复杂网络传输容量的优化策略研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:lhaoyue
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20世纪末小世界模型和无标度网络模型的出现推动了复杂网络研究的发展。人们开始利用复杂网络的理论知识来理解研究实际网络的动态特性并解决实际网络出现的问题。网络拥塞是实际复杂网络中不可避免的一个重要问题。交通网络、通信网络等网络的拥塞能够降低网络的性能,严重时会导致网络崩溃,给人们的生活带来了巨大的不便和烦恼。所以进行关于如何发掘网络的潜在利用率,提高网络传输容量的研究是非常必要的。本文指出数据包容易在网络的中心节点累积,使中心节点拥塞,进而导致全网的拥塞。网络中的中心节点成为了制约网络传输容量的瓶颈。影响传输容量的三个方面:设计合理的路由算法、修改网络的底层拓扑结构以及节点链路资源的合理分配。本文所有研究的出发点都是使网络中节点和链路的流量负载更加均衡。假设网络中的资源是无限的而且分布均匀,基于前人的研究成果,本文主要在改进路由算法和修改网络拓扑结构这两个方面进行了研究和仿真实验,提出了更加有效的网络容量优化策略,并给出了大量的仿真实验结果验证了它们的高效性:(1)提出了一种通过删除边的方法来调整无标度网络拓扑结构的网络容量优化策略。在详细分析了HDF策略和HBF策略,认为基于度删除边可以让网络更快趋于均匀,但是介数能更准确反映节点的流量负载,基于介数删除边可以让网络中负载大的节点更及时得到缓解。所以提出了一种同时基于节点的度和介数删除边的优化策略。(2)提出了一种通过增加边的方法来调整无标度和随机网络拓扑结构的网络容量优化策略。详细的分析了LDF策略和HBF策略存在的问题,提出了两种改进策略。新提出的两种增加边策略不仅考虑中心节点的重要性而且考虑了两个节点最短路径上节点的理论上的负载情况。(3)路由算法方面。在有效路由策略的启发下,创新性的引入链路负载,考虑到网络节点和链路都可能发生拥塞,而且链路负载过大很大可能会导致其两端节点负载过大,进而拥塞。所以以网络中节点的介数和边的介数作为路由代价函数的衡量标准,提出了一种同时基于网络中节点和链路流量负载的更加高效的新路由优化策略。
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