基于直覺模糊集的多約束網(wǎng)絡(luò)路由決策方法研究.pdf

1、在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、市場與服務(wù)的共同驅(qū)動(dòng)下，基于服務(wù)質(zhì)量的多約束網(wǎng)絡(luò)路由成為信息網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)問題。面對復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，已有的路由算法很難支持不確定性環(huán)境下的多約束路由，無法有效確保服務(wù)質(zhì)量（QoS）以及提高資源利用率。因此，基于不確定性理論，采用智能決策方法來解決路由選擇問題，為新一代信息網(wǎng)絡(luò)的路由研究開拓新思路。
　　 圍繞將不確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)下的多約束QoS路由問題轉(zhuǎn)化成為基于直覺模糊集（Vague集）的多屬性決策問題的研

2、究思路，主要開展了以下研究工作：基于模糊邏輯的路由算法的分析；QoS度量參數(shù)的模糊化方法；基于直覺模糊集的最短路徑數(shù)學(xué)模型；單一約束條件下的最短路徑算法；帶權(quán)重的復(fù)合約束條件下與獨(dú)立的多約束條件下的路由決策算法；基于多種幾何特性的相似度量與基于相似度量的多約束路由決策方法；路由決策方法的仿真實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用方案。
　　 針對QoS路由面臨的不確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息與多約束路由問題，在研究模糊蘊(yùn)涵算子的構(gòu)造與選擇的基礎(chǔ)上指出了現(xiàn)有的基于模糊邏

3、輯的路由方法中模糊集表示信息、算子選擇的不合理與選路規(guī)則庫的不完備性。采用比傳統(tǒng)模糊集合表示信息更合理的直覺模糊集合來表示不確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，給出了跳數(shù)、時(shí)延、帶寬、剩余能量等不同特性的QoS度量參數(shù)的模糊化處理方法。
　　 通過對模糊最短路徑問題的分析，給出了基于直覺模糊集的最短路徑的數(shù)學(xué)模型，包括數(shù)學(xué)描述、與QoS度量及路由決策相關(guān)的模糊運(yùn)算的定義。在此基礎(chǔ)上，給出了單約束下尋找最短路徑的SM-SPP算法及其改進(jìn)算法SM-S

4、PP+。計(jì)算可行路徑的模糊度量和，將可行路徑與理論上的最短路徑進(jìn)行相似度量計(jì)算，度量高的路徑就是實(shí)際的最短路徑。通過數(shù)值實(shí)例驗(yàn)證了算法的正確性。
　　 在研究了多屬性決策模型與多約束路由的對應(yīng)關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用可能度矩陣與記分函數(shù)兩類多屬性決策方法用于解決路由問題。其一，采用離散的Vague集合表示一個(gè)復(fù)合的加性約束，依據(jù)“最短”的原則設(shè)定屬性權(quán)重，生成可能度矩陣，最后利用排序公式得到路徑的優(yōu)劣次序。其二，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與業(yè)務(wù)流類

5、型選擇QoS度量，確定最優(yōu)路徑的選擇標(biāo)準(zhǔn)；定義相關(guān)的評(píng)價(jià)函數(shù)與記分函數(shù)；QoS度量采用7級(jí)模糊量化，每條路徑表示成一個(gè)Vague集合；比較每條路徑與選擇標(biāo)準(zhǔn)的合適度，最高的就是最優(yōu)路徑。通過實(shí)例驗(yàn)證了算法的正確性與可行性。
　　 在研究了Vague集幾何表示的基礎(chǔ)上，提出了一種基于面積和中心距離等多種幾何特性的Vague元素之間與集合之間的新的相似度量。數(shù)值分析表明，該相似度量與目前主流的相似度量相比較識(shí)別能力更高。提出“近優(yōu)遠(yuǎn)

6、劣”的選優(yōu)思想，定義了度量度的概念，選優(yōu)決策更加合理。提出了基于相似度量的多約束路由決策算法SM-MCR。該算法依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中不同的業(yè)務(wù)流，確定QoS度量與優(yōu)劣路徑的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；計(jì)算可行路徑與所確定的理論上最優(yōu)/最劣路徑的相似度量與度量度，度量度最高即為最優(yōu)路徑。通過數(shù)值驗(yàn)算并與其他相似度量相比較，驗(yàn)證了算法的正確性與可行性。
　　 在Matlab平臺(tái)上通過大量隨機(jī)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了SM-MCR算法的可行性與正確性。采用Java語言實(shí)現(xiàn)了路由