[发明专利]一种基于时变图的路由规划方法

权利要求书

1.一种基于时变图的路由规划方法，其特征在于，包括：

S1：根据网络节点和节点间的通信链路构建连续时间的时变图模型；

S2：基于所构建的时变图模型，计算模型参数经过t时间后当前传输链路仍然可以满足链路可用的概率、当前节点剩余缓存队列可以缓存接收到数据包的概率以及当前存储链路可以缓存上一时刻节点数据包概率，并基于计算的概率参数实时更新时变图模型参数；

S3：基于更新参数后的时变图模型采用变形Dijkstra算法寻找链路概率与节点概率乘积最大的链路，得到最优的路径。

2.根据权利要求1所述的一种基于时变图的路由规划方法，其特征在于，构建连续时间的时变图模型，包括：

考虑一个网络节点集合S＝{S₁,…S_N}包含N个节点，用快照刻画出h个时段的节点间连通关系，节点间连通关系组成边集合E，得到网络拓扑，对于网络拓扑，边集合E中的传输链路具有链路持续时间属性，而存储链路属性为节点缓存队列长度，将时变的链路持续时间刻画在相应链路上，并将缓存队列长度表征在节点处，得到连续时间的时变图模型TVG＝{S,E,P(e),P(s),U(e)}，s∈S,e∈E，其中，S表示节点集合，E表示链路集合，P(e)表示当前传输链路在经过t时间后仍然可以满足链路可用的概率，P(s)表示当前节点剩余缓存队列可以缓存接收到数据包的概率，U(e)表示当前存储链路可以缓存上一时刻节点数据包概率。

3.根据权利要求1所述的一种基于时变图的路由规划方法，其特征在于，计算模型参数经过t时间后当前传输链路仍然可以满足链路可用的概率、当前节点剩余缓存队列可以缓存接收到数据包的概率以及存储链路可以缓存上一时刻节点数据包概率，包括：

在预知到节点初始位置、速度信息后，将持续时间划分为若干小的时间段，对于每一个小时间段，链路状态保持不变，信号在传输过程中遵循路径损耗模型，设定接收阈值为发送信号功率的一半，当接收到的功率大于接收阈值时节点A和节点B视为连接，根据信号在传输过程中路径损耗可以计算得到收节点接收功率，根据接收节点的接收功率和发送节点发送功率计算当前时刻链路成功连接概率，得到当前时间段的链路连接状态，将每个小时间段的连接状态记录下来，通过持续连接的次数除以总次数得到最终链路成功连接的概率；

设定F为最大队列长度，接收节点j在t₁时刻的缓冲队列为b，则节点j在t₁时刻的剩余可用队列长度为a＝F-b；在月面通信中，数据包的到达概率服从泊松分布，平均到达速率包/秒，假定在时间Δt内接收节点j接收到x个数据包并且发送y个数据包，可以得到概率质量函数f_x和f_y，基于概率质量函数f_x和f_y可以得到在时间Δt后接收节点j缓冲队列长度仍然小于最大允许的缓冲队列的概率，即得到当前传输链路仍然可以满足链路可用的概率；

由于每个节点的存储容量是固定不变的，所以节点上的所有数据均可以缓存在下一时刻的同一个节点上，因此当前存储链路可以缓存上一时刻节点数据包概率均为1。

4.根据权利要求3所述的一种基于时变图的路由规划方法，其特征在于，信号传输过程中路径损耗，包括：

P_loss＝K*d^-α

其中，P_loss表示信号传播路径上的损耗功率，K表示路径损耗常数，d表示节点之间距离，α表示路劲损耗指数，x_B0表示B节点的初始X轴位置坐标，v_B表示B节点初始速度，t是时间，x_A0表示A节点的初始X轴位置坐标，v_A表示A节点初始速度，y_B0表示B节点的初始y轴位置坐标，y_A0表示A节点的初始y轴位置坐标。