基于时间聚合图的延迟容忍网络最大流路由方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时间聚合图的延迟容忍网络最大流路由方法，主要解决现有的时间聚合图模型中，由于同一链路不同时段之间缺乏联系而引起不同选路顺序导致求解出不同最大流的问题。其实现步骤为：(1)标记时间聚合图；(2)在时间聚合图中寻找增广路径L；(3)计算增广路径L的最大流,获得剩余路径；(4)累加每条增广路径L的最大流Lfmax(T)，以此作为网络当前的最大流，循环找路,当时间聚合图中不存在增广路径时，得到网络的最大流。本发明专利技术增加了链路中不同时段之间的联系，解决了时间聚合图中的最大流问题，可用于互联网、物联网、移动通信、卫星通信和深空通信中提高传输吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，特别设及一种延迟容忍网络中的路由方法，可用于互 联网、物联网、移动通信、卫星通信和深空通信中提高传输吞吐量。
技术介绍
延迟容忍网络DTN在一些特定的网络环境下，会经常出现网络断开的现象，导致 报文在传输过程中不能确保端到端的路径。目前，DTN在互联网、物联网、移动通信、卫星通 信、深空通信及军事通信等领域有着广泛的应用需求与应用前景，因此它逐渐成为无线通 信领域的研究热点。 Internet研究任务组IRTF通过对机会组网的星际网络的研究而发展出DTN体系 结构，最初是为解决星际互联网IPN的连通问题而提出的，后来研究人员希望将其发展成 为一种普遍适用于解决受限网络连通的方法。延迟容忍网络的主要特点包括链路断续连 通、链路特性如容量随着时间而不断变化着、网络的拓扑结构也是时变的。运与传统的静态 网络有很大的差异，使得传统的路由方法不能适用于DTN。 为了更好的研究DTN，需要构建合适的模型来描述DTN。时间聚合图能将DTN的拓 扑变化、链路的特性等都聚合成时间序列，运样可W有效的减少网络原始信息所占用的储 存空间。因此，很多学者开始研究时间聚合图，一些适用于DTN的最短路径方法已经被提出 并且被证实能有效的解决DTN的最短路径问题。但是，由于时间聚合图中并没有描述链路 不同时段之间的联系，运导致不同的选路顺序所求得的最大流不同。如附图2所示，在运个 时间聚合图中有两种选路方案：1)如果先选择路径S-A-B-D，接着就只能选择路径 S-A-D，求得的网络最大流的流量为7 ;2)如果先选择路径S-A-D或S-B-D，接 着就只能选择路径S-B-D或S-A-D，求得的网络最大流的流量为5。虽然两种选路 策略都没有问题，但却求出了不同的最大流。网络中选路的过程往往是随机选择的，如果选 择了选路方案2)则无法获得网络最准确的最大流。正是由于选路顺序所带来的影响，至今 没有在时间聚合图上找出求解最大流的有效方法，影响网络传输的吞吐量。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对上述的问题，提出一种基于时间聚合图的延迟容忍网络最大 流路由方法，W解决现有的时间聚合图模型中，由于同一链路不同时段之间缺乏联系而引 起的不同选路顺序导致求解出不同的最大流的问题，实现对最大流的准确计算，提高网络 传输的吞吐量。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下： (1)标记时间聚合图 时间聚合图是由若干节点和多条有向的边所构成的一种图形，每条边标记一 个容量时间序列C(T) =(Cl,...，Ct，...，Cm),每个节点设置一个存储传递序列N(T)= (ni，. . .，n。. . .，r〇，其中T是指给定的时间范围，Ct是指与该边相对应的网络链路在第t 个时间段内的网络链路总容量，nt是指该节点从第t-1个时间段向第t个时间段储存的数 据量，1《t《m，m是指在给定的时间范围T内W单位时间为间隔分割的时间段； 似在时间聚合图中寻找增广路径L: (2a)设定时间聚合图所描述的延迟容忍网络的当前最大流为Wfmgy(T),并初始化 为0 ;(2b)将源点S设为增广路径L的当前找路节点并将该节点的找路出发时间tg设 定在第1个时段内即tg= 1 ; (2c)利用当前找路节点的存储传递序列对当前节点的找路出发时间进行更新，得 到当前节点新的出发时间tg; (2d)依据当前节点的邻接关系，找到W当前节点为起始节点的所有邻接链路，并 在运些邻接链路中找出所有有效的邻接链路：若链路连通的时间段t满足t>tg，且链路 容量Ct> 0则该链路是有效的邻接链路，否则，该链路是无效的邻接链路； (2e)判断当前节点是否有有邻接链路或是否有有效的邻接链路，若有，则执行步 骤（2f)，否则，从所有有效的邻接链路中选择具有最早连通时段t' =min(t)的一条有效邻 接链路，将此链路的终止节点作为增广路径L的下一跳节点，并将此链路的终止节点设置 为新的当前找路节点，设定当前节点的找路出发时间为tg=t'，执行步骤（2g); (2f)若当前节点为源点S，则不存在增广路径，执行步骤化），否则将当前节点的 上一跳邻接链路设为无效，在增广路径L中删除该节点，同时把当前节点的上一跳节点设 为增广路径L新的当前找路节点，返回步骤（2c); (2g)若当前节点为终点d，则执行步骤（3)，否则，返回步骤（2c); (3)计算增广路径L的最大流： (3a)设定增广路径L的当前最大流为Tfm。、灯)，并初始化为无穷大，选取增广路径 L的最后一跳链路作为当前链路； (3b)根据当前链路终止节点的存储传递序列，计算当前链路的容量时间序列 Cu^y(T)与增广路径L的当前最大流Tfmgy(T)之间所允许的最大流Pfmay(T)，更新增广路径L 的当前最大流Tfmax灯）=Pfmax灯）； (3c)判断当前链路是否为增广路径L的第一跳链路：若是，则得到增广路径L的 最大流Lfmgy(T) =Tfmgy(T),执行步骤（4)，否则，选择此链路的前一跳链路作为当前链路， 返回步骤（3b); (4)获得剩余路径： (4a)设定增广路径L的暂时最大流为Zfm。、(T) =Lfm。、(T)，选取增广路径L的第一 跳链路作为当前链路； (4b)根据当前链路起始节点的存储传递序列，计算增广路径L的暂时最大流 Zfmax(T)与当前链路的容量时间序列Cu,V(T)之间所允许的可行流fu,V(T);(4c)更新增广路径L的暂时最大流Zfm。, (T) =f。,，(T)，依据可行流fu,y(T)计算当 前链路W及与当前链路反方向的链路的剩余链路容量时间序列；(4d)判断当前链路是否为增广路径L的最后一跳链路：若是，则执行步骤巧），否 贝1J，选择此链路的后一跳链路作为当前链路，返回步骤（4b); (5)将每次计算出的增广路径L最大流Lfmgy(T)进行累加，累加的结果作为网络当 前的最大流Wf^^OO,返回步骤（2b); (6)结束循环，输出网络的最大流fmax灯）=Wfmax灯）。 本专利技术为时间聚合图中的所有节点提供了一个存储传递序列，基于存储传递序列 设计了节点的存储策略，改善了链路中不同时段之间的联系，从而解决了时间聚合图中因 选路先后顺序而带来的最大流问题，有效的提高了网络的吞吐能力。【附图说明】 图1是本专利技术的实现流程图； 图2是本专利技术使用的时间聚合图模型示意图； 图3是本专利技术的实施例图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步的描述。 参照图1、图2、图3,本专利技术的实现步骤如下：步骤1，标记时间聚合图。 时间聚合图是由若干节点和多条有向的边所构成的一种图形，其每条边标记一 个容量时间序列C(T) =(Cl,...，Ct，...，Cm),每个节点设置一个存储传递序列N(T)= (rii,. . .，rit,. . .，r〇，其中T是指给定的时间范围，Ct是指与该边相对应的网络链路在第t 个时间段内的网络链路总容量，nt是指该节点从第t-1个时间段向第t个时间段储存的数 据量，1《t《m，m是指在给定的时间范围T内W单位时间为间隔分割的时间段。 如附图2所示，本实施例的时间聚合图中有4个节点化A，B，D)和多条连接相邻 节点的当前第1页本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时间聚合图的延迟容忍网络最大流路由方法，包括：(1)标记时间聚合图时间聚合图是由若干节点和多条有向的边所构成的一种图形，每条边标记一个容量时间序列C(T)＝(c1,...,ct,...,cm)，每个节点设置一个存储传递序列N(T)＝(n1,...,nt,...,nm)，其中T是指给定的时间范围，ct是指与该边相对应的网络链路在第t个时间段内的网络链路总容量，nt是指该节点从第t‑1个时间段向第t个时间段储存的数据量，1≤t≤m，m是指在给定的时间范围T内以单位时间为间隔分割的时间段；(2)在时间聚合图中寻找增广路径L：(2a)设定时间聚合图所描述的延迟容忍网络的当前最大流为Wfmax(T)，并初始化为0；(2b)将源点s设为增广路径L的当前找路节点并将该节点的找路出发时间ts设定在第1个时段内即ts＝1；(2c)利用当前找路节点的存储传递序列对当前节点的找路出发时间进行更新，得到当前节点新的出发时间ts；(2d)依据当前节点的邻接关系，找到以当前节点为起始节点的所有邻接链路，并在这些邻接链路中找出所有有效的邻接链路:若链路连通的时间段t满足t≥ts，且链路容量ct＞0则该链路是有效的邻接链路，否则，该链路是无效的邻接链路；(2e)判断当前节点是否有邻接链路或是否有有效的邻接链路，若有，则执行步骤(2f)，否则，从所有有效的邻接链路中选择具有最早连通时段t'＝min(t)的一条有效邻接链路，将此链路的终止节点作为增广路径L的下一跳节点，并将此链路的终止节点设置为新的当前找路节点，设定当前节点的找路出发时间为ts＝t'，执行步骤(2g)；(2f)若当前节点为源点s，则不存在增广路径，执行步骤(6)，否则将当前节点的上一跳邻接链路设为无效，在增广路径L中删除该节点，同时把当前节点的上一跳节点设为增广路径L新的当前找路节点，返回步骤(2c)；(2g)若当前节点为终点d，则执行步骤(3)，否则，返回步骤(2c)；(3)计算增广路径L的最大流：(3a)设定增广路径L的当前最大流为Tfmax(T)，并初始化为无穷大，选取增广路径L的最后一跳链路作为当前链路；(3b)根据当前链路终止节点的存储传递序列，计算当前链路的容量时间序列Cu,v(T)与增广路径L的当前最大流Tfmax(T)之间所允许的最大流Pfmax(T)，更新增广路径L的当前最大流Tfmax(T)＝Pfmax(T)；(3c)判断当前链路是否为增广路径L的第一跳链路：若是，则得到增广路径L的最大流Lfmax(T)＝Tfmax(T)，执行步骤(4)，否则，选择此链路的前一跳链路作为当前链路，返回步骤(3b)；(4)获得剩余路径：(4a)设定增广路径L的暂时最大流为Zfmax(T)＝Lfmax(T)，选取增广路径L的第一跳链路作为当前链路；(4b)根据当前链路起始节点的存储传递序列，计算增广路径L的暂时最大流Zfmax(T)与当前链路的容量时间序列Cu,v(T)之间所允许的可行流fu,v(T)；(4c)更新增广路径L的暂时最大流Zfmax(T)＝fu,v(T)，依据可行流fu,v(T)计算当前链路(u,v)以及与当前链路反方向的链路(v,u)的剩余链路容量时间序列；(4d)判断当前链路是否为增广路径L的最后一跳链路：若是，则执行步骤(5)，否则，选择此链路的后一跳链路作为当前链路，返回步骤(4b)；(5)将每次计算出的增广路径L最大流Lfmax(T)进行累加，累加的结果作为网络当前的最大流Wfmax(T)，返回步骤(2b)；(6)结束循环，输出网络的最大流fmax(T)＝Wfmax(T)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建东，张焘，李红艳，张顺，侯蓉晖，盛敏，马英红，刘勤，黄鹏宇，刘伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61