移动卫星网络中的最短路径算法研究

移动卫星网络的拓扑时变性对其最短路径求解带来新的问题。文章利用提出的移动卫星网络模型，证明了基于传统网络的最短路径算法在移动卫星网络中使用存在局限性，提出了一种适用于移动卫星网络的最短路径求解方法和优化算法，并进行了仿真验证。     

基于优先队列的时变网络最短路径算法

提出了基于优先队列的时变网络最短路径算法,能克服传统最短路径算法难以对时变网络求解最短路径的缺陷。提出的时间窗选择策略能够在算法求解过程中为节点选择合适的时间窗以降低路径长度,从而求得精确解。进一步地,算法使用了优先队列组织节点集合以提高计算效率。在随机生成的网络数据以及美国道路数据上的实验表明,基于优先队列的时变网络最短路径算法与经典方法相比,不仅能够求得精确解,运算速度也有所提高。     

非固定连接卫星星座路径选择算法稳定性分析

与传统的相对固定的卫星网络拓扑不同,基于非固定方式连接的卫星网络,由于具有更加灵活的网络组织方式,以及卓越的抗毁性等优点,正在被越来越多地研究.针对这种网络,首先进行了抽象化的表述:通过最短路径算法递归搜索整个问题空间从而得到全状态空间,并且对链路切换这一概念给出了严格的数学定义.基于此种抽象化的过程,对问题空间赋予3种不同的权值,分析比较了各种权值在最短路径算法下的稳定性,用计算机仿真结果进行比较,论证了理论分析的正确性,为探索非固定方式连接的卫星网络算法移植的可能性进行了尝试.     

基于最短路径的异类传感器网络分布式拓扑控制

针对异类传感器网络提出了一种基于最短路径的分布式拓扑控制（SPD/TC）算法。该算法利用网络中所有节点的局部信息保持网络的连通性,同时,利用最短路径算法计算链接权值的大小来进行拓扑结构的调整。将该算法与DRNG算法的节点度和平均链接长度进行仿真分析,仿真结果表明：该算法能更有效降低干扰,节省网络能量,提高了网络的性能。     

LEO/MEO卫星网络中的一种新型分布式动态路由算法

分析了离线路由算法抗毁性差，在部分星际链路出现故障时性能显著下降的特点，指出了传统的最短路径算法难以直接应用于卫星网络的原因，提出了一种适用于LEO／MEO网络的新型分布式路由算法-链路反转算法．该算法利用卫星运行的周期性和可预知性，对路由策略进行了优化，并且在部分星际链路出现故障时通过路由信令对路由进行调整，避开故障链路．在LEONET卫星网络上的仿真数据和分析显示，与传统的链路状态算法相比链路反转算法具有更小的信令开销、更短的收敛时间．     

GIS时变权值网络最短路径算法研究

最短路径分析是GIS网络分析的基础。传统的最短路径算法中,比较经典的算法是Dijkstra算法。由于地理信息系统中的数据具有不确定性、数据量庞大等特点,因此采用传统的Dijkstra算法进行最短路径分析就不适应。为此本文分析了传统网络中的最短路径算法-Dijkstra算法在时变权值网络结构中的局限性,给出了一种适应于时变权值网络的最短路径算法,并且利用改进的邻接表作为存储结构对算法进行了优化。     

卫星网路由算法研究

提出了一种运行于卫星网络上的基于时空的路由算法，该算法包括三个步骤：初始阶段．计算候选路由阶段及选择转发路由阶段．当网络卫星节点取得数据报的目的出口节点(卫星)的地址后，使根据此刻的源卫星、目的卫星的位置，采用路径延时的度量标准(Metric)，对最佳路径进行计算，并得到一个经过优劣排序的候选路径集合．仿真实验结果表明该算法能较好地满足在卫星网络上完成路由功能的要求．     

基于软件定义网络的卫星网络容错路由机制

鉴于卫星网络对安全性和应对故障的能力有很高的要求，引入了软件定义网络（SDN）技术，在网络中放置中央控制器来增强网络对故障的应对能力。首先，基于SDN的思想设计了一种卫星网络模型，计算了三层轨道上卫星运行的参数并构建星座；然后，采用分层路由的方法，设计了一种针对卫星网络的容错路由机制；最后，在Mininet平台上进行了仿真实验，将容错路由算法（FTR）的实验结果与基于链路感知的星间路由算法（LRSR）和多层卫星网络路由算法（MLSR）的实验结果进行了对比。对比结果表明，在网络中无损坏节点和链路的情况下，FTR的路由总延时比LRSR平均降低了6.06%，说明了引入SDN集中控制的有效性；FTR的丢包率比同样以最小延时为目标的MLSR降低了25.79%，说明了在网络模型中为中轨道（MEO）卫星设计临时存储路由机制的有效性。而当网络中节点和链路的失效情况比较严重时，FTR的路由总延时比LRSR降低了3.99%，比MLSR降低了19.19%；其丢包率比LRSR降低了16.94%，比MLSR降低了37.95%，说明了FTR的容错有效性。实验结果验证了基于SDN的卫星网络路由机制具有更好的容错能力。     

具有高效确认机制的双层卫星网络多径路由协议

针对资源受限的LEO卫星网络中传统单路径路由协议数据传输速率较低的问题,基于GEO/LEO双层卫星网络模型提出一种基于网络编码（NC）的双层卫星网络多径路由协议（N-NCMR）。首先,通过GEO卫星为LEO卫星网络计算路由减轻LEO卫星的负担,结合NC技术动态地沿着多个不相交路径传输数据流的不同部分;其次,设计了一种高效的延迟确认机制加速数据传输,源节点在接收到前一组的确认（ACK）消息之前可以连续发送后续的组。仿真结果表明,该路由协议显著提高了LEO卫星网络的吞吐量和数据传输效率。     

基于空间光链路的启发式低轨卫星网络路由算法

任何时间任何地点提供互联网络接入服务的需求使得卫星网络通信的研究不断深入.本文在充分考虑空间光链路及低轨卫星系统的特点,提出一个基于空间光链路的低轨宽带卫星通信系统.同时在路由算法中利用星座时变拓扑的可预测性,基于有限路径的启发式路径搜索策略,提出符合LEO卫星通信特点的QoS路由算法(QHRL).仿真结果证明算法在卫星网络整体性能基本不变的情况下有着良好的路由性能.     

时间依赖的网络中最小时间路径算法

时间依赖的网络与传统网络模型相比更具有现实意义，具有广泛的应用领域，交通网络和通信网络可以抽象为时间依赖的网络模型，当模型中弧的工度是时间依赖的变量，最短路径问题的求解变得非常困难，早期的研究者通过具体的网络实例认识到传统最短路径算法在这种情况下是不正确的，因此给出限制性条件使得传统最短路径算法是有效的。该文从最短路径算法的理论基础入手，从理论上证明了传统最短路径算法，如Dijkstra算法和标号设置算法，在时间依赖的网络上不能有效地求解最短路径问题，并且，在没有任何限制性条件下，给出了时间依赖的网络模型，理论基础，求解最小时间路径的优化条件和SPTDN算法，从理论上证明了SPTDN算法的正确性，算法的实验结果是正确的，最后给出了时间依赖的网络应用实例。     

针对复杂多环网络拓扑的路由改进算法

网络运营商为用户提供的光纤接入主干网大多以环型网络的方式提供服务,然而目前对于大规模、环数众多、连接方式多样化的复杂多环网络缺乏性能优良的路由算法。为解决传统环网结构网络延迟高和传输效率低的问题,提出一种针对复杂多环网络拓扑的路由改进算法,将多环网络中的复杂路由问题转化为单环网中的简单路由问题。在此基础上,通过设计源溯节点还原以及路径还原算法,将单一环网改进为增强环网网络结构,使同一环内通信节点间的路径还原为完整最短路径,并从理论上证明该算法得到的最优路径是无差错的。实验结果表明,相比于现有的优化Dijkstra算法,该算法的搜索空间比提升约13%,具有更好的改进效果,且算法运行时间缩短79%,更适合复杂多环网络的路由计算。     

Performance analysis of the AntNet algorithm

A number of routing algorithms based on the ant-colony metaphor have been proposed for communication networks. However, there has been little work on the performance analysis of ant-routing algorithms. In this paper, we compare the performance of AntNet, an ant-routing algorithm, with Dijkstra’s shortest path algorithm. Our simulations show that the performance of AntNet is comparable to Dijkstra’s shortest path algorithm. Moreover, under varying traffic loads, AntNet adapts to the changing traffic and performs better than shortest path routing.     

带杂交算子的蚁群算法求解动态网络中的最短路径问题

动态网络与传统的网络模型相比更具有现实意义，具有广泛的应用领域。本文对动态网络模型进行了描述，用实例证明了著名的Dijkstra算法在动态网络中不能有效地求解最短路径问题，提出了一种用带杂交算子的蚁群算法来求解动态网络最短路径问题的新算法。此算法不仅能够以较大的概率找到最优解而且对网络没有任何约束条件，即对离散
散和连续的动态网络模型都有效，而且用实例证明了算法的稳定性。     

LEO卫星通信网的鲁棒路由算法

针对使用星际链路ISL的LEO卫星系统,许多学者提出基于面向连接结构的路由算法,但这些算法的性能很大程度上依赖于初始路径的建立,健壮性差。该文提出一种基于面向连接结构的增强路由算法,只要源卫星与目的卫星之间存在一条通路,源卫星便可以与目的卫星通信。若源卫星与目的卫星之间存在多条路径,通过该算法一定能在线找到其中的最佳路径。通过仿真实验评价了算法的性能,证明算法比已有的基于面向连接结构的路由算法具有更高的鲁棒性。     

分布式系统中的数据邮递QoS模型

传统单播网络传输一般采用Dijkstra最短路径算法建立点到点的最小路径计算。针对此,改进Dijkstra算法,提出一种平衡网络负载的服务质量路由模型,解决分布式数据库系统中数据动态、实时交换路由的问题。实验结果表明,该模型具有较好的稳定性,能避免网络拥塞。     

量子密钥分发网络端端密钥协商最优路径选择算法

针对量子密钥分发(QKD)网络端端密钥协商路径选择问题,设计了一种基于改进Dijkstra算法的端端密钥协商最优路径选择算法。首先,基于有效路径策略,剔除网络中的失效链路;然后,基于最短路径策略,通过改进Dijkstra算法,得到密钥消耗最少的多条最短路径;最后,基于最优路径策略,从多条最短路径中选择一条网络服务效率最高的最优路径。分析结果表明,该算法很好地解决了最优路径不唯一、最优路径非最短、最优路径非最优等问题,可以降低QKD网络端端密钥协商时密钥消耗量,提高网络服务效率。     

The choice of the best among the shortest routes in transparent optical networks

This work introduces the problem of the best choice among M combinations of the shortest paths for dynamic provisioning of lightpaths in all-optical networks. To solve this problem in an optimized way (shortest path and load balance), a new fixed routing algorithm, named Best among the Shortest Routes (BSR), is proposed. The BSR’s performance is compared in terms of blocking probability and network utilization with Dijkstra’s shortest path algorithm and others algorithms proposed in the literature. The evaluated scenarios include several representative topologies for all-optical networking and different wavelength conversion architectures. For all studied scenarios, BSR achieved superior performance.