[发明专利]一种基于QoS的移动P2P网络虚拟链路选取方法

权利要求书

1.一种基于QoS的移动P2P网络虚拟链路选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100，当节点加入到移动P2P网络中时，获得一个全网唯一的移动P2P网络标识NID＝(Domain_ID,Node_ID)；

步骤S210，节点周期性向周围邻居节点发送消息，收集与拓扑有关的信息，获取网络拓扑结构；

步骤S220，节点利用收集到的拓扑信息，生成一个无向图G(V,E,L)；

其中，V＝{v₁,v₂,...,v_n}表示网络中所有节点集合，n为节点个数，E表示边的集合，L表示所有节点之间全部虚拟链路的集合，记为：

L＝{L_ij|L_ij表示节点i与节点j之间全部虚拟链路的集合,i,j∈V}

其中，|L_ij|表示节点i和j之间虚拟链路条数；

步骤S300，计算虚拟链路维护代价

其中，c(i,j)表示节点i和j之间虚拟链路的维护代价，n为网络节点个数；x_k(i,j)表示虚拟链路选取标志函数：

其中，节点i,j∈V；

步骤S400，计算虚拟链路稳定性

其中，s(i,j)表示虚拟链路稳定性，定义为节点i与节点j之间虚拟链路成功交互的次数与总交互次数的比值；

步骤S500，计算虚拟链路有效带宽

其中，b(i,j)表示虚拟链路的有效带宽；

步骤S600，确定虚拟链路选取方法的约束条件为：

其中，对于任意两个节点i,j∈V，至少要存在一条路径(i,i₁,i₂,…i_l,j)，i₁,i₂,…i_l∈V且互不相同，l为i,j之间所经过的多个中继节点个数；x_k(i,j)为虚拟链路选取标志函数的决策空间；

步骤S700，确定移动P2P网络虚拟链路选取方案的目标函数为：

其中，c(i,j)表示虚拟链路的维护代价，s(i,j)表示虚拟链路稳定性，b(i,j)表示虚拟链路的有效带宽，n为网络中节点个数，|L_ij|表示节点i和j之间虚拟链路的条数，x_k(i,j)为虚拟链路选取标志函数，表示超级节点i和j之间的第k条虚拟链路被选取；

步骤S800，对步骤S700给出的移动P2P网络虚拟链路选取方案的目标函数进行求解，求解方法包括蚁群算法、粒子群算法、模拟退火算法、遗传算法；

步骤S900，根据步骤S800求出的虚拟链路选取方案，对移动P2P网络的虚拟链路进行选取。

2.根据权利要求1所述的一种基于QoS的移动P2P网络虚拟链路选取方法，其特征在于，所述步骤S800，对步骤S700给出移动P2P网络虚拟链路选取方案的目标函数进行求解，采取改进的蚁群算法对其进行求解，进一步包括以下步骤：

步骤S810，确定初始信息素分布规则，计算公式为：

其中，τ₀是信息素初始分布矩阵，n为网络节点数目，d(i,j)表示节点i,j之间链路的距离，定义为链路维护代价、链路有效带宽、链路稳定性的加权和，计算公式为：

d(i,j)＝a·c(i,j)+b·s(i,j)+c·b(i,j)

其中，c(i,j)表示虚拟链路的维护代价，b(i,j)表示虚拟链路的有效带宽，s(i,j)表示虚拟链路稳定性，a,b,c分别表示这三项的权重系数，且a,b,c满足以下计算公式：

a+b+c＝1

步骤S820，下一节点状态转移规则，计算公式为：

其中，式(6)中，为t时刻位于节点i的蚂蚁k选择节点j为下一节点的概率，τ_ij(t)为虚拟链路(i,j)上的信息素浓度，J_k(i)为节点i的邻接点集合，是与链路(i,j)相关的启发因子，表示蚂蚁从节点i到节点j的期望程度；α,β分别表示信息素、启发式因子的相对重要程度；从目标函数可以看出节点倾向于选择链路稳定性高、可用带宽较大以及链路维护代价较小的虚拟链路；这里d(i,j)表示节点i,j之间链路的距离，选取虚拟链路维护代价、虚拟链路稳定性、虚拟链路可用带宽的加权和，计算公式为：

d(i,j)＝a·c(i,j)+b·s(i,j)+c·b(i,j)

其中，c(i,j)表示虚拟链路的维护代价，s(i,j)表示虚拟链路稳定性，b(i,j)表示虚拟链路的有效带宽，a,b,c分别表示这三项的权重系数，且满足a+b+c＝1；

式(7)中，是采取随机选择操作后的新的下一节点选择概率值，r是一个随机因子，RTP_k是为每个蚂蚁分配的一个随机转移概率，MTT是最大转移阈值，每只蚂蚁按照式(6)计算下一节点状态选择转移规则计算转移概率，当RTP_k的值大于MTT时，则按照式(7)对下一节点状态选择转移规则进行修正；

步骤S830，信息素局部更新规则，计算公式为：

τ_ij(t+1)＝(1-ξ)τ_ij(t)+ξτ₀

其中，τ_ij(t)为t时刻上虚拟链路(i,j)上的信息素浓度，ξ∈(0,1)，

步骤S840，信息素全局更新规则，计算公式为：

τ_ij(t+1)＝(1-ρ)τ_ij(t)+ρΔτ_ij(t)

其中，ρ∈(0,1)为信息素挥发系数，(1-ρ)表示信息素残留程度，Δτ_ij(t)表示本次循环中链路(i,j)的信息素增量总和，

其中，Q是常数。