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基于人工蜘蛛网的路由算法

作者:蒋亚静 李远杰 王鹏2006.05.01阅读 4000

  在自然界中,蜘蛛大都是靠结网捕食为生。绝大多数蜘蛛网都可以近似看作是一个中心对称的结构。它包括由中心点辐射向外的丝线,称为辐(spoke),用来作为蛛网的框架;称辐上的螺旋线为弦spiral。

    蜘蛛主要是通过感受蛛网的震动来判断是否有猎物,以及猎物在网上的位置。蛛网中的每一条辐会把震动传导到中心点,所以蜘蛛通常会守在中心点等待信息。但有时候蜘蛛会隐藏在其他位置,这时,蜘蛛会从中心点引出一根丝线,并将一只腿放在线上,以便随时掌握蛛网的信息。这根线是传导蛛网震动的通讯信号线。蜘蛛通过这根传导线会确定哪根辐传导了震动信息,并很快通过辐到达猎物跟前。
           
    受蜘蛛织网捕食行为的启发,尝试将原本由各个节点无序互联而成的物理网络拓扑结构转化成逻辑上中心点对称的类似蜘蛛网的结构。由于对网络进行了重新规划,脱离了不规则物理拓扑的束缚,同时对每个点赋予了坐标www.cechina.cn,而且由于从源节点到目的点的寻路引入了坐标定位机制控制工程网版权所有,使

得重路由区域的划分和区域内两点之间路径的计算变得简单。本文正是基于蛛网,提出了一种新的路由算法。
  
重路由区域的划分
  
    为了解决流量工程中的快速重路由问题。获得重路由的最优路径,就需要计算蛛网任意两点之间的路径,有必要对蛛网各条辐、弦进行编号。辐、弦的编号应该具有方向性。给定蛛网中两条辐x1和x2控制工程网版权所有,则这两条辐把蛛网划分成两个互补的区域,分别称为正区域(x1到x2的顺时针区域)和负区域(x1到x2的逆时针区域)。
  
    在正、负区域的基础上,给出重路由区域的定义:重路由区域A(x1,x2控制工程网版权所有,h)是蛛网内由两条辐x1和x2所夹区域,包括辐x1、x2以及它们之间的所有辐、弦。由于蛛网的结构特性,重路由区域同时存在互补的两个区域:从x1到x2的正区域(h=1)和负区域(h=-1)。
  
    路由区域的确定关键是确定辐x1、x2控制工程网版权所有,即路由区域的边界,如果对于一个业务繁忙的网络区域,我们应修改x1和x2控制工程网版权所有,使得区域修改或者扩展。无论是路由区域的修改还是扩展,都应该保证被选择的路径完全在区域内部。确定了区域边界之后,蛛网自然的被分割成两个互补的区域,重路由首先面临的是选择哪个区域的问题。可以依据区域内的负载轻重,选择相对空闲区域;也可以依据区域的大小,就是包含的辐弦数目的多少,尽量选择小区域。因为如果将重路由区域限制在较小的区域内有利于精确的考虑区域内网络的负载等状态,而且使得计算重路由路径更加容易。
  
    区域划分之后,边界辐称为骨干路径,区域内其它路径称为枝叶路径CONTROL ENGINEERING China版权所有,下面CRASW(Centralized Reroute Algorithm based-on Spider-Web)算法就能获得区域内到达目的节点的所有路径。
  
区域内路由路径的计算
  
    骨干路径在重路由区域确定的同时也被确定,即区域的边界辐。重点在于得到区域内的枝叶路径。这里基于重路由区域A的坐标矩阵Sa,在区域内构造一棵以目的节点为根的树Tree,通过这棵树找到枝叶路径集合Pt。

    下面对于树中的三类节点做如下定义:第一类是station-point,它代表网络中节点(路由器),用圆圈表示,圆圈内部标记节点的编号;第二类是spoke-point,代表蛛网中的辐,用矩形方框表示,方框内部标记辐编号;第三类是spiral-point,代表蛛网中的弦路,用菱形方框表示CONTROL ENGINEERING China版权所有,方框内部标记弦路编号。
  
    对这三类点的孩子节点的规定分别是:station-point的孩子为spoke-point或者spiral-point,表示这个station-point点代表节点在蛛网中位于的辐或者弦路编号,一个station-point可以有多个孩子,表示处于多条辐或者弦的交汇处;spoke-point的儿子为station-point,可以有多个,表示这个辐所包含的节点集合,但不包括它的祖先节点;spiral-point的儿子为station-point,可以有多个,表示这个弦路包含的节点集合,但不包括它的祖先节点。
  
    构造路径树过程就是不断的添加孩子节点的过程,下面给出其中需要用到的规则:首先是,一个station点加入到树T中后,随即在它所在的辐、弦集合中删除自己;其次是,





















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