[发明专利]一种基于多QoS约束的网络路径快速计算方法

权利要求书

1.一种基于多QoS约束的网络路径快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：输入网络状态矩阵和网络需求矩阵；

步骤2：根据需求链路数量，初始化生成路径向量集合；

步骤3：确定优化目标和约束条件，构造路径优化问题；

步骤4：基于网络状态矩阵与网络需求矩阵，对路径优化问题进行可行性初步判断，如果路径优化问题通过可行性初步判断，则进入步骤5；否则，删除导致路径优化问题不可行且优先级最低的一条需求链路，更新对应的网络需求矩阵和路径优化问题，重新进行可行性初步判断；

步骤5：求解路径优化问题，如果路径优化问题可行，进入步骤6；否则，删除优先级最低的一条需求链路，更新对应的网络需求矩阵和路径优化问题，重新求解路径优化问题；

步骤6：输出路径向量集合；

步骤1包括：

步骤1-1，设定网络拓扑共有N个点，则有如下的网络状态矩阵定义：拓扑关系矩阵T∈R^N×N，其中R表示实数域，R^N×N表示实数域上的N×N维矩阵，矩阵T的第i行第j列的元素T(i,j)∈{0,1}，当该元素T(i,j)为0时，表示网络拓扑上不存在第i个节点到第j个节点直连的有向链路，当该元素T(i,j)为1时，则表示网络拓扑上存在第i个节点到第j个节点直连的有向链路；链路带宽矩阵B∈R^N×N的元素表示网络上各节点之间链路的带宽；链路时延矩阵D∈R^N×N的元素表示网络上各节点之间链路的时延；链路丢包率矩阵L∈R^N×N的元素表示网络上各节点之间链路的丢包率；

步骤1-2，针对业务的QoS需求，有如下网络需求矩阵定义：拓扑需求矩阵T_req∈R^N×N，矩阵T_req的第i行第j列的元素T_req(i,j)∈{0,1}，当该元素T_req(i,j)为0时，表示根据业务需求不需要建立第i个节点到第j个节点的有向链路，当该元素T_req(i,j)为1时，则表示根据业务需求需要建立第i个节点到第j个节点的有向链路，设定矩阵T_req中的非零元素共有M个，即需求链路共有M条，其中第m个非零元素T_req(i_m,j_m)的位置处于第i_m行第j_m列，即T_req(i_m,j_m)＝1，m＝1,2,...,M；根据业务需要，同时对应于T_req，带宽需求矩阵B_req∈R^N×N的元素表示网络上各节点之间链路的最低带宽需求；时延需求矩阵D_req∈R^N×N的元素表示网络上各节点之间链路的最大允许时延；丢包率需求矩阵L_req∈R^N×N的元素表示网络上各节点之间链路的最大允许丢包率；链路优先级矩阵P_req∈R^N×N的元素表示对应需求链路的优先级，用于资源紧张时的优先保证任务选择；

路径向量表示一条从源节点到目的节点的路径，其中(·)^T表示转置操作；元素x_i,j∈{0,1}，其中取0表示不选择从第i个节点到第j个节点的有向链路，取1则表示选择从第i个节点到第j个节点的有向链路；

步骤1-3，输入N个网络节点对应的网络状态矩阵，包括：拓扑关系矩阵T、链路带宽矩阵B、链路时延矩阵D和链路丢包率矩阵L；

输入网络需求矩阵，包括：拓扑需求矩阵T_req、带宽需求矩阵B_req、时延需求矩阵D_req、丢包率需求矩阵L_req以及链路优先级矩阵P_req。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2包括：根据需求链路数量M，生成M个N²行零向量，作为路径向量的初始值其中，元素其中取0表示第m条需求路径不选择从第i个节点到第j个节点的有向链路，取1则表示第m条需求路径选择从第i个节点到第j个节点的有向链路。