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遗传区域工业级路由器路由协议

日期:2018-01-18 08:01:23点击: 来自:

        本文提出了一项新的协议叫做遗传区域工业路由器路由协议(GZRP),它运用简单的遗传算法来找到多条最短(有时候是接近最短)路径以使得负载平衡以及可以承受。任何按需路由协议使用路由查询和维护工业级路由器路由信息的过程是为了找出使信号到达目的地的最短路径。任何情况下如果路由失败或者发生拥堵就会使路由延迟或者数据丢失,那么需要重新查询新的SP。这就导致了网络资源和时间不必要的浪费。ZRP是一种混合协议,如果目的地在工业无线路由器路由区域内就使用现成的路由。然而现实的情况目的地往往是在区域外的。这种情况下就要应用IERP和BRP的路由查询了。这种工业级无线路由器路由查询实在区域之间的边界节点。在这一点上,应用遗传算法。每一个边界节点都将应用GA去寻找最短或近似最短的路径。每次现有路径通信失败后,边界节点将利用最短路线,来取代重新查询路径。 
 
  A.编码方法
 
  GA的一条染色体包含一串正整数以表示工业4G路由器路由路径经过的边界节点的ID。每一个第一个基因位的基因通常是为原节点保留的。在网络里的每条路径都不超过N个节点。因此,每条染色体的最大值为N。编码一条染色体(工业级4G路由器路由路径)的问题,是基于网络的拓扑信息(路由表),列出从源节点到目的地途径的边界节点的ID。
 
  B.种群初始化
 
  种群初始化的一个问题是种群的大小。一个大种群是非常有用的,但会过分耗费内存和时间。种群增大会增加为了得到一个好的解决方案的复杂指数(即,染色体长度)。最近研究表明,小的种群反而能得到令人满意的结果。本文使用大小为网络节点数目的两倍的种群。而且,文献建议随机初始化的方法能够用来产出新种群。
 
  C.适应度函数
 
  全网通路由器GA的适应度函数通常是要求优化的目标函数。适应度函数描述一条染色体比其它染色体更好的时候,就更加有价值了。适应度函数在SP全网路由器路由问题中是很明显的,因为要计算SP的数量来找出最低损耗的路径。多跳网络的基本拓扑可以由意向图直接给出,其中N是节点的集(定点),A是工业级LTE路由器链路的集(弧和边)。每个链接(Lj)的损耗为。损耗可以由损耗矩
 
  阵给出,其中表示在链路(Lj)传输一个数据包的损耗。S和D分别指原节点和目标节点。每个链接由表示作为一个染色体图(掩蔽),提供关于从节点i到节点j的链接是否在工业LTE路由器路由路径中的信息,定义如下:
 
  =1,路由路径包含节点i到节点j的链路
 
  =0,路由路径不包含节点i到节点j的链路
 
  目标函数形式如下:
 
  源节点和目的节点之间的路径没有循环的条件为:
 
  D.大小选择
 
  选择(生殖)操作是为了通过给高质量的染色体重组生成下一代来提高种群的平均质量。还有很多像工业级全网通路由器轮盘赌选择,随机剩余选择,竞争选择,截断选择的技术,可以用来选择下一代的染色体。GA技术用于应用最广泛的轮盘赌选择。在这项全网通工业路由器技术里,两条染色体按一定概率进行选择。但是,不能选择同一条染色体当父代两次。
 
  E.组合交叉
 
  工业4G无线路由器组合交叉是为了找到更好的解决方案。自然地组合交叉在SP路由问题中起到交换两条染色体的部分工业级4G无线路由器路由信息,以生成代表一条路径的后代的作用。这就要求选择一点交叉作为一个好的GA候选方案。路径的一部分是从源节点连接到中间接点,另一部分是从中间接点连接到目标节点。
 
  但是工业全网路由器组合交叉的机理与传统的一点交叉不一样。在建议的方案里,工业全网通路由器两条被选作选择交叉染色体除了源节点和目标节点之外至少有一个公共节点,但不要求在同一个基因位置。那是因为组合交配不依靠路由路径中节点的位置。
 
  组合交配前:
 
  组合交配后:
 
  在组合交叉中可能形成循环。必须注意修改和惩罚函数是常用的简单的对策。
 
  F.变异
 
  种群经历候选燃烧体的一个基因本质上的改变或者翻转的变异,从而保持自身的最佳量。在GA里,从突变节点到目的节点间的部分工业级全网路由器路由,自然地产生交替。还要运用一个拓扑信息数据库。当然变异可能引发微小的偏移,但是可以忽略。
 
  变异前:
 
  变异后:
 
  依靠变异点,从被选染色体中挑选出一个基因(节点B2)。与变异节点相连的一个节点,被随机选为部分交替路由的第一个节点。
 
  G..修改函数
 
  之前提到,组合交叉可能产生违反路由路径循环限制的不可行的染色体。必须注意到没有一条种群初始的或变异后的染色体是不可行的,因为一旦选定了节点,就排除了路径中的其他节点。工业3G路由器   全网通4G路由器

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