[发明专利]一种基于聚合物相互作用的路由规划方法

说明书

本发明公开了一种基于聚合物相互作用的路由规划算法，涉及路由算法领域，在读取网络数据，统计网络信息后，将网络信息带入聚合物的相互作用中，通过消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时消息传递对的数值；计算节点流量和边流量，根据边流量计算全局路径长度，采用BPR链路开销函数计算全局开销，输出全局规划路径、全局路径长度以及全局开销。由于采用基于聚合物相互作用的路由规划算法，在增加部分路径长度的情况下，可以降低全局开销，另一方面，基于聚合物相互作用的路由规划算法在充分考虑了基于统计学物理的路由规划算法计算时间开销过大的因素，可以提升算法的计算速度。

技术领域

本发明涉及路由算法领域，尤其涉及一种基于聚合物相互作用的路由规划方法。

背景技术

信息时代的来临，除了引领了大数据潮流的来袭，也极大地影响着人们的生活。其中路径规划作为人们最频繁的日常活动之一，表明获取一个优秀的路由优化算法是极其重要的。

当下业界和学术界对互联网应用的路由算法产生了极大的兴趣，诸如即时通讯工具和个人对个人系统。但是却依然有许多其他重要的路由应用场景缺乏关注，包括水分配网络、传感器网络、军事护航行动以及旅行人员规划等。在这些应用中，由于日常的交通拥堵状况或者是不必要的冗余消耗累积导致巨大的开销，为了应对开销成本的计算，学术界提出了大量的路由算法。例如，基于Dijkstra算法的改进算法；基于Floyd算法的改进算法：多重最短路径改进算法、强化数据存储结构的加速算法等；基于A*算法的改进算法：BeamSearch算法、迭代深化改进算法、动态衡量改进算法、带宽搜索改进算法、双向搜索改进算法以及基于统计学物理的路由规划算法。

但是在上述算法中，没有考虑到全局路径对局部规划的影响，导致在多条路径重叠以后，出现实际开销的急剧增加，或者，由于初始节点的随机选择和后续节点的随机导向，导致不能在限定执行时间内得到正确的、可用的输出结果，影响路由规划算法的计算速度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于聚合物相互作用的路由规划方法，旨在解决现有技术中没有考虑到全局路径对局部规划的影响，导致在多条路径重叠以后，出现实际开销的急剧增加，或者，由于初始节点的随机选择和后续节点的随机导向，影响路由规划方法的计算速度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于聚合物相互作用的路由规划方法，该方法包括：

读取网络数据，将网络数据中所有节点以及边链接进行初始化处理，以及，读取待计算的通信数据，统计网络信息，其中网络信息包括：节点度、节点邻接关系以及边邻关系；

将所述网络信息带入聚合物的相互作用中，以及，初始化消息传递对，消息传递对包括a与b，设置所述方法的最大迭代次数和最大执行时间，初始迭代次数为零，初始执行时间为零；

当所述方法执行过程中迭代次数小于所述最大迭代次数以及执行时间小于最大执行时间时，则根据所述消息传递对得到域更新值，以及，判断当前节点状态，分别得到当前节点为源节点、汇聚节点以及中继节点时所述消息传递对的数值；

当所述方法执行过程中迭代次数不小于所述最大迭代次数和/或执行时间不小于所述最大执行时间时，则计算节点流量和边流量，以及，确定交通流中节点是否被发现，将被发现的节点添加到路径结果中，并使路径结果长度加一；

根据所述边流量计算全局路径长度，以及，采用BPR链路开销函数计算全局开销，其中BPR链路开销函数具体为：

t_a表示在链路上单位时间的自由流的通信时间，λ_i表示边流量，c_a表示单位时间内链路的容量，S_a(λ_i)表示单位时间内链路上单位人群的平均通信时间开销；