[发明专利]一种提高无标度网络传输容量的局部信息动态路由方法

权利要求书

1.一种提高无标度网络传输容量的局部信息动态路由方法，其特征是：该方法包括以下具体步骤：

步骤1：具有无标度特性的网络模型的构建

(a).增长性：从一个具有m₀个节点的全连通网络开始，其中全连通网络表示这m₀个节点两两相连；初始网络为这m₀个节点组成的全连通网络，每次添加一个新的节点并且该新加入的节点连接到m个已存在的节点上，这里m＝m0；

(b).优先连接：一个新加入的节点和网络已经存在的某个节点i相连接的概率P_i与某个节点i的度值k_i遵循如下优先连接性：

经过t次新节点添加后，网络的规模为N＝t+m₀，网络的总边数M＝mt+M₀,其中M₀表示网络的初始连边数，网络的节点度分布服从幂率分布，即P(k)～k^-γ，其中P(k)为网络节点的度分布，γ为幂指数，j为已存在网络中各个节点，k_j为已存在网络中各个节点j的度值；因此这种网络也叫无标度网络，无标度网络的特征表现为网络的异质性，即网络中大多数节点只有少数几条连边，而少部分中心节点占据了大量的连边；

步骤2：基于次近邻节点信息的动态路由算法

网络生成后，数据包流量将会在给定的网络上生成，数据包在网络传输的具体过程如下：

(I).每个时间步，网络随机生成R个数据包，这R个数据包的源节点和目的节点随机生成，数据包在节点处遵循FIFO原则，每个节点的功能具有转发和接受数据包的能力；

(II).每个时间步，节点至多投递C个数据包，称C为节点处理能力；

(III).当前节点遍历与它直接相连的所有邻居节点，如果邻居节点中有目的节点，则直接将数据包传递给目的节点，同时删除该数据包，数据包投递成功；如果邻居节点中找不到目的节点，则执行第(IV)步；

(IV).将搜索范围扩大，遍历该节点的所有邻居节点的邻居节点，这些节点的集合称为该节点的次近邻节点，若该节点没有次近邻节点，则依据路由转发概率公式(2)将数据包传递到该节点的邻居节点处，从而兼顾节点负载和节点队列长度，选择出邻居节点作为下一跳；若该节点有次近邻节点，则执行第(V)步；

其中，k_i’为当前节点i的某个邻居节点i’的度值，n_i’为当前节点i的某个邻居节点i’的队列长度，k_j’为当前节点i在网络中的各个邻居节点j’的度值，n_j’为当前节点i在网络中的各个邻居节点j’的队列长度，α和β为两个可调参量；

(V).若目的节点在该节点的次近邻节点中，则数据包传递到与目的地相连的邻居节点，否则,执行第(VI)步；

(VI).目的节点不在该节点的次近邻节点中，依据路由转发概率公式(2)将数据包传递到该节点的邻居节点处；

步骤3：计算网络的传输容量

网络的传输容量计算用序参量计算，其计算公式如下：

其中，ΔW＝W(t+Δt)-W(t)表示从t时刻到t+Δt时刻网络增加的数据包数目，ΔW是对其取平均；R为网络中数据包的产生率；当η＝0时，网络处于自由态，对应于RR_C，其中R_C是网络的临界数据包产生率；当η0时，网络处于拥塞态，RR_C，且η值越大，拥塞越显著；当η＝1时，网络处于完全拥塞状态，数据包全部没有传输成功，Rc为网络的传输容量。