[发明专利]一种基于最短路径长度的空间网络路由策略

说明书

本发明公开了一种基于最短路径长度的空间网络路由策略，包括以下步骤：步骤S1）空间网络初始化；步骤S2）配置流量模型；步骤S3）计算节点对之间的最短路径长度；步骤S4）负载传输。本发明考虑空间网络中节点的空间位置及节点之间连边的长度属性，且考虑到不同结构的网络出现拥塞现象的性能也不相同，提出了一种基于最短路径长度的空间网络路由策略，提高了网络吞吐量，进而提升了网络传输性能，适用于空间网络，对实际网络中负载的传输具有一定的现实意义。

技术领域

本发明涉及网络路由策略技术领域，具体涉及一种基于最短路径长度的空间网络路由策略。

背景技术

以通信网、电力网、交通网为代表的很多复杂网络以传输负载为基本功能。在这些网络中，网络的吞吐量是衡量网络传输性能的重要指标，如何提升网络的吞吐量是研究热点之一。研究发现，网络传输能力主要取决于网络的拓扑结构与路由方式，针对这两方面的影响因素，一般有“硬策略”和“软策略”两种优化方式，即优化网络拓扑结构与优化路由方式。而在实际生活中，不少网络的结构已经固定，修改其结构需要承担高昂的成本，因此，提升网络传输性能主要是通过优化路由方式。传统意义上的最短路径的路由策略是目前应用较为广泛的一种路由方式，即负载从节点A通过最少的边数传输到节点B，但是这种方式很容易在一些度值较大的节点处造成拥塞现象。因此，不少研究人员提出了更加高效的路由策略，比如，Yan等人提出了一种“the efficient path”的路由策略，通过绕开度值较大的节点来减少发生拥塞的可能，大大提升网络的传输性能；Huang等人提出了一种带记忆信息的路由策略，节点记录负载的传输来源，避免出现回溯现象，使得负载在两个不同节点之间来回传输的机会大大减少，有效地提高网络吞吐量。

然而，现有技术中提出的路由策略都是基于复杂网络的拓扑，很少有研究考虑节点的空间位置。而事实上，由于空间网络中节点与节点之间的连接受到实际位置的约束，其与一般的复杂网络在拓扑结构和鲁棒性等方面上具有一定的差异性。并且，Zhao等人指出不同结构的网络出现拥塞现象的性能也不相同，这也导致现有的路由策略在空间网络的适用性不强。

同时，传统意义上的最短路径的路由策略是通过最少跳数的方式传输负载。而在空间网络的背景下，不同节点之间的连边可以被赋予长度的属性，此时最短路径可以理解为路径长度最短。由于实际生活中，如航空网络、交通网络、无线传感器网络、无人机网络等都受到空间位置的限制，对于这类网络的研究具有很强的理论价值与现实意义。

发明内容

本发明主要是为了解决现有的路由策略很少考虑节点的空间位置，在空间网络适用性不强的问题，基于空间网络，考虑节点的空间位置及节点之间连边的长度属性，提出了一种基于最短路径长度的空间网络路由策略，以提高网络吞吐量，进而提升网络传输性能，对实际网络中负载的传输具有一定的现实意义。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于最短路径长度的空间网络路由策略，包括以下步骤：步骤S1)空间网络初始化；步骤S2)配置流量模型；步骤S3)计算节点对之间的最短路径长度；步骤S4)负载传输。本发明基于空间网络，考虑节点的空间位置及节点之间连边的长度属性，提出了一种基于最短路径长度的空间网络路由策略，包括以下步骤，步骤S1)空间网络初始化；步骤S2)配置流量模型；步骤S3)计算节点对之间的最短路径长度；步骤S4)负载传输。具体地，步骤S1中，考虑到Zhao等人指出的不同结构的网络出现拥塞现象的性能也不相同，基于复杂网络的思想，将空间网络分为匀质空间网络和异质空间网络，其中，匀质空间网络初始化生成随机几何图模型网络，异质空间网络初始化生成LAEE模型网络。步骤S2中，在每个时间步，网络产生R个单位的负载，它们的源节点与目标节点均随机确定，根据路由策略由源节点向目标节点传输，并且在每个时间步，负载只能向前传输一步，即从一个节点抵达至其邻居节点，当负载到达其目标节点时，负载自动从网络中删除。步骤S3中，由于在二维平面，连接节点i与节点j的连边长度为：