CN102033970B - 一种两点间或者多点间的多线程网络智能选径方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开两点间的多线程网络智能选径方法，包括：建立结构图，对结构图各边及各节点编号，每节点连接带存储位、信号识别位及量记录位的节点寄存器；定义结构图需寻径两点，由两点输入信号，经某边后最先到达某节点，存储位记录该边编号；信号识别位识别两信号首次分别触发两相邻节点，设从信号输入点分别到某节点所用时间量分别为a、b，此两点间的边的时间量为x，以(x-|a-b|)/2为界限，在此界限内继续搜索这两信号触发的其他两相邻节点；将在先两相邻节点时间量减去寻径后两相邻节点所花费时间量所得结果，与在后两相邻节点对应时间量比较，保留较小时间量并重复以上比较，保留量对应的边及记录的与其连接的边为两点间最短路径。

Description

一种两点间或者多点间的多线程网络智能选径方法
技术领域
本发明涉及一种网络智能选径方法，尤其涉及一种两点间或者多点间的多线程网络智能选径方法。
背景技术
据专利申请号为200810021101.1的《一种求网络最短路径的商空间覆盖模型及其构建方法》中技术背景的提及和实际情况。对于交通网络、电力网络及信息传输网络(如互联网)，现在的两点间最短路径搜索方法还是以Dijkstra算法为主。虽然，通过Dijkstra算法已可获得最短路径，但对于线路复杂的网络，其运算时间会以几何级数递增或占用巨量内存。而通常线路复杂的网络都是动态网络，其处理时间又决定其跟踪的精度，故现有的网络选经方法的精度都较差。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种处理时间较短、精度较高的两点间或者多点间的多线程网络智能选径方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种两点间的多线程网络智能选径方法，其包括以下步骤：
a.按照网络的拓扑结构建立电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器，节点寄存器上设有存储位、信号识别位及量记录位；
b.定义结构图上需寻径的两点O1、O2，由两点输入信号，两信号分别沿电子网络拓扑结构图传输，形成两信号树，当其中任一信号树中的信号经过某一边或某些边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器存储位记录下该边或该些边的编号；
c.当信号识别位识别到两信号第一次分别触发两相邻节点A、B时，假设从信号的输入点O1、O2分别到节点A、B所用的时间量分别为a、b，此两点间的边的时间量设为x，则以(x-|a-b|)/2为范围界限，在此界限内继续搜索这两信号所触发的其他两相邻节点；
d.将L减去继续寻径触发其他两相邻节点所花费的时间量所得到的结果，与在后两相邻节点间的边的时间量作比较，保留较小的时间量并继续重复以上步骤的比较，直至在先两相邻节点对应的时间量减去继续寻径所花费时间量的值为零时止，保留的量所对应的边及记录下与其连接的边为两点间最短的路径。
步骤b中，各边末端连接有用于调节各边信号传输时间的脉冲计数触发器，脉冲计数触发器的触发输出端连接对应的节点寄存器；
当信号到达边末端的脉冲计数触发器时，脉冲计数触发器开始计算信号的脉冲数，在脉冲数达到设定的触发数时，脉冲计数触发器触发，并向下一节点输出信号，节点寄存器记录对应边的编号。
通过调节对应的边末端脉冲计数触发器的脉冲触发数或输入信号的频率，以调节边间信号的传输时间；通过在边上串接可控开关元件，实现对边的通断进行控制。
步骤b中，各边上连接有一定数量的阻抗值相同的可控电器元件，每一个可控电器元件通过开关元件与电源连接，边末端连接单向电压触发单元；
由起点输入信号，信号经过边上的可控电器元件，到达边末端的单向电压触发单元，经电荷的积累，到达阀值，单向电压触发单元触发；分别输出信号到节点寄存器记录边的编号，及向相连的边继续输出信号。
步骤b中，各边上连接有阻抗值可变的可控电器元件，边末端连接单向电压触发单元，通过设置可控电器元件的阻抗大小或单向电压触发单元的触发阀值，来调节触发阀值电压的集电时间，以调节边间信号的传输时间；通过在边上串接可控开关元件，实现对边的通断进行控制。
步骤d中，保留次最小的量所对应的边及记录下与其连接的边为两点间次最短的路径，该次最短的路径作为第一条后备路径，重复以上步骤，根据保留时间量的大小，就在有向网络中获得多条后备路径。
进一步地，本发明提供了一种两点间的多线程网络智能选径方法，其包括以下步骤：
a.按照网络的拓扑结构建立电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器；
b.定义结构图上需寻径的两点，由两点输入信号，两信号分别沿电子网络拓扑结构图传输，形成两信号树，当其中任一信号树中的信号经过某一边或某些边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器记录下该边或该些边的编号；
c.各节点上设有检测分别被不同的信号触发的信号检测装置，并根据检测到的最先触发的两信号，追溯各自经过节点寄存器记录的边的编号，从而获得两点间的信号传输时间最短的路径。
进一步地，本发明基于两点间的多线程网络智能选径方法，提供了一种多点间的多线程网络智能选径方法，其中，在无向网络中，电子网络拓扑结构图上定义需寻径的多个点，多点同时生成多个信号树，寻径系统根据所述的两点间的多线程网络智能选径方法，记录每个点与最近点的最短路径，在每个点都获得与最近点的最短路径时，即得出多点间的最短路径。
进一步地，本发明基于两点间的多线程网络智能选径方法，提供了一种多点间的多线程网络智能选径方法，其中，在无向网络中，电子网络拓扑结构图上定义需寻径的多个点，以其中任一点为起点，根据所述的两点间的多线程网络智能选径方法，同时寻找该起点到所选其它点的最短路径，然后依次以其他点作为起点，重复以上选径方法，得到多条路径，在这些路径上执行最小树生成算法，生成最小树，从而得到多点间的最短路径。
进一步地，本发明提供了一种多点间的多线程网络智能选径方法，其包括以下步骤：a.按照网络的拓扑结构建立有向电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器；
b.定义结构图上选取需寻径的多个点，以其中任一点为起点输入信号，并形成一信号树，当信号经过某一边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器记录下该边或该些边的编号；c.信号再根据网络拓扑结构沿能传输方向向下一节点放射传输，直至所选其他点获得信号；d.追溯其经过节点寄存器记录的边的编号，从而获得该起点到所选其它点的信号传输时间最短的路径；e.然后依次以其他点作为起点，重复以上选径方法，得到多条路径，在这些路径上执行带方向的Prim算法，其中只选取与起点信号同向的方向，生成最小树，从而得到多点间的最短路径。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的寻径方法是以量为尺度，评测路径，即边的优劣，淘汰非最短路径。由于寻径过程无实数运算，且寻径方式以多线程同时进行，不需考察所有点的路径，所以它比Dijkstra寻径方式更快。且量权比(在同一弧上的量与权值之比)可作为调节阀，(在量的单位不变的情况下)对于特大网络可以降低精度为代价提高处理速度，达到要求精度与处理速度的动态平衡，从而适应各种不同的网络。另外，单位量还可与其它网络的不同考察量置换，以获得针对此网络的最优解决方法。这比A*算法适应力更强、处理速度更快。
本发明提出了两点的选径方法，其相对单点选径而言，其选径时间缩小了一半，大大提高了选径时间及处理速度。
本发明也提出了多点的选径方法，通过多点同时进行寻径，达到了在网络中更快速地实现使用繁杂的复合算法才能达到的效果，体现出协作的优势。
附图说明
图1为本发明两点间的多线程网络智能选径方法的结构示意图；
图2为本发明多点间的多线程网络智能选径方法的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
本实施例提供了一种两点间的多线程网络智能选径方法，其包括以下步骤：
a.按照网络的拓扑结构建立电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器，节点寄存器上设有存储位、信号识别位及量记录位；
b.如图1所示，定义结构图上需寻径的两点O1、O2，由两点输入信号，两信号分别沿电子网络拓扑结构图传输，形成两信号树，当其中任一信号树中的信号经过某一边或某些边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器存储位记录下该边或该些边的编号；
c.当信号识别位识别到两信号第一次分别触发两相邻节点A、B时，假设从信号的输入点O1、O2分别到节点A、B所用的时间量分别为a、b，此两点间的边的时间量设为x，则以(x-|a-b|)/2为范围界限，在此界限内继续搜索这两信号所触发的其他两相邻节点；
d.将L减去继续寻径触发其他两相邻节点所花费的时间量所得到的结果，与在后两相邻节点间的边的时间量作比较，保留较小的时间量并继续重复以上步骤的比较，直至在先两相邻节点对应的时间量减去继续寻径所花费时间量的值为零时止，保留的量所对应的边及记录下与其连接的边为两点间最短的路径。
步骤b中，各边末端连接有用于调节各边信号传输时间的脉冲计数触发器，脉冲计数触发器的触发输出端连接对应的节点寄存器；当信号到达边末端的脉冲计数触发器时，脉冲计数触发器开始计算信号的脉冲数，在脉冲数达到设定的触发数时，脉冲计数触发器触发，并向下一节点输出信号，节点寄存器记录对应边的编号。
通过调节对应的边末端脉冲计数触发器的脉冲触发数或输入信号的频率，以调节边间信号的传输时间；通过在边上串接可控开关元件，实现对边的通断进行控制。
对于边权值变动的动态网络，可调节对应的边末端脉冲计数触发器的脉冲触发数或输入脉冲信号的频率，以达到对此动态网络的跟踪。而对于网络拓扑结构不定的动态网络，可在边上串接开关元件，如开关三极管，控制此边的通断，从而实现对此类网络的跟踪。其中，权值就是定义的边上的值，为节点间的距离或走完节点间的路径所花的时间。
步骤b中，各边上还可以为连接有一定数量的阻抗值相同的可控电器元件，每一个可控电器元件通过开关元件与电源连接，边末端连接单向电压触发单元；由其中一点输入信号，信号经过边上的可控电器元件，到达边末端的单向电压触发单元，单向电压触发单元经电荷的积累，到达阀值，触发器触发；分别输出信号到节点寄存器记录边的编号，及向相连的边继续输出信号。本实施例中，所述可控电器元件为可控PN结，开关元件为开关PN结，单向电压触发单元为单向阶跃二极管与可控硅连接所组成的单元或为施密特触发器。
步骤b中，各边上连接有阻抗值可变的可控电器元件，每一个可控电器元件通过开关元件与电源连接，边末端连接单向电压触发单元。该可控电器元件为可控电位器。
通过设置可控电器元件的阻抗大小，调节边的权值，或单向电压触发单元的触发阀值，调节触发阀值电压的集电时间，以调节边间信号的传输时间。
通过在边上串接可控开关元件，实现对边的通断进行控制。
以其中一点释放信号，信号立即经过边上的可控电器元件，沿可传输方向到达边末端的单向电压触发单元，该可传输方向由可控开关电器元件控制。经电荷的积累，电荷到达阀值，单向电压触发单元触发；分别输出信号到节点寄存器记录边的编号，及向相连的边继续输出与信号释放点相同的信号。重复以上过程，直到另外一点获得信号。由于信号经过的节点都寄存了信号来源的路径，所以追溯其经过节点寄存器记录的路径就获得最优路径。
对于边权值变动的动态网络，可调节对应边上可控电器元件的总阻抗值大小，或单向电压触发单元的触发阀值，从而调节触发阀值电压的集电时间，达到对此动态网络的跟踪。对于网络拓扑结构不定的动态网络，可通过控制可控开关元件，对弧的方向、边的通断进行控制，从而实现对此类网络的跟踪。
在上述步骤d中，保留次最小的量所对应的边及记录下与其连接的边为两点间次最短的路径，该次最短的路径作为第一条后备路径，重复以上步骤，根据保留时间量的大小，就在有向网络中获得多条后备路径。
实施例2
本实施例提供了另外一种两点间的多线程网络智能选径方法，其包括以下步骤：
a.按照网络的拓扑结构建立电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器；
b.定义结构图上需寻径的两点，由两点输入信号，两信号分别沿电子网络拓扑结构图传输，形成两信号树，当其中任一信号树中的信号经过某一边或某些边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器记录下该边或该些边的编号；
c.各节点上设有检测分别被不同的信号触发的信号检测装置，并根据检测到的最先触发的两信号，追溯各自经过节点寄存器记录的边的编号，从而获得两点间的信号传输时间最短的路径。
此种方法中，不同的起点输入不同的信号。信号到达节点，触发节点寄存器后可直接输出输入信号，同一信号树的信号统一。这时只需在各节点上加信号检测装置，可为电平检测或检波装置，当节点被不同的信号触发后，检测信号的冲突，再追溯造成冲突的两信号各自经过节点寄存器记录的边的编号，以确定最短路径。
实施例3
本实施例基于两点间的多线程网络智能选径方法上，提供了一种多点间的多线程网络智能选径方法，其中，在无向网络中，电子网络拓扑结构图上定义需寻径的多个点，这里的多点指的是大于或等于三点，本实施例为5个点，如图2所示，为A、B、C、D、E，根据最小树生成算法，如Kruskal算法，多点同时生成多个信号树，寻径系统根据所述的两点间的多线程网络智能选径方法，记录每个点与最近点的最短路径，在每个点都获得与最近点的最短路径时，即得出多点间的最短路径。
实施例4
本实施例基于两点间的多线程网络智能选径方法上，提供了一种多点间的多线程网络智能选径方法，其中，在无向网络中，电子网络拓扑结构图上定义需寻径的多个点，以其中任一点为起点，根据所述的两点间的多线程网络智能选径方法，同时寻找该起点到所选其它点的最短路径，有N-1条，然后依次以其他点作为起点，重复以上选径方法，得到N*(N-1)/2条路径，在这些路径上执行最小树生成算法，如Kruskal算法，生成最小树，从而得到多点间的最短路径。
实施例5
本实施例基于两点间的多线程网络智能选径方法上，提供了一种多点间的多线程网络智能选径方法，其中，在有向网络中，电子网络拓扑结构图上定义需寻径的多个点，其有以下几种情况：
1、所选的点中有一个点的入度为零(信号只出不进)。
这个入度为零的点，就是寻径的起点。根据最小树生成算法，如Prim算法，从起点向电子拓扑网络输出信号，(除输出点外)到第一获得信号的所选点，就是第一段最短路径。再从已经获得信号的所选点(包括起点)同时输出信号，同样(除输出点外)到第一获得信号的所选点，就是第二段最短路径。如果所选点数为N，则重复以上步骤N-1次就得出以上情况的最短路径。
2、所选的点中有不止一个点的入度为零。这样就不存在最短路径。
3、所选的点中没有一个点的入度为零。
由于所有所选点之间都可构成回路，若所选点数为N，则起点可有N种情况。
a、根据不同的起点，重复第1点所述的寻径步骤。获得N个最小树后，比较所有最小树所含的总量，选择最少量的树。这样就可找出最短路径了。
b、直接以其中任一点为起点，根据所述的两点间的多线程网络智能选径方法，同时寻找同一起点到所选其它点的最短路径，有N-1条，然后依次以其他点作为起点，重复以上选径方法，得到N*(N-1)条路径，在这些路径上执行带方向的Prim算法，其中只选取与起点信号同向的方向，生成最小树，从而得到多点间的最短路径。上述的有向网络通过在无向网络中的各边上串接用于限制信号传输方向的限流元件实现。该限流元件可为限流二极管。
这种方法在网络运营决策中更具有实用意义，是Dijkstra与Kruskal或Prim算法方式不可比拟的。

Claims (2)

1.一种两点间的多线程网络智能选径方法，其特征在于包括以下步骤：
a.按照网络的拓扑结构建立电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器；
b.定义结构图上需寻径的两点，由两点输入信号，两信号分别沿电子网络拓扑结构图传输，形成两信号树，当其中任一信号树中的信号经过某一边或某些边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器记录下该边或该些边的编号；
c.各节点上设有检测分别被不同的信号触发的信号检测装置，并根据检测到的最先触发的两信号，追溯各自经过节点寄存器记录的边的编号，从而获得两点间的信号传输时间最短的路径。
2.一种多点间的多线程网络智能选径方法，其特征在于包括以下步骤：
a.按照网络的拓扑结构建立有向电子网络拓扑结构图，对结构图各边及各节点进行编号，且每一节点均连接有一节点寄存器；
b.定义结构图上选取需寻径的多个点，以其中任一点为起点输入信号，并形成一信号树，当信号经过某一边后最先到达某一节点时，该节点的节点寄存器记录下该边的编号；
c.信号再根据网络拓扑结构沿能传输方向向下一节点放射传输，直至所选其他点获得信号；
d.追溯其经过节点寄存器记录的边的编号从而获得该起点到所选其它点的信号传输时间最短的路径；
e.然后依次以其他点作为起点，重复以上选径方法，得到多条路径，在这些路径上执行带方向的Prim算法，其中只选取与起点信号同向的方向，生成最小树，从而得到多点间的最短路径。
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