[发明专利]一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法

权利要求书

1.一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法，其特征在于，包括以下步骤：

A、屏蔽LEO卫星网络拓扑动态性；

B、构建可行路径集和路径多属性决策矩阵；

C、通过PROMETHEE法从可行路径集中选出最能符合业务QoS需求的路径；

D、根据各方案净优度φ(p_i)大小进行排序，得到最终各方案由优到劣的排序，从而得到符合当前业务QoS需求的最优路径。

2.根据权利要求1所述一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法，其特征在于，构建可行路径集和路径多属性决策矩阵的具体步骤为：

B1、每隔一个时间片，卫星节点将与自身相连的链路信息进行全网泛洪，进而每个卫星节点都存储全网链路状态信息；

B2、在某时刻，源节点接收到业务时，针对此时的网络拓扑，考察从源节点到目的节点包含的链路，并通过优选法以跳数为限制，得到一定数量的从源节点到目的节点的可行路径集P'＝{p₁,p₂,…,p_n}；

B3、根据下表所示QoS信息的计算方法，计算可行路径集中每条路径的多个QoS属性信息；

w(e)表示链路e的某个QoS指标值，w(p)表示路径的相应某个QoS指标值；

B4、用(a¹,a²,…,a^m)分别表示在某时刻t下，从源节点到目的节点的一条可行路径的时延、带宽、丢包率、资源消费量、抖动、跳数等m个QoS属性信息，对n条可行链路的QoS信息做数据归一化，得到路径多属性决策矩阵：

3.根据权利要求1所述一种基于PROMETHEE方法的卫星QoS路由算法，其特征在于，通过PROMETHEE法从可行路径集中选出最能符合业务QoS需求的路径，具体是：

C1、使用最小二乘法来确定各个QoS属性优先系数，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β_pq，并认为这是属性p的权w_p和属性q的权w_q之比的近似值，β_pq≈w_p/w_q；

若决策人能准确估计β_pq,则有：

且

当时，

若决策人对β_pq估计不准确，则上列各式中的等号为近似号；这时用最小二乘法；即

受约束于:w_p＞0(p＝1,2,…m)

用拉格朗日乘子法求解，则拉格朗日函数为：

L对w_l(l＝1,2,…m)求偏导数，并令其为0，得m个代数方程：

由上式、共j+1个方程，其中有w₁,w₂,…w_m、λ共m+1个变量，因此求得

w＝[w₁,w₂,…w_m]^T；

C2、用G(V,E)来表示卫星网络拓扑基本模型；其中，V表示网络中卫星节点集合；E代表整个卫星网络的星间链路ISLs集合；用e_ij表示节点i到j的星间链路，其中e∈E，i,j∈V；

假设p_i和p_k是可行路径集P'中任意两条路径，p_i＝{e₁,e₂,…,e_i}，p_k＝{e₁,e₂,…,e_k}，优先函数是用来描述在某一QoS属性上p_i关于p_k的优先程度，即根据各路径方案QoS属性值之间差距的大小来判断两个路径之间的优劣；函数的值从0到1，函数值越小，p_i和p_k之间的差异越小；当函数值为0时，p_i和p_k为无差异；当函数值越接近1，p_i优于p_k的程度越高；

用f_j表示路径p_i、p_k在QoS属性j上的优先函数，和表示对应的QoS属性值，记则

上式优先函数的值或为0，或由评价函数G(d)确定；

评价函数G(d)是用来将属性之间的差距转化为实际的优先程度大小，公式如下：

因为决策矩阵A中数据在(0,1)之间，σ取0.5。