路时延，建立动态不确定网络G(V，E(t)，D(t))，其中，D(t)为链路上时延集合，并将其表示为邻接矩阵C_d(t)：

其中，d_m，n(t)表示动态不确定网络中节点m到节点n的通信链路e_m，n上的时延，节点m与节点n之间没有链路时，令d_m，n(t)＝0；

S3：按周期性特征转化为静态不确定网络G(V，E，D)；

将动态不确定网络G(V，E(t)，D(t))转化为多个时间间隔为△t的静态不确定网络G(V，E(t₀+iΔt)，D(t₀+iΔt))，其中，t₀为初始时间，i＝0，1，2，3，…；当Δt足够小时，则认为在每个时间片内网络拓扑结构和链路长度是固定的，将设计目标转化为对静态不确定网络G(V，E，D)的时延最小路由求解；

S4：建立时延最小路由数学模型；

在静态不确定网络G(V，E，D)中，用P表示从源节点SN到目的节点DN的所有路径集合P＝{p₁，p₂，…，p_J}，数据的端到端时延为：

其中，p_j表示路径集合P中的第j条路径；D(p_j)表示数据经过路径p_j的时延，不包括目的节点的处理时延；d’_m，n表示静态不确定网络节点m到节点n的通信链路e_m，n上的时延；

数据以最大的可能性在时延阈值D_th内从源节点SN到达到目的节点DN，即数据的路由路径-最大信度时延最小路径p′应满足即满足“p′上的时延小于等于时延阈值D_th时的信度”大于等于“p上的时延小于等于时延阈值D_th时的信度”，其中，p为任意从源节点SN到目的节点DN的路径，则静态不确定网络G(V，E，D)的时延最小路由模型表示为：

其中，表示p_j上的时延小于等于时延阈值D_th时的信度，α表示信度，D_th表示时延阈值，j表示路径编号；

S5：计算静态不确定网络中最小时延D_min的不确定分布Ψ(y)；

在静态不确定网络G(V，E，D)中，源节点SN到目的节点DN之间的最小时延为D_min，表示为：

D_min＝f_SD(d₁，d₂，…，d_K) (6)

其中，d₁，d₂，…，d_K表示网络中所有K条链路的时延，分别服从正则不确定分布Φ₁，Φ₂，…，Φ_K，f_SD(d₁，d₂，…，d_K)是d₁，d₂，…，d_K的函数，f_SD(d₁，d₂，…，d_K)关于d₁，d₂，…，d_K严格单调递增，D_min是一个不确定变量，令其不确定分布为Ψ(y)，y表示任意实数；

S6：根据时延阈值D_th找出最大信度时延最小路径p′；

基于N-1个三元组，对比Ψ^-1(α₁)，Ψ^-1(α₂)，…，Ψ^-1(α_N-1)和时延阈值D_th，当D_th＝Ψ^-1(α_o)时，选取Ψ^-1(α_o)所在三元组中的时延最小路径为最大信度时延最小路径p′，其中，o＝1，…，N-1，N-1为观测点数；当D_th≠Ψ^-1(α_o)时，选取距离D_th最近的三元组中的时延最小路径为最大信度时延最小路径p′。

2.根据权利要求1所述的一种面向动态不确定网络的时延最小路由算法，其特征在于，所述步骤S5的具体过程为：

S5-1：最小时延D_min的不确定分布Ψ(y)的逆分布表示为：

S5-2：取其中，N-1为观测点数，计算各个链路时延不确定分布中的逆分布，并将α₁代入，求出

S5-3：令静态不确定网络G(V，E，D)上各链路上的时延为此时静态不确定网络转化为静态确定性网络；采用Dijkstra算法对静态确定性网络的时延进行计算，得到一个三元组{α₁，p₁，Ψ^-1(α₁)}，其中，p₁表示在信度α₁情况下的时延最小路径，Ψ^-1(a₁)表示在信度α₁情况下的最小时延；

S5-4：依次令并重复计算步骤S5-2和S5-3，得到N-1个三元组。