CN102665285B - 一种可靠信息栅格系统的最优业务调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可靠信息栅格系统的最优业务调度方法，该方法通过获取信息栅格系统中业务的信息素踪迹、设置信息素选择规则和更新信息素踪迹强度实现满足信息栅格系统可靠性要求的业务优化调度。本发明的显著效果是：实现了满足信息栅格系统可靠性要求的业务传输效率的提高。

Description

一种可靠信息栅格系统的最优业务调度方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及无线网络。

背景技术

信息栅格(Global lnfo rmation Grid，GlG)是构成信息矩阵的各种运作概念和内容的简称。信息栅格能够帮助人们收集、处理和保护数据，以及实现信息在各网络化单元之问的流动和使用者对这些信息的访问，以及信息流动，达到信息共享的目的，其结构示意图如图1所示。

考虑到网络各节点的自治性、扩充性、抗毁性和开放性问题，信息栅格的特点主要有以下几点，

(1)动态变化的拓扑结构

网络节点的运动具有很大的随机性，加上无线发信装置发送功率的变化、无线信道间的互相干扰以及地形等因素对无线链路的影响，网络拓扑结构可能随时发生变化，并且这种变化的方式和速度难以预测。

(2)分布式网络结构

不需要基站等核心通信设施的支持，各节点地位平等，节点可以随时加入和退出网络。与集中式网络结构相比，具有较强的鲁棒性和抗毁性。

(3)多跳传输方式

分组采用多跳传输方式，经中间节点转发，到达目的节点。可有效扩展网络的覆盖范围。

(4)移动节点局限性

移动节点具有小巧、便携的特点，但一般CPU计算能力低、内存小，这限制了网络和应用程序的设计。特别是许多移动节点靠电池等易耗能源供电，能量有限。

(5)网络安全性低

与有线通信相比，信息栅格的通信更容易遭受被动窃听、主动入侵、拒绝服务、伪造等网络安全攻击。

(6)网络的自治性

信息栅格网络相对于常规网络而言，最大的好处就是可以在任何时刻、任何地点不需要现有网络基础设施(包括有线和无线网络)的支持，快速构建起一个移动通信网络。

(7)非对称信道

由于采用无线信道通信，受地形环境、发射功能和接收灵敏度等因素的影响，可能产生单向无线信道。

(8)带宽有限，容量可变的无线链路

由于信息栅格网络采用无线传输技术作为底层的通信手段，而无线信道本身的物理特性使得它所能提供的网络带宽相对于有线信道要低得多。除此之外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰、信道间的干扰等多种因素，移动节点最终可得到实际带宽远远小于理论上的最大带宽值。在信息栅格中，以上的这些特点必定会造成网络中拓扑不断发生着改变。

综上所述：为实现业务的可靠传输，有必要提出一种满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度方法，满足了对节点和链路资源低占用的要求；解决了在节点数目较多时，网络资源占用率高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度方法，该方法通过获取信息栅格系统中业务的信息素踪迹、设置信息素选择规则和更新信息素踪迹强度满足信息栅格系统可靠性要求条件下的业务调度；其特征在于：发明一种满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度方法，包括以下步骤：

A、获取信息栅格系统中业务的信息素踪迹和业务调度问题的启发式信息；

B、设置业务信息素选择规则；

C、更新业务信息素踪迹强度。

所述步骤A中，如图2所示，运用构建过程中的业务信息素踪迹强度可获得路径选择的最优解。通过子系统i的配置y_i的初始化业务信息踪迹可获得相应路径选择的概率，业务信息素踪迹强度为

${\mathrm{\τ}}_i^0\left(y_i\right)=\left\{\begin{array}{ccc}{R}_{\mathrm{ij}}\left(k\right)& \mathrm{if}& y_i=j\left(k\right),\\ 1-(1-R_{{\mathrm{ij}}_1}\left(k_1\right))*(1-R_{{\mathrm{ij}}_2}\left(k_2\right))& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right)),\\ 1-(1-R_{{\mathrm{ij}}_1}\left(k_1\right))*(1-R_{{\mathrm{ij}}_2}\left(k_2\right))*(1-R_{\mathrm{ij}3}\left(k_3\right))& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right),j_3\left(k_3\right)),\end{array}\right.$ ，其中 $R_{\mathrm{ij}}\left(x_{\mathrm{ij}}\right)=\underset{d=1}{\overset{D}{\mathrm{\Σ}}}{T}_d^{\′}\·\{1-\mathrm{Pr}\left(x_{\mathrm{ij}}\right)\},$

$\mathrm{Bin}(x_{\mathrm{ij}},p,r_{\mathrm{ij}})=\underset{t=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{ij}}\\ t\end{array}\right)\left(r_{\mathrm{ij}}\right){(1-r_{\mathrm{ij}})}^{x_{\mathrm{ij}}-t}.$ 对于第i个子系统的y_i的启发式函数为

${\mathrm{\η}}_i\left(y_i\right)=\left\{\begin{array}{ccc}\frac{r_{\mathrm{ij}}+g_{\mathrm{ij}}}{{\mathrm{kc}}_{\mathrm{ij}}}& \mathrm{if}& y_i=j\left(k\right),\\ \frac{r_{{\mathrm{ij}}_1}+g_{{\mathrm{ij}}_1}+r_{{\mathrm{ij}}_2}+g_{{\mathrm{ij}}_2}}{k_1{c}_{{\mathrm{ij}}_1}+k_2{c}_{{\mathrm{ij}}_2}}& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right))\\ \frac{r_{{\mathrm{ij}}_1}+g_{{\mathrm{ij}}_1}+r_{{\mathrm{ij}}_2}+g_{{\mathrm{ij}}_2}+r_{{\mathrm{ij}}_3}+g_{{\mathrm{ij}}_3}}{k_1{c}_{{\mathrm{ij}}_1}+k_2{c}_{{\mathrm{ij}}_2}+k_3{c}_{{\mathrm{ij}}_3}}& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right),j_3\left(k_3\right))\end{array}\right..$

所述步骤B中，子系统i中的业务流通过使用伪随机比例规则选择配置y_i，其中Y通过使用概率分布进行业务信息素随机选择。

所述步骤C中，局部更新业务信息素密度。每一业务流通过局部信息素更新规则更新业务信息素密度，以暂时降低信息素数量来构建最优解。

所述步骤C中，当所有的业务流都获得最优解时，将业务信息素踪迹添加于配置y_i中，并运用全局信息素更新规则

y_i∈最低可行配置更新业务信息素密度，其中 为当前最优可行敏感度比例。

本发明的有益效果为：提供一种满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度方法，满足了对节点和链路资源低占用的要求；解决了在节点数目较多时，网络资源占用率高的问题。

附图说明

图1为信息栅格系统结构示意图

图2为满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度流程示意图

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

本发明的基本思路如下：通过获取信息栅格系统中业务的信息素踪迹和业务调度问题的启发式信息，设置信息素选择规则，更新信息素踪迹强度，实现满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度。

1.运用构建过程中的业务信息素踪迹强度可获得路径选择的最优解。如图2所示，通过子系统i的配置y_i的初始化业务信息踪迹可获得相应路径选择的概率，业务信息素踪迹强度为

${\mathrm{\τ}}_i^0\left(y_i\right)=\left\{\begin{array}{ccc}{R}_{\mathrm{ij}}\left(k\right)& \mathrm{if}& y_i=j\left(k\right),\\ 1-(1-R_{{\mathrm{ij}}_1}\left(k_1\right))*(1-R_{{\mathrm{ij}}_2}\left(k_2\right))& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right)),\\ 1-(1-R_{{\mathrm{ij}}_1}\left(k_1\right))*(1-R_{{\mathrm{ij}}_2}\left(k_2\right))*(1-R_{\mathrm{ij}3}\left(k_3\right))& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right),j_3\left(k_3\right)),\end{array}\right.$ ，其中 $R_{\mathrm{ij}}\left(x_{\mathrm{ij}}\right)=\underset{d=1}{\overset{D}{\mathrm{\Σ}}}{T}_d^{\′}\·\{1-\mathrm{Pr}\left(x_{\mathrm{ij}}\right)\},$

$\mathrm{Bin}(x_{\mathrm{ij}},p,r_{\mathrm{ij}})=\underset{t=0}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{ij}}\\ t\end{array}\right)\left(r_{\mathrm{ij}}\right){(1-r_{\mathrm{ij}})}^{x_{\mathrm{ij}}-t}.$ 对于第i个子系统的y_i的启发式函数

为 ${\mathrm{\η}}_i\left(y_i\right)=\left\{\begin{array}{ccc}\frac{r_{\mathrm{ij}}+g_{\mathrm{ij}}}{{\mathrm{kc}}_{\mathrm{ij}}}& \mathrm{if}& y_i=j\left(k\right),\\ \frac{r_{{\mathrm{ij}}_1}+g_{{\mathrm{ij}}_1}+r_{{\mathrm{ij}}_2}+g_{{\mathrm{ij}}_2}}{k_1{c}_{{\mathrm{ij}}_1}+k_2{c}_{{\mathrm{ij}}_2}}& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right))\\ \frac{r_{{\mathrm{ij}}_1}+g_{{\mathrm{ij}}_1}+r_{{\mathrm{ij}}_2}+g_{{\mathrm{ij}}_2}+r_{{\mathrm{ij}}_3}+g_{{\mathrm{ij}}_3}}{k_1{c}_{{\mathrm{ij}}_1}+k_2{c}_{{\mathrm{ij}}_2}+k_3{c}_{{\mathrm{ij}}_3}}& \mathrm{if}& y_i=(j_1\left(k_1\right),j_2\left(k_2\right),j_3\left(k_3\right))\end{array}\right..$

2.子系统i中的业务流通过使用伪随机比例规则选择配置y_i，其中Y通过使用概率分布进行业务信息素随机选择。

3.业务信息素密度局部更新。局部更新业务信息素密度。每一业务流通过局部信息素更新规则更新业务信息素密度，以暂时降低信息素数量来构建最优解。

4.当所有的业务流都获得最优解时，将业务信息素踪迹添加于配置y_i中，并运用全局信息素更新规则

y_i∈最低可行配置更新业务信息素密度，其中 为当前最优可行敏感度比例。

本发明提供了一种满足信息栅格系统可靠性要求的业务调度方法，满足了对节点和链路资源低占用的要求，解决了在节点数目较多时，网络资源占用率高的问题。

Claims (2)

1.一种可靠信息栅格系统的最优业务调度方法，通过获取信息栅格系统中业务的信息素踪迹、设置信息素选择规则和更新信息素踪迹强度满足信息栅格系统可靠性要求条件下的业务调度，包括如下步骤：

A.获取信息栅格系统中业务的信息素踪迹和业务调度问题的启发式信息；

B.设置业务信息素选择规则，具体为子系统i中的业务流通过使用伪随机比例规则选择配置y_i，其中Y通过使用概率分布进行业务信息素随机选择；

C.更新业务信息素踪迹强度，具体为局部更新业务信息素密度，每一业务流通过局部信息素更新规则更新业务信息素密度,以暂时降低信息素数量来构建最优解。

2.根据权利要求1的方法，对于所述步骤C其特征在于：当所有的业务流都获得最优解时，将业务信息素踪迹添加于配置y_i中，并运用全局信息素更新规则y_i∈最低可行配置更新业务信息素密度，其中 为当前最优可行敏感度比例。