[发明专利]一种基于路径扩展与淘汰机制的网络拓扑分散短路径集合计算方法

说明书

本发明提出一种基于路径扩展与淘汰机制的网络拓扑分散短路径集合计算方法，该方法在计算网络中任意一个节点o到另一个节点d的拓扑分散短路径集合时的步骤如下：遍历o的每一个邻居节点j，将o到j的直达路径o→j加入空集合Ω和S_o,j；若Ω为空，则返回S_o,d作为o到d的拓扑分散短路径集合，否则循环从Ω中取出一条长度最短的路径P并遍历P的末尾节点s的每一个邻居节点t，若t未出现在P中则扩展生成o到t的一条路径P→t，当P→t的长度不超过长度上限时将该路径加入S_o,t，若加入后S_o,t包含的路径数量超过规定上限时，结合节点拓扑重叠代价的概念淘汰S_o,t中除长度最短的一条路径外的另一条与其他路径拓扑重叠最大的路径。

技术领域

本发明涉及传输与路由网络领域，特别是指一种基于路径扩展与淘汰机制的网络拓扑分散短路径集合计算方法。

背景技术

现代社会中常见各类传输网络，例如城市道路网络、计算机通信网络等，它们是支持社会运行的重要基础设施。在这些网络运行时，传输物从起始节点出发沿着一条路径抵达目的节点，这一路径往往由一定的网络路由算法运算给出。高效的网络路由算法，可以保证传输物在传输过程中能够尽力避开网络中的交通拥堵区域，快速完成传输，使网络不易发生拥堵。

当前，常见的网络路由算法往往采用最短路径路由思想，即规定传输物沿着从起始节点出发到目的节点的一条长度最短的路径进行传输。最短路径路由实现简单，但在网络交通流量较大时不能较好地缓解网络拥堵，因为从网络拓扑的角度来看，网络不同节点对间的最短路径通常通过网络中少量核心节点，这些节点会成为网络在应用最短路径路由时的交通瓶颈节点。

值得注意的是，在常见传输网络中往往存在大量环状子图，即网络中一对节点间往往可能存在多条拓扑分散(即各路径途经的相同节点或连边较少)且长度较短(即各路径的长度与最短路径的长度接近)的路径，本发明称它们组成的集合为这一对节点的拓扑分散短路径集合。若在网络路由与传输过程中，使具有相同起始目的节点对的传输物，根据实际的网络交通状况分时地沿着起始节点到目的节点的拓扑分散短路径集合中的不同路径传输，将可以有效增大传输物避开网络交通拥堵区域的概率，实现网络的负载均衡分布，提升网络的传输性能。

网络拓扑分散短路径集合的计算方法是上述路由思想的一个关键基础。本发明就此提出一种新颖的基于路径扩展与淘汰机制的网络拓扑分散短路径集合计算方法。

发明内容

本发明提出的一种基于路径扩展与淘汰机制的网络拓扑分散短路径集合计算方法，在计算网络中任意一个节点o到另一个节点d的拓扑分散短路径集合时的步骤如下：

步骤1：创建一个空的路径集合Ω，同时为网络中除节点o之外的每一个节点i创建一个空的路径集合S_o,i以及一个值为正无穷的变量l_o,i，其中l_o,i用于存储集合S_o,i中的最短路径的长度；

步骤2：遍历节点o的每一个邻居节点j，将节点o到节点j的直达路径o→j同时加入Ω和S_o,j；

步骤3：若Ω为空，则跳转至步骤6；

步骤4：从Ω中取出一条长度最短的路径P，并将其从Ω中移除；然后对于路径P的末尾节点s，遍历节点s的每一个邻居节点t，若节点t未出现在路径P中，则执行步骤4.1～4.4的操作：

步骤4.1：使用节点t扩展路径P，得到路径P→t；

步骤4.2：若路径P→t的长度小于l_o,t×α，则：首先将路径P→t加入S_o,t，同时更新l_o,t为S_o,t中的最短路径的长度；然后删除S_o,t中所有长度大于l_o,t×α的路径；