專利名稱：一種量化的多線程網絡智能選徑方法
技術領域：
本發明涉及一種量化的多線程網絡智能選徑方法。
背景技術：
據專利申請號為200810021101. 1的《一種求網絡最短路徑的商空間覆蓋模型及 其構建方法》中技術背景的提及和實際情況。對于交通網絡、電力網絡及信息傳輸網絡(如 互聯網)，現在的兩點間最短路徑搜索方法還是以Dijkstra算法為主。雖然，通過Dijkstra 算法已可獲得最短路徑，但對于線路復雜的網絡，其運算時間會以幾何級數遞增或占用巨 量內存。而通常線路復雜的網絡都是動態網絡，其處理時間又決定其跟蹤的精度，故現有的 網絡選經方法的精度都較差。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種處理時間較短、精度較高的量化 的多線程網絡智能選徑方法。為實現上述目的，本發明的技術方案為一種量化的多線程網絡智能選徑方法，其 包括以下步驟a.按照網絡的拓撲結構建立電子網絡拓撲結構圖，對結構圖各邊及各節點進行編 號，且每一節點均連接有一節點寄存器；b.定義結構圖上需尋徑的兩點，由其中一點輸入信號，信號沿網絡拓撲結構傳輸， 當經過某一邊或某些邊的信號最先到達某一節點時，該節點的節點寄存器記錄下該邊或該 些邊的編號；c.信號再根據網絡拓撲結構沿能傳輸方向向下一節點放射傳輸，直至另外一點獲 得信號；d.追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得兩點間的信號傳輸時間最短 的路徑。步驟b中，各邊末端連接有用于調節各邊信號傳輸時間的脈沖計數觸發器，脈沖 計數觸發器的觸發輸出端連接對應的節點寄存器；當信號到達邊末端的脈沖計數觸發器 時，脈沖計數觸發器開始計算信號的脈沖數，在脈沖數達到設定的觸發數時，脈沖計數觸發 器觸發，并向下一節點輸出信號，節點寄存器記錄對應邊的編號。通過調節對應的邊末端脈沖計數觸發器的脈沖觸發數或輸入信號的頻率，以調節 邊間信號的傳輸時間；通過在邊上串接可控開關元件，實現對邊的通斷進行控制。步驟b中，各邊上連接有一定數量的阻抗值相同的可控電器元件，每一個可控電 器元件通過開關元件與電源連接，邊末端連接單向電壓觸發單元；由其中一點輸入信號，信 號經過邊上的可控電器元件，到達邊末端的單向電壓觸發單元，單向電壓觸發單元經電荷 的積累，到達閥值，觸發器觸發；分別輸出信號到節點寄存器記錄邊的編號，及向相連的邊 繼續輸出信號。
步驟b中，各邊上連接有一阻抗值可變的可控電器元件，每一個可控電器元件通 過開關元件與電源連接，邊末端連接單向電壓觸發單元。通過設置可控電器元件的阻抗大小，調節邊的權值，或單向電壓觸發單元的觸發 閥值，調節觸發閥值電壓的集電時間，以調節邊間信號的傳輸時間。通過在邊上串接可控開關元件，實現對邊的通斷進行控制。各邊上串接有用于限制信號傳輸方向的限流元件，使得該網絡形成有向網絡。該起點具有多個或一個，該終點具有一個或多個；在有向網絡中，當起點具有多個，終點具有一個時，各節點寄存器記錄由每一個起 點到單終點之間各邊的編號，追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得每一起點 與單終點間的信號傳輸時間最短的路徑；當起點具有一個，終點具有多個時，各節點寄存器記錄由單起點到每一終點之間 各邊的編號，追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得單起點與每一終點間信號 傳輸時間各個最短的路徑。在獲得從起點0到終點E的最短路徑后，設最短路徑上從起點0到終點E所用的 時間量為c ；最短路徑上從起點0到其它節點D所用的時間量為d ；與最短路徑上其它節點 D相鄰且未被觸發的后備節點F，從其它節點D到后備節點F所用的時間量為X，根據X+d > c的范圍選擇后備節點F，并使最短路徑上各點的狀態回復到觸發前的狀態，對于X+d ^ c 的其它各點繼續尋徑過程；在x+b > 3選擇范圍內的節點則以X+b的時間量釋放信號，這樣 就獲得次短路徑，這就是第一條后備的最短路徑，重復以上步驟，就在有向網絡中獲得多條 后備路徑。在獲得從起點到終點的最短路徑后，設最短路徑終點的量為a ；最短路徑上其它 節點的量為b ；與這些最短路徑上的其它節點相鄰且未被觸發的后備節點，其與最短路徑 上的其他節點構成的邊對應的量為X，根據X-a+b > 0的范圍選擇節點，這樣使最短路徑上 各點的狀態回復到觸發前的狀態，其它路徑各點繼續尋徑過程；在選擇范圍內的節點則以 X+b的量釋放信號，這樣就獲得次短路徑，這就是第一條后備的最短路徑，重復以上步驟，就 在有向網絡中獲得多條后備路徑。先從起點到網絡拓撲結構圖中的各點獲得最短路徑及對應的量tl，再從終點到網 絡中的各點獲得最短路徑及對應的量t2，其中對應的量指由起點/終點到網絡拓撲結構 圖中各點所用的時間，各點的兩量tl、t2相加，最小總量的點集以及它們的拓撲連接，就構 成起點與終點間的最短路徑，次最小總量的點集以及它們和相鄰的最小總量的點的拓撲連 接，就構成起點與終點間的次短路徑。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果本發明的尋徑方法是以量為尺度，評測路徑，即邊的優劣，淘汰非最短路徑。由于 尋徑過程無實數運算，且尋徑方式以多線程同時進行，不需考察所有點的路徑，所以它比 Dijkstra尋徑方式更快。且量權比(在同一弧上的量與權值之比)可作為調節閥，(在量 的單位不變的情況下)對于特大網絡可以降低精度為代價提高處理速度，達到要求精度與 處理速度的動態平衡，從而適應各種不同的網絡。另外，單位量還可與其它網絡的不同考察 量置換，以獲得針對此網絡的最優解決方法。這比A*算法適應力更強、處理速度更快。
圖1為本發明的采用脈沖觸發方式的網絡結構示意圖；圖2為本發明的脈沖計數觸發器的結構示意圖；圖3為本發明的采用阻抗調節方式的網絡結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明進行詳細的描述。實施例1如圖1所示，一種量化的多線程網絡智能選徑方法，其包括以下步驟a.按照網絡的拓撲結構建立電子網絡拓撲結構圖，對結構圖各邊及各節點進行編 號，且每一節點均連接有一節點寄存器；所述邊為無傳輸方向限制的路徑，節點位于邊與邊 之間的交點處。b.定義結構圖上需尋徑的起點或終點，由起點輸入信號，信號沿網絡拓撲結構傳 輸，當經過某一邊或某些邊的信號最先到達某一節點時，該節點的節點寄存器記錄下該邊 或該些邊的編號。c.信號再根據網絡拓撲結構沿能傳輸方向向下一節點放射傳輸，直至終點獲得信號。d.追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得兩點間的信號傳輸時間最短 的路徑。各邊上還可以串接用于限制信號傳輸方向的限流元件，使邊形成弧，弧為具有傳 輸方向限制的路徑，使得該網絡形成有向網絡。該限流元件可為限流二極管。步驟b中，各邊末端連接有用于調節各邊信號傳輸時間的脈沖計數觸發器，如圖2 所示，脈沖計數觸發器的觸發輸出端連接對應的節點寄存器；當信號到達邊末端的脈沖計 數觸發器時，脈沖計數觸發器開始計算信號的脈沖數，在脈沖數達到設定的觸發數時，脈沖 計數觸發器觸發，并向下一節點輸出信號，節點寄存器記錄對應邊的編號。通過調節對應的邊末端脈沖計數觸發器的脈沖觸發數或輸入信號的頻率，以調節 邊間信號的傳輸時間；通過在邊上串接可控開關元件，實現對邊的通斷進行控制。對于弧或邊權值變動的動態網絡，可調節對應的弧或邊末端脈沖計數觸發器的脈 沖觸發數或輸入脈沖信號的頻率，以達到對此動態網絡的跟蹤。而對于網絡拓撲結構不定 的動態網絡，可在弧或邊上串接開關元件，如開關三極管，控制此弧或邊的通斷，從而實現 對此類網絡的跟蹤。其中，權值就是定義的邊上的值，為節點間的距離或走完節點間的路徑 所花的時間。如圖3所示，步驟b中，各邊上還可以為連接有一定數量的阻抗值相同的可控電器 元件，每一個可控電器元件通過開關元件與電源連接，邊末端連接單向電壓觸發單元；由其 中一點輸入信號，信號經過邊上的可控電器元件，到達邊末端的單向電壓觸發單元，單向電 壓觸發單元經電荷的積累，到達閥值，觸發器觸發；分別輸出信號到節點寄存器記錄邊的編 號，及向相連的邊繼續輸出信號。本實施例中，所述可控電器元件為可控PN結，開關元件為 開關PN結，單向電壓觸發單元為單向階躍二極管與可控硅連接所組成的單元或為施密特 觸發器。
步驟b中，各邊上連接有阻抗值可變的可控電器元件，每一個可控電器元件通過 開關元件與電源連接，邊末端連接單向電壓觸發單元。該可控電器元件為可控電位器。通過設置可控電器元件的阻抗大小，調節邊的權值，或單向電壓觸發單元的觸發 閥值，調節觸發閥值電壓的集電時間，以調節邊間信號的傳輸時間。通過在邊上串接可控開關元件，實現對邊的通斷進行控制。以其中一點釋放信號，信號立即經過弧或邊上的可控電器元件，沿可傳輸方向到 達弧或邊末端的單向電壓觸發單元，該可傳輸方向由可控開關電器元件控制。經電荷的積 累，電荷到達閥值，單向電壓觸發單元觸發；分別輸出信號到節點寄存器記錄弧或邊的編 號，及向相連的弧或邊繼續輸出與信號釋放點相同的信號。重復以上過程，直到另外一點獲 得信號。由于信號經過的節點都寄存了信號來源的路徑，所以追溯其經過節點寄存器記錄 的路徑就獲得最優路徑。對于弧或邊權值變動的動態網絡，可調節對應弧或邊上可控電器元件的總阻抗值 大小，或單向電壓觸發單元的觸發閥值，從而調節觸發閥值電壓的集電時間，達到對此動態 網絡的跟蹤。對于網絡拓撲結構不定的動態網絡，可通過控制可控開關元件，對弧的方向、 弧或邊的通斷進行控制，從而實現對此類網絡的跟蹤。該起點具有多個或一個，該終點具有一個或多個；在有向網絡中，當起點具有多個，終點具有一個時，各節點寄存器記錄由每一個起 點到單終點之間各邊的編號，追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得每一起點 與單終點間的信號傳輸時間最短的路徑；當起點具有一個，終點具有多個時，各節點寄存器記錄由單起點到每一終點之間 各邊的編號，追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得單起點與每一終點間信號 傳輸時間各個最短的路徑。實施例2本實施例在實施例1的基礎上，提出了該量化的多線程網絡智能選徑方法中進一 步的尋找后備路徑的方法。基于雙重Dijkstra算法的思想，在無向網絡中先從起點到網絡 拓撲結構圖中的各點獲得最短路徑及對應的量tl，再從終點到網絡中的各點獲得最短路徑 及對應的量t2，其中對應的量指由起點/終點到網絡拓撲結構圖中各點所用的時間，各點 的兩量tl、t2相加，最小總量的點集以及它們的拓撲連接，就構成起點與終點間的最短路 徑，次最小總量的點集以及它們和相鄰的最小總量的點的拓撲連接，就構成起點與終點間 的次短路徑。實施例3本實施例在實施例1的基礎上，進一步提出在有向網絡中尋找后備路徑的方法。 在帶權有向網絡中，尋找后備路徑。在獲得從起點0到終點E的最短路徑后，設最短路徑上 從起點0到終點E所用的時間量為c ；最短路徑上從起點0到其它節點D所用的時間量為 d ；與最短路徑上其它節點D相鄰且未被觸發的后備節點F，從其它節點D到后備節點F所 用的時間量為X，根據X+d > c的范圍選擇后備節點F，并使最短路徑上各點的狀態回復到 觸發前的狀態，對于X+d ^ c的其它各點繼續尋徑過程；在X+b > a選擇范圍內的節點則以 X+b的時間量釋放信號，這樣就獲得次短路徑，這就是第一條后備的最短路徑，重復以上步 驟，就在有向網絡中獲得多條后備路徑。
后備路徑可應用于高智能系統。由于在迅息萬變的現實中，各種外界條件的變化 均可能導致結果的差異，而數據的采樣又很可能存在片面性，以至所選的路徑并非現實中 真正的最優路徑。所以高智能系統還必須根據結果，擁有對后備路徑的甄選能力。在實踐 后，根據效果對所選路徑進行修正(自學習能力)，也即我們常說的“經驗”。這種系統可用于動力運行網絡(如交通網絡、醫用微創手術路線)、信息傳輸網絡 (如互聯網、類神經網絡)、壓力輸送網絡(如輸電、氣、液網絡)及虛擬網絡(如人工智能 等)。它們分別可以交通網絡的交點(岔路口、港口、車站)、信息網絡的節點(服務器、用 戶、路由器)、壓力輸送網絡的控制節點(配電變壓器、斷路開關、節流閥)為節點；以連通 相鄰兩節點的線路為弧(邊)，如交通網絡的道路、航線，信息網絡的信道，壓力輸送網絡的 管道、水道；而弧(邊)上的量則可以是交通網絡的里程、耗時、油耗、道路級別，信息網絡的 帶寬、負載、時延、干擾，壓力輸送網絡的壓強、流速、長度、輸送功率等。它能使各種網絡負 載均衡地工作及找出最優的解決方法。
權利要求
一種量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于包括以下步驟a.按照網絡的拓撲結構建立電子網絡拓撲結構圖，對結構圖各邊及各節點進行編號，且每一節點均連接有一節點寄存器；b.定義結構圖上需尋徑的起點與終點，由起點輸入信號，信號沿網絡拓撲結構傳輸，當經過某一邊或某些邊的信號最先到達并觸發某一節點時，該節點的節點寄存器記錄下該邊或該些邊的編號；c.信號再根據網絡拓撲結構沿能傳輸方向向下一節點放射傳輸，直至終點獲得信號；d.追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得兩點間的信號傳輸時間最短的路徑。
2.根據權利要求1所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于步驟b中，各 邊末端連接有用于調節各邊信號傳輸時間的脈沖計數觸發器，脈沖計數觸發器的觸發輸出 端連接對應的節點寄存器；當信號到達邊末端的脈沖計數觸發器時，脈沖計數觸發器開始計算信號的脈沖數，在 脈沖數達到設定的觸發數時，脈沖計數觸發器觸發，并向下一節點輸出信號，節點寄存器記 錄對應邊的編號。
3.根據權利要求2所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于通過調節對 應的邊末端脈沖計數觸發器的脈沖觸發數或輸入信號的頻率，以調節邊間信號的傳輸時 間。
4.根據權利要求3所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于通過在邊上 串接可控開關元件，實現對邊的通斷進行控制。
5.根據權利要求1所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于步驟b中，各 邊上連接有一定數量的阻抗值相同的可控電器元件，每一個可控電器元件通過開關元件與 電源連接，邊末端連接單向電壓觸發單元；由起點輸入信號，信號經過邊上的可控電器元件，到達邊末端的單向電壓觸發單元，經 電荷的積累，到達閥值，單向電壓觸發單元觸發；分別輸出信號到節點寄存器記錄邊的編 號，及向相連的邊繼續輸出信號。
6.根據權利要求1所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于步驟b中，各 邊上連接有阻抗值可變的可控電器元件，邊末端連接單向電壓觸發單元，通過設置可控電 器元件的阻抗大小或單向電壓觸發單元的觸發閥值，來調節觸發閥值電壓的集電時間，以 調節邊間信號的傳輸時間；通過在邊上串接可控開關元件，實現對邊的通斷進行控制。
7.根據權利要求1至6任一項所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于 各邊上串接有用于限制信號傳輸方向的限流元件，使得該網絡形成有向網絡。
8.根據權利要求7所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于該起點具有 多個或一個，該終點具有一個或多個；當起點具有多個，終點具有一個時，各節點寄存器記錄由每一個起點到單終點之間各 邊的編號，追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得每一起點與單終點間的信號 傳輸時間最短的路徑；當起點具有一個，終點具有多個時，各節點寄存器記錄由單起點到每一終點之間各邊 的編號，追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得單起點與每一終點間信號傳輸時間各個最短的路徑。
9.根據權利要求7所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于在獲得從起 點0到終點E的最短路徑后，設最短路徑上從起點0到終點E所用的時間量為c ；最短路徑 上從起點0到其它節點D所用的時間量為d ；與最短路徑上其它節點D相鄰且未被觸發的 后備節點F，從其它節點D到后備節點F所用的時間量為X，根據X+d > c的范圍選擇后備 節點F，并使最短路徑上各點的狀態回復到觸發前的狀態，對于c的其它各點繼續尋 徑過程；在X+d > c選擇范圍內的節點則以X+d的時間量釋放信號，這樣就獲得次短路徑， 這就是第一條后備路徑，重復以上步驟，就在有向網絡中獲得多條后備路徑。
10.根據權利要求7所述的量化的多線程網絡智能選徑方法，其特征在于先從起點到 網絡拓撲結構圖中的各點獲得最短路徑及對應的量tl，再從終點到網絡中的各點獲得最短 路徑及對應的量t2，其中對應的量指由起點/終點到網絡拓撲結構圖中各點所用的時間， 各點的兩量tl、t2相加，最小總量的點集以及它們的拓撲連接，就構成起點與終點間的最 短路徑，次最小總量的點集以及它們和相鄰的最小總量的點的拓撲連接，就構成起點與終 點間的次短路徑。
全文摘要
本發明公開了一種量化的多線程網絡智能選徑方法，包括以下步驟a.按照網絡的拓撲結構建立電子網絡拓撲結構圖，對結構圖各邊及各節點進行編號，且每一節點均連接有一節點寄存器；b.定義結構圖上需尋徑的兩點，由其中一點輸入信號，信號沿網絡拓撲結構傳輸，當經過某一邊或某些邊的信號最先到達某一節點時，該節點的節點寄存器記錄下該邊或該些邊的編號；c.信號再根據網絡拓撲結構沿能傳輸方向向下一節點放射傳輸，直至另外一點獲得信號；d.追溯其經過節點寄存器記錄的邊的編號，從而獲得兩點間的信號傳輸時間最短的路徑。本發明的選徑處理時間較短、精度較高。
文檔編號H04L12/56GK101848139SQ20091016376
公開日2010年9月29日 申請日期2009年8月16日 優先權日2009年3月26日
發明者林定偉 申請人:林定偉