基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法、装置和存储介质

本文件涉及低轨卫星网络，尤其涉及一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法、装置和存储介质。

背景技术：

1、在6g时代来临之际，全球一体化网络将是未来发展的必然趋势，而卫星通信在这方面起着举足轻重的作用。

2、目前大多数低轨卫星网络的路由解决方案主要分为集中式路由、分布式路由、基于人工智能算法设计的路由方案。

3、然而，上述方法在确定路由策略时，收敛速度不快，增加了确定路径的时间，从而降低了确定路由策略的效率。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本申请旨在提出一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法、装置和存储介质，以解决收敛速度不快，确定路由策略低的问题。

2、第一方面，本说明书一个或多个实施例提供了一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法，包括：

3、前向蚂蚁从预设起点到达预设终点，形成路径；

4、所述前向蚂蚁到达所述终点后，后向蚂蚁沿所述路径传输；

5、针对所述路径上除所述起点和所述终点的每一个节点，所述后向蚂蚁确定途经路径的链路可靠性系数、传输开销比和负载评价因子；

6、所述后向蚂蚁根据所述链路可靠性系数、所述传输开销比和所述负载评价因子，确定所述途经路径的奖励值。

7、进一步地，在所述发送前向蚂蚁之后，在所述前向蚂蚁到达终点之前，所述方法还包括：

8、所述前向蚂蚁检测所述前向蚂蚁所在的当前节点的等待队列长度是否超过预设阈值；

9、在所述当前节点的等待队列长度超过预设阈值时，所述前向蚂蚁根据路径信息，向所述当前节点的上一节点发送临时蚂蚁。

10、进一步地，在发送所述临时蚂蚁之后，所述方法还包括：

11、所述临时蚂蚁到达所述上一节点后，确定途经路径的链路可靠性系数、传输开销比和负载评价因子；

12、所述临时蚂蚁根据所述链路可靠性系数、所述传输开销比和所述负载评价因子，确定所述途经路径的奖励值。

13、进一步地，所述前向蚂蚁从预设起点到达终点，包括：

14、在到达所述路径上的每一个节点后，所述前向蚂蚁生成一个随机值；

15、所述前向蚂蚁比对所述随机值和预设值；

16、在所述随机值大于所述预设值时，所述前向蚂蚁从当前节点的相邻节点中，随机选择一个作为前进目标；

17、在所述随机值不大于所述预设值时，所述前向蚂蚁根据所述当前节点存储的各所述途经路径的奖励值，从所述当前节点的相邻节点中，选择一个作为前进目标。

18、进一步地，所述后向蚂蚁确定途经路径的链路可靠性系数，包括：

19、采集所述途经路径的物理距离长度、所述途经路径对应的传输速度和延时时间；

20、根据所述物理距离长度、所述传输速度和所述延时时间，确定所述链路可靠性系数。

21、进一步地，所述后向蚂蚁确定途经路径的传输开销比，包括：

22、采集所述途经路径对应的预设时间内的数据包传输总量和预设时间内成功传输的数据包总量；

23、根据所述预设时间内的数据包传输总量和所述预设时间内成功传输的数据包总量，确定所述传输开销比。

24、进一步地，所述后向蚂蚁确定途经路径的负载评价因子，包括：

25、利用下述公式计算负载评价因子ζ(t)：

26、

27、其中，e、ω均为常数，t为所述途经路径对应传输时间，θ为预设阈值，ql用于表征所述途经路径对应的链路占用率。

28、进一步地，所述后向蚂蚁根据所述链路可靠性系数、所述传输开销比和所述负载评价因子，确定所述途经路径的奖励值，包括：

29、根据所述链路可靠性系数、所述传输开销比和所述负载评价因子，确定所述途经路径对应的反馈值；

30、根据所述反馈值，利用如下公式计算所述途经路径的奖励值qt(i,j)：

31、

32、其中，i和j分别对应两个相邻的节点，λ和γ均为常数，q′t(i,j)为qt(i,j)计算前的旧值，为所述后向蚂蚁在时间t通过执行动作at从当前节点i的状态si到相邻节点j的状态sj获得的反馈值，maxt(j)用于表征状态sj基于旧的q表对下一个状态的最大奖励值，执行动作at为后向蚂蚁从当前节点i移动到相邻节点j。

33、第二方面，本申请实施例提供了一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法装置，包括：第一蚂蚁控制模块和第二蚂蚁控制模块；

34、所述第一蚂蚁控制模块用于控制前向蚂蚁从预设起点到达预设终点，形成路径；

35、所述第二蚂蚁控制模块用于所述前向蚂蚁到达所述终点后，控制后向蚂蚁沿所述路径传输；针对所述路径上除所述起点和所述终点的每一个节点，控制所述后向蚂蚁确定途经路径的链路可靠性系数、传输开销比和负载评价因子；控制所述后向蚂蚁根据所述链路可靠性系数、所述传输开销比和所述负载评价因子，确定所述途经路径的奖励值。

36、第三方面，本申请实施例提供了一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现第一方面中任一项所述的方法。

37、与现有技术相比，本申请至少能实现以下技术效果：

38、本申请基于的链路可靠性系数、传输开销比和负载评价因子，将路径对信息传输效率的影响转为数据，从而使得路径对信息传输效率的影响以数值的形式加入到蚁群的信息素中，进而提高了收敛速度和确定路由策略的效率。

技术特征：

1.一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在发送所述临时蚂蚁之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后向蚂蚁确定途经路径的链路可靠性系数，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后向蚂蚁确定途经路径的传输开销比，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后向蚂蚁确定途经路径的负载评价因子，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

9.一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法装置，其特征在于，包括：第一蚂蚁控制模块和第二蚂蚁控制模块；

10.一种存储介质，其特征在于，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结
本说明书实施例提供了一种基于蚁群的低轨卫星网络路由优化方法、装置和存储介质，方法包括：前向蚂蚁从预设起点到达预设终点，形成路径；所述前向蚂蚁到达所述终点后，后向蚂蚁沿所述路径传输；针对所述路径上除所述起点和所述终点的每一个节点，所述后向蚂蚁确定途经路径的链路可靠性系数、传输开销比和负载评价因子；所述后向蚂蚁根据所述链路可靠性系数、所述传输开销比和所述负载评价因子，确定所述途经路径的奖励值。本申请提供的技术方案用以解决现有技术中收敛速度不快、确定路由策略效率低的问题。

技术研发人员：邓霞,林武城,郝苗苗
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14