[发明专利]基于Markov决策的卫星网络DTN链路Bundle尺寸优化算法

摘要

卫星DTN网络中，节点间链路状态是随着时间相对变化的。但当前对Bundle尺寸优化的研究中总是将链路状态参数当作常量看待，这将使优化的Bundle尺寸不能适应与链路的动态性，从而导致数据传输性能下降。尤其当目标文件较大或者在多跳传输过程中，固定的Bundle尺寸优化效果更加不好。因此，本发明提出了一种基于Markov决策的卫星网络DTN链路Bundle尺寸优化算法，给出了一个基于马尔可夫决策的优化模型，以实现两跳动态星间链路的Bundle端到端传送的最优尺寸优化问题。利用MATLAB仿真平台，可以证明本发明提出的优化算法可以有效的减少数据交付时延，增加吞吐量，从而提高传输性能。

主权项

1.一种基于Markov决策的卫星网络DTN链路Bundle尺寸优化算法，应用于中继传输的DTN网络，其特征在于：当更新时间t时，根据链接状态I和链接状态II分别选择具有最小RTT的Bundle尺寸，所述算法包括以下步骤：Sl、定义S₀表示中间节点的存储器为空，S₁表示存储器中存储一个完整的Bundle，将S₀，S₁分别划分为i个子状态，i根据目标文件大小和最小尺寸的Bundle大小计算，第m个子状态表示剩余文件大小为Lfile‑m·Lb_min1，其中L_file是目标文件尺寸，是Bundle尺寸最小单位；将第m个子状态继续划分为Max_r+1个子状态，Max_r是最大传输轮次；S₀/S₁的子状态的数量num由下式计算：num＝L_file/Lb_min1X(Max_r+1)；A：{Lb_min1，Lb_min2，…，Lb_min n}表示一系列Bundle可选则的尺寸，其中Lb_min n＝n×Lb_min1；S2、初始化v0(num)、v1(num)、П(num)，令循环次数loop＝num+最大传输轮次+1；S3、对于每一个num中的状态s，分别计算第一跳在第一跳传输轮次和第二跳在第二跳传输轮次的转移概率PSm′，i′，j′(ab)，其中，PSm′，i′，j′(ab)表示在行为ab条件下从当前状态s＝sm，i，j转移到可到达状态s′＝sm′，i′j′的概率，m，m′∈{0，1}，i，i′∈{1，2，...，Lfile/Lbmin}，j，j′∈{1，2...，Maxr，Maxr+1}；S4、如果第一传输轮次小于最大传输轮次且第二传输轮次小于最大传输轮次，则：其中，p_tans1为第一跳在第一跳传输轮次的转移概率，Rs′(trans_round1，a)为第一跳在第一跳传输轮次时的时延Rs_{m′，i′，j′}(a)，a是已选择的Bundle尺寸；其中，Rs_{m′，i′，j′}(a)表示在行为a条件下从当前状态s_m，i，j转移到可到达状态s_{m′，i′，j′}所需要的时延，v₁(s′)为前一状态s′下的v₁值；状态s下的Bundle尺寸Π(s)为a；其中，p_tans2为第二跳在第二跳传输轮次的转移概率，Rs′(trans‑round2，a)为第二跳在第二跳传输轮次时的时延，v₀(s′)为前一状态s′下的v₀值；S5、更新第一跳和第二跳的链路状态；S6、loop＝loop‑1，当loop不为0时，跳转到步骤S3，否则输出最优的Bundle尺寸。