一种激光网络中的节点拓扑结构分布方法设计

发布时间：2019-07-23 15:52

【摘要】：针对当前激光网络节点拓扑结构分布均衡化差的问题,在研究激光网络结构的基础上,设计了一种基于路由树的激光通信网络节点均衡拓扑分布方法。构建激光网络节点的路由树结构,定义一种均衡参数,将节点均衡拓扑分布转化为维持均衡参数不大于1的问题。通过拟合路由树中各子树的节点信息,对拟合信息进行知识挖掘,分类型为新节点选择进入路由树的路径,以实施均衡参数二次维护,更新节点均衡拓扑分布结构。实验验证表明,所提路由树方法拥有优异的节点均衡能力,可有效延长激光通信网络使用寿命。
【图文】：

路由树结构示意图

http∶//www．laserjournal．cn1基于路由树的激光通信网络中节点均衡拓扑分布方法1.1路由树结构的设计路由树将激光通信网络中的最少资源节点0n(n为节点资源)看成树根组成一个网络路由子树，组成子树树叶的节点资源为空集。子树是节点均衡拓扑分布的最小模块，通过保证不同子树之间的均衡程度，利用索引直接存取方法将所有子树集合成整棵路由树［4］。如果激光通信网络中共有2000个节点，则图1为路由树结构示意图，绘制其中第1000棵子树用于分析均衡拓扑结构。(a)路由树结构(b)第1000棵子树结构图1路由树结构示意图上图中，Tt是子树中所有节点的集合，集合Tt中的任意节点称作x，t是子树标识号。当子树的阶数为ht，节点数量为d(图1中d=2000)，子树树叶节点有dht个。在激光通信网络节点均衡拓扑分布结构D(d，n)中，路由树有dn－ht棵结构相同的子树，这些子树的标识号范围为［0n－ht，dn－ht］，子树节点的总长为n－ht个根节点长。图(a)中2000个节点组成了一个拥有34个3阶子树的路由树，图(b)中的第1000棵子树有3阶树叶层，xn代表节点分布阶资源。子树中树叶节点为均衡拓扑分布，均衡参数为δ。均衡参数表示子树树叶节点中最多资源和最少资源之间的差值。激光通信网络中节点的拓扑分布越均衡，路由树的均衡参数越小［5］。视图1(a)所示的拓扑结构D(d，n)中所有子树结构无差异，网络变动过程中新节点的不断加入将若干子树树叶节点替换，引起树叶节点资源变动，路由树采取折中式管控来保持均衡参数最大值不超出1。在路由树的折中式管控中，某子树的阶数ht与节点资源n始终不存在递减关系，并且ht、n均为正整数，这时δ≤1成立。折中式管控保证了不同子树的

新节点加入位置选择(2)选择新节点进入路径

节点为备用节点，存储于根节点的资源信息中。当任意节点x是根节点时，提取出根节点的资源信息。为了防止提取重叠信息，，将所有子树的根节点放在最后进行拟合信息知识挖掘［10］。可事先统一激光通信网络节点在路由树中的排列规律，将知识挖掘按照节点资源量由大到小进行，排列在倒序第一位的节点即为根节点。1.4均衡参数二次维护当激光通信网络新节点加入时，原有的节点均衡拓扑分布结构受到破坏，需要二次维护路由树均衡参数，维护流程为:(1)选择新节点分布位置。由路由树根节点g生成新节点l的分布位置，如图2所示，白色圆圈表示备用节点位置，黑色圆圈为原有节点。新节点根据备用节点资源信息在加入位置中均匀分布资源，通过ak－arydeBruijn序列［11］，一种能够确定长度的数列组合，选择最佳的备用节点位置。图2新节点加入位置选择(2)选择新节点进入路径。新节点l均匀分布其资源，用x1x2…xm表示，m是原有树叶节点接收到资源的序列。m－ht段节点资源具有高于1%的新节点资源接收量，存在由普通节点变为资源饱和节点或预分裂节点的概率，一旦概率达到100%，新节点l的分布位置与ak－arydeBruijn序列的分析结果将不同。因此，新节点进入路径应绕过具有其分布资源x1x2…xm的树叶节点，0nt是最佳路径划分区间，但凡资源信息前缀为0nt的树叶节点，都可作为节点进入的停留点，新节点l以最长路径进入激光通信网络节点均衡拓扑分布结构。(3)如果新节点l本身便是资源饱和节点或预分裂节点，其进入到节点均衡拓扑分布结构后直接进行分裂，按照前两步维护，均衡参数有可能大于1，维护成果失败率高。这个时候，二次维护应从根节点开始为均衡参数选择已经进行过分裂的树叶节点且存在?
【作者单位】：三亚学院;
【基金】：海南省教育厅科研项目(Hnky2015-55) 三亚市院地科技合作项目(2015YD11)
【分类号】：TN929.1

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