CN114221897A - 一种基于多属性决策的路由方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多属性决策的路由方法、装置、设备和介质,方法包括:获取网络拓扑信息以及每条链路的至少两种网络状态属性的值;根据网络状态属性的类型对网络状态属性的值进行归一化;根据成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值;根据每条链路上的归一化后的每种网络状态属性值以及每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;根据每条链路的代价函数值,计算满足至少两种网络状态属性要求的最短路径。本发明综合考虑多种网络状态属性的影响,并通过成对比较矩阵的方式计算出各个网络状态属性的权重值大小,各个网络状态属性根据权重值组合到一块作为路由开销共同决定路由选路,可以根据用户的个性化需求来进行路由选路。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,具体涉及一种基于多属性决策的路由方法、装置、设备和介质。
背景技术
路由是指分组从源地址到目的地址时,决定端到端路径的网络范围的进程。路由工作在网络层的数据包转发设备,即路由器,路由器通过转发数据包来实现网络互连。路由器转发分组是通过路由表转发的,而路由表是通过各种算法得到的。主机通常直接与一台路由器相连接,该路由器即为该主机的默认路由器(default router),又称该主机的第一跳路由器(first-hop router)。每当主机发送一个分组时,该分组被传送给它的默认路由器。源主机的默认路由器称作源路由器(source router),目的主机的默认路由器称作目的路由器(destination router)。一个分组从源主机(源地址)到目的主机(目的地址)的路由选择问题显然可归结为从源路由器到目的路由器的路由选路问题。
路由器可以支持多种协议,如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等协议,然而目前大多数协议在用迪杰斯特拉(dijkstra)算法进行路由选路时,通常只考虑带宽等单一网络状态属性的影响,忽略了用户的个性化需求。
发明内容
发明目的:针对现有技术中存在的问题,本发明公开了一种基于多属性决策的路由方法、装置、设备和介质,通过多种网络状态属性的组合来共同决定路由选路,适应了用户的个性化需求。
技术方案:为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于多属性决策的路由方法,包括如下步骤:
获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
进一步的,根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值,包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
进一步的,
每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
进一步的,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
进一步的,每条链路的代价函数值为:归一化后的每种网络状态属性的值与对应网络状态属性的权重值的乘积的和。
一种基于多属性决策的路由装置,包括:
信息获取模块,用于获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
归一化模块,用于根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
权重计算模块,用于根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
代价计算模块,用于根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
路由模块,用于根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
进一步的,所述归一化模块中,根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值,包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
进一步的,
每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
进一步的,所述权重计算模块中,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
进一步的,所述代价计算模块中,每条链路的代价函数值为:归一化后的每种网络状态属性的值与对应网络状态属性的权重值的乘积的和。
一种基于多属性决策的路由设备,包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现任意一项所述基于多属性决策的路由方法。
一种计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行任意一项所述基于多属性决策的路由方法。
有益效果:与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
本发明综合考虑了多种网络状态属性的影响,将网络状态属性划分不同的类型,分别根据网络状态属性的类型对每种网络状态属性的值进行归一化,通过网络状态属性的重要性构建了成对比较矩阵,通过成对比较矩阵得到各个网络状态属性的权重值大小,通过各个网络状态属性的权重值和每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值得到每条链路的代价函数值,将代价函数值作为路由开销,通过多种网络状态属性的值及其对应的权重值共同决定路由选路,可以根据用户的个性化需求来进行路由选路。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种基于多属性决策的路由方法的流程图;
图2为本发明实施例中的一种基于多属性决策的路由方法的具体实现过程示意图;
图3为本发明实施例中的一种基于多属性决策的路由装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1:
本实施例公开了一种基于多属性决策的路由方法,如图1所示,包括如下步骤:
S1、获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
S2、根据所述至少两种网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
S3、根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
S4、根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
S5、根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
本实施例所述方法综合考虑了多种网络状态属性的影响,将网络状态属性划分不同的类型,分别根据网络状态属性的类型对每种网络状态属性的值进行归一化,并引入了成对比较矩阵,通过成对比较矩阵的方式得到各个网络状态属性的权重值大小,通过各个网络状态属性的权重值和每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值得到每条链路的代价函数值,将代价函数值作为路由开销,通过多种网络状态属性值及其对应的权重值共同决定路由选路,可以根据用户的个性化需求来进行路由选路。
优选的,根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值,包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
优选的,每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
优选的,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
优选的,每条链路的代价函数值为:归一化后的每种网络状态属性的值与对应网络状态属性的权重值的乘积的和。
实施例2:
本实施例公开了一种基于多属性决策的路由方法,如图2所示,包括如下步骤:
步骤S1:获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
确定网络拓扑中各个网络结点的相互连接信息;
确定网络拓扑中所有链路的至少两种网络状态属性信息,该网络状态属性信息根据用户的个性化需求设定,第j条链路的第i个网络状态属性的值为Pi j,i=1,…,I;j=1,2,…,J,其中,I为网络状态属性的数量,J为网络拓扑中链路的数量。本实施例中,选取四种网络状态属性信息,包括:带宽、负载、时延和抖动属性,则,本实施例中的网络状态属性的值为:第j条链路的带宽属性值P1 j、负载属性值P2 j、时延属性值P3 j及抖动属性值P4 j。
步骤S2:根据所述至少两种网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
网络状态属性的类型,包括第一类型和第二类型,其中第一类型为效益型网络状态属性,第二类型为成本型网络状态属性,其中,所述效益型网络状态属性值越大代表对应的链路越好,所述成本型网络状态属性值越小代表对应的链路越好;
优选的,步骤S2,具体包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
优选的,每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
具体的,设定:属性值越大代表对应的链路状态越好的网络状态属性为效益型网络状态属性,本实施例中为带宽属性。
设定:属性值越小代表对应的链路状态越好的网络状态属性为成本型网络状态属性,本实施例中为负载属性、时延属性及抖动属性。
确定所有链路中每种效益型网络状态属性的最小值,本实施例中所有链路中带宽属性的最小值为min{P1 1,P1 2,…,P1 J},其中,min{·}表示数据集{·}中的最小值。
对各条链路上的所有网络状态属性的值进行归一化处理。
将效益型网络状态属性的最小值除以所有该种效益型网络状态属性的值,得到归一化后的该种效益型网络状态属性的值,本实施例中第j条链路上的归一化后的带宽属性的值为min{P1 1,P1 2,…,P1 J}/P1 j。
步骤S3:根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
具体的,根据链路中所有网络状态属性的关注程度,即重要性,构建成对比较矩阵A=(apq)I×I,其中apq表示第p个网络状态属性与第q个网络状态属性的重要性之比,apq的取值采用1~9标度方法,其取值与含义如表1所示。
表1
本实施例中,带宽属性比负载属性强烈重要,带宽属性与时延属性具有相同重要性,带宽属性比抖动属性稍重要,时延属性比负载属性强烈重要,抖动属性比负载属性明显重要,时延属性比抖动属性稍重要,因此得到成对比较矩阵A=(apq)4×4为:
优选的,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
具体的,求出成对比较矩阵的最大特征值及其对应的特征向量。
本实施例中,成对比较矩阵A=(apq)4×4的最大特征值为4.0735,对应的特征向量为[0.6767,0.0810,0.6767,0.2786]。
对求出的特征向量进行归一化即可得到所求的每种网络状态属性的权重值。
对特征向量[0.677,0.081,0.677,0.279]进行归一化处理得到[0.677,0.081,0.677,0.279]/(0.677+0.081+0.677+0.279)=[0.395,0.047,0.395,0.163],则带宽属性的权重值W1为0.395,负载属性的权重值W2为0.047,时延属性的权重值W3为0.395,抖动属性的权重值W4为0.163。
步骤S4:根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
获取链路中各个网络状态属性的权重值向量W=(W1,W2,W3,W4)。
步骤S5:根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
根据各条链路的代价函数值,利用迪杰斯特拉(dijkstra)算法计算出从源节点到目的节点的最优路径。具体包括步骤:
步骤S6.1:设为带权有向网络拓扑图,把图中节点集合V分成两组,第一组为已确定到源节点最短路径(即路径上所有链路的代价函数值的和最小)的节点集合(用S表示),第二组为其余未确定到源节点最短路径的节点集合(用U表示)
步骤S6.2:初始时,节点集合S只包括源节点s,节点集合U包括除s外的其他节点,节点集合U中可由源节点s直达的节点到源节点s的距离为对应链路的代价函数值,节点集合U中不可由源节点s直达的节点到源节点s的距离设为无穷(∞)。
步骤S6.3:从节点集合U中选取一个到源节点s的距离最短的节点k,该距离对应的路径即为源节点s到节点k的最短路径,将节点k加入到节点集合S中,同时将节点k从节点集合U中移除。
步骤S6.4:以步骤S6.3中确定的节点k作为中间节点,更新节点集合U中各个节点到源节点s的距离:针对节点集合U中可由节点k直达的节点,若其到源节点s的距离(经过节点k)比当前到源节点s的距离(不经过节点k)短,则更新该节点到源节点s的距离为节点k到源节点s的距离加上该节点到节点k的距离(该节点到节点k的距离即:该节点与节点k之间直达链路的代价函数值),更新后的距离对应的路径即为该节点到源节点s的最短路径,否则,不更新该节点到源节点s的距离与最短路径;针对节点集合U中不可由节点k直达的节点,其到源节点s的距离为∞。
步骤S6.5:重复步骤S6.3和S6.4,直到遍历完节点集合U中所有节点。此时源节点到目的节点的最短路径即为满足用户个性化网络状态属性要求的最优路径。
实施例3:
本实施例公开了一种基于多属性决策的路由装置,如图3所示,包括:
信息获取模块,用于获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
归一化模块,用于根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
权重计算模块,用于根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
代价计算模块,用于根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
路由模块,用于根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
优选的,所述归一化模块中,根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值,包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
优选的,每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
优选的,所述权重计算模块中,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
优选的,所述代价计算模块中,每条链路的代价函数值为:归一化后的每种网络状态属性的值与对应网络状态属性的权重值的乘积的和。
实施例4:
本实施例公开了一种电子设备,包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现前述的任意一项所述基于多属性决策的路由方法。存储器可为各种类型的存储器,可为随机存储器、只读存储器、闪存等。处理器可为各种类型的处理器,例如,中央处理器、微处理器、数字信号处理器或图像处理器等。
本实施例还公开了一种计算机可读存储介质,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行前述的任意一项所述基于多属性决策的路由方法。存储介质包括:U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种基于多属性决策的路由方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
2.根据权利要求1所述的一种基于多属性决策的路由方法,其特征在于,根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值,包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
3.根据权利要求2所述的一种基于多属性决策的路由方法,其特征在于,
每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
4.根据权利要求1所述的一种基于多属性决策的路由方法,其特征在于,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
5.根据权利要求1所述的一种基于多属性决策的路由方法,其特征在于,每条链路的代价函数值为:归一化后的每种网络状态属性的值与对应网络状态属性的权重值的乘积的和。
6.一种基于多属性决策的路由装置,其特征在于,包括:
信息获取模块,用于获取网络拓扑信息以及网络拓扑中每条链路的至少两种网络状态属性的值;
归一化模块,用于根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值;
权重计算模块,用于根据预先构建的成对比较矩阵得到每种网络状态属性的权重值,所述成对比较矩阵根据网络状态属性的重要性构建;
代价计算模块,用于根据所述每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值以及所述每种网络状态属性的权重值,得到每条链路的代价函数值;
路由模块,用于根据所述每条链路的代价函数值,计算满足所述至少两种网络状态属性要求的最短路径。
7.根据权利要求6所述的一种基于多属性决策的路由装置,其特征在于,所述归一化模块中,根据所述网络状态属性的类型对每条链路的每种网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值,包括:
计算所有链路中属于第一类型的每种网络状态属性的最小值以及属于第二类型的每种网络状态属性的最大值;
根据属于第一类型的所述每种网络状态属性的最小值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,根据属于第二类型的所述每种网络状态属性的最大值对每条链路的对应网络状态属性的值进行归一化,得到每条链路上的归一化后的每种网络状态属性的值。
8.根据权利要求7所述的一种基于多属性决策的路由装置,其特征在于,
每条链路上的归一化后的属于第一类型的网络状态属性的值为:该属于第一类型的网络状态属性的最小值除以该属于第一类型的网络状态属性的值;
每条链路上的归一化后的属于第二类型的网络状态属性的值为:该属于第二类型的网络状态属性的值除以该属于第二类型的网络状态属性的最大值。
9.根据权利要求6所述的一种基于多属性决策的路由装置,其特征在于,所述权重计算模块中,对所述成对比较矩阵的最大特征值对应的特征向量进行归一化,所述归一化的特征向量中的值即为对应网络状态属性的权重值。
10.根据权利要求6所述的一种基于多属性决策的路由装置,其特征在于,所述代价计算模块中,每条链路的代价函数值为:归一化后的每种网络状态属性的值与对应网络状态属性的权重值的乘积的和。
11.一种基于多属性决策的路由设备,包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1~5中任意一项所述基于多属性决策的路由方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于执行权利要求1~5中任意一项所述基于多属性决策的路由方法。
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2021
- 2021-12-09 CN CN202111496145.1A patent/CN114221897A/zh active Pending
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