[发明专利]基于蚁群算法的降低串扰的波长分配方法

摘要

本发明公开了一种基于蚁群算法的降低串扰的波长分配方法，主要解决现有环形结构的光片上网络在利用波分复用技术进行信息传输时串扰噪声较大和传输可靠性差的问题。其实现方案为：1.获取应用映射到网络节点后的通信路径信息，并将通信路径按长度从高到低排序；2.为每条路径分配波长时，动态感知各条路径的重叠情况及分配的波长之间的间距，获得备选波长集合；4.利用最大最小蚁群算法按路径排序依次从备选波长集合中选取波长分配给每条路径；5.经过多次波长分配迭代找到最优波长分配方案。本发明增大了重叠路径的波长之间的间距，减小了光信号被不利耦合的比例，降低了串扰噪声，提高了网络节点信息传输的可靠性。可用于光片上网络。

主权项

1.一种基于蚁群算法的降低串扰的波长分配方法，包括如下：(1)根据输入信息获取应用节点对应环形网络节点的通信路径信息，该网络节点的通信路径信息包括：通信路径的源节点位置编号R_source、目的节点位置编号R_destination和通信路径的长度l；(2)根据通信路径信息中的路径长度l，将所有通信路径按从高到低的顺序排列，并编号1～n，按此顺序更新通信路径信息中各路径信息的记录顺序；(3)从可用波长范围内等间距选取波长，构成可用波长集W；(4)根据可用波长集W，利用最大最小蚁群算法为每条通信路径分配波长：(4a)初始化波长分配算法迭代信息，蚂蚁数量为M，取值为n/4～n，n为路径数，初始迭代次数t＝1，最大迭代次数为T，初始信息素为τ₀；(4b)设初始蚂蚁编号m＝1；(4c)设初始通信路径k＝1；(4d)计算备选波长集W^(k)；(4e)计算备选波长集W^(k)中各个波长的选择概率：其中，表示在蚁群算法的第t次迭代时，蚂蚁m将备选波长集W^(k)中的波长λ_j分配给当前路径k的选择概率；τ_kj(t)表示在蚁群算法的第t次迭代中，将波长λ_j分配给路径k留下的信息素的量；α表示信息素启发式因子，用于反应信息素的相对重要程度；β为期望启发式因子，用于反应先验概率的相对重要程度；η_kj表示将波长λ_j分配给路径k的先验启发概率，按如下公式计算：其中，d(j,H^(k))表示备选波长集W^(k)中的波长λ_j与路径k的重叠路径拥有的波长集H^(k)之间的距离，按如下公式计算：H^(k)表示路径k的重叠路径拥有的波长集，是根据通信路径的编号k选取,即：其中，表示空集；L为波长集合U^(k‑1)的子集，其根据前k‑1条路径中是否存在路径与当前路径k经过至少两个相同节点得到:若存在路径与路径k经过至少两个相同节点，将这些路径编号及该路径分配到的波长编号记录下来，所有记录下来的路径称为“路径k的重叠路径”，所有记录下来的波长构成集合L，若不存在路径与路径k经过至少两个相同节点，则L为空集；再根据选择概率按轮盘赌方法从备选波长集W^(k)中选择波长分配给当前通信路径k；(4f)令k＝k+1，判断当前是否已完成所有通信路径的波长分配，即是否满足k>n：若是，则执行步骤(4g)，否则，返回步骤(4d)；(4g)记录编号为m的蚂蚁找到的波长分配方案，记为其中表示编号为m的蚂蚁找到的可用波长集W中分配给通信路径k的波长,k＝1～n；(4h)令m＝m+1，判断当前M只蚂蚁是否已完成各自的分配波长任务，即是否满足m>M：若是，则执行步骤(4i)，否则，返回步骤(4c)；(4i)分别计算本次迭代找到的M个波长方案A₁,A₂,…,A_m,…,A_M的最坏SNR值SNR_wst，并从中选出最大的值将其对应的波长方案作为最优波长分配方案保存下来，记作A_max，其中A_m表示第m个波长方案，max表示M个波长方案中最优波长方案的下角标值，max∈{1,2，…,M}；(4j)按最大最小蚁群系统原理更新各条路径上的信息素；(4k)令t＝t+1，判断当前是否已完成最大迭代次数，即是否满足t>T：若是，则执行步骤(4l)；否则，返回步骤(4b)；(4l)输出最优波长分配方案A_max及该波长分配方案对应的最坏SNR值