[发明专利]应用于电力数据传输的可靠性感知时间敏感网络路由方法有效
申请号: | 202011543063.3 | 申请日: | 2020-12-23 |
公开(公告)号: | CN112688812B | 公开(公告)日: | 2022-05-06 |
发明(设计)人: | 黄凯;万昕茗;李鹏;习伟;姚浩;蒋小文;吴靖康;蔡田田;李肖博;邓清唐;王轲;徐文渊;彭勇刚;刘智力 | 申请(专利权)人: | 浙江大学;南方电网数字电网研究院有限公司 |
主分类号: | H04L41/14 | 分类号: | H04L41/14;H04L41/0823;H04L45/12;H04L45/24 |
代理公司: | 杭州浙科专利事务所(普通合伙) 33213 | 代理人: | 孙孟辉 |
地址: | 310013 浙江*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 应用于 电力 数据传输 可靠性 感知 时间 敏感 网络 路由 方法 | ||
1.一种应用于电力数据传输的可靠性感知时间敏感网络路由方法,其特征在于,包括:
步骤1. 设置不重叠路径组,建立概率模型,衡量网络的可靠性,根据概率模型,选出路由候选解;
步骤2. 选出候选解列表后,建立成本函数;
步骤3. 通过基于蚁狮算法的启发式方法来最小化成本函数,找到使得成本函数较小的最终路由解;
所述步骤1具体包括:
步骤1.1. 采用多路径路由,设置不重叠路径组,即:将同一起点和终点之间的个数等同于网络的冗余等级的没有共同路径的一组路径集称为NRS:Non-overlap route sets,表达式为:
其中和指起点主机连接到第一个桥的链路和最后一个桥连接到终点主机的链路,含义为一组NRS中包含的路径,个路径,含义为路径中包含的链路集合,任意两个链路集合的交叠,依据TSN协议FRER,这两条不被看做是重叠路径,而一个不重叠路径组里链路的个数等于网络的冗余等级;
步骤1.2. 建立概率模型,衡量网络的可靠性:将网络中的所有链路分为可靠链路和不可靠链路两种,并分别给定两个概率,即数据在链路上进行一次传输时发生错误的概率,并以此计算某一条路径的可靠性,表达式为:
其中j和k分别为该条路径上可靠链路个数与不可靠链路个数;
然后求出一组不重叠路径组的可靠性,表达式为:
步骤1.3. 根据所述概率模型,选出路由候选解,具体包括:
给定可靠性阈值范围 th,首先计算网络中最短和最长的不重叠路径组,记长度分别为lmin和lmax ,随后从最短的不重叠路径组开始找起,求出所有长度为lmin的路径组U,并分别计算其可靠性概率后计入列表中,如果 th,则将该路径组从列表中移去,并寻找总长度为lmin+1的路径,若有,则计算其可靠性概率,在阈值之内则将其加入列表,并按如上步骤寻找是否有总长度为lmin+2的路径,以此类推,当连续两个长度的路径都没有符合阈值要求的路径组时,视为网络中不存在符合要求的路径组,停止搜索;
所述步骤2具体包括:
将成本定义为第一个目标,第二个目标乘以各自的权重W1,W2,权重W1大于W2,成本函数Cost(R)为正数,具体为:
第一个目标为路径组冲突程度的总和,所述冲突程度用于测量两个流之间的独立程度,设流si和sj,这两个流之间的冲突程度为:
其中为两条路径交叠的链路数量,为数据帧的尺寸,而为该数据帧的周期;
对网络中所有流之间两两计算冲突程度,成本函数的第一个目标函数为所有冲突程度之和,为:
其中w(i,j)为流si和sj之间的冲突程度之和;
第二个目标将定义流si流延时定义为si所对应的从起点至终点路径中所有数据链路的延时总和:
其中含义为在链路上的延时,而流对应的延时即为流的路径上所有链路延时之和;
通过最大化流延时和最后期限之差来从而使得流sm调度时的裕量更大,因此目标函数取负数:
其中为流的最后期限,即通过上式求得的流延时。
2.如权利要求1所述的一种应用于电力数据传输的可靠性感知时间敏感网络路由方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:
步骤3.1. 对候选的路由解进行编码,根据流数量以及每个流si候选解的数量确定蚂蚁和蚁狮的数量以及变量维数,在可行域范围内随机得到多组初始解决方案作为蚂蚁和蚁狮,即对每个流si的路由分配,并计算各自的成本函数值作为适应度;
步骤3.2. 选择初始化蚁狮种群中适应度最好,即成本函数最小的路由组作为精英蚁狮;
步骤3.3. 通过轮盘赌原则为每只蚂蚁选择蚁狮,并使得蚂蚁在蚁狮附近随机游走,最后取平均值作为蚂蚁的位置,计算蚂蚁所对应的成本函数值,当蚂蚁的成本函数值比其蚁狮更小的时候,该蚂蚁则将取代蚁狮;最后适应度最高的蚁狮作为精英蚁狮;
步骤3.4. 迭代后将重新计算蚂蚁和蚁狮的适应度,并执行步骤3.2和步骤3.3,直至达到最大迭代次数,最终输出精英蚁狮,即为经过ALO优化后找到的使得成本函数较小的最终路由解。
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