多粒度传送网节能路由算法的设计与仿真实现

论文摘要

随着全球能源的日益短缺和温室效应的不断加剧,国际社会对节能的要求已经深入到人们生活的各个领域。近年来,由于网络技术不断进步,各类应用需求迅速增长,网络设备的规模和复杂度也在相应提高,同时网络设备需要提供不问断的服务,能量消耗过度的问题随之产生,网络的节能问题逐渐成为国内外关注的焦点。此外,光通信技术的日趋成熟促使当前主干网向多粒度传送网方向发展,因此研究多粒度传送网的节能问题是降低网络能量消耗的一种有效途径。考虑到现有节能算法的局限性,本文设计了一种多粒度传送网的节能路由算法。首先通过设计合理的节点结构和链路结构构建网络模型,联合考虑IP层和光传送层的节能。其次基于网络模型设计高效的辅助图结构,一体化IP层和光传送层的联合路由。最后,根据不同的业务通信方式,分别设计单播和组播节能路由算法。对于单播节能路由算法,考虑到网络业务量矩阵的不确定性,分别设计确定业务量矩阵和不确定业务量矩阵的节能路由算法,采用基于生物地理学的智能优化算法实现确定业务量矩阵的节能路由,采用基于智能水流的双群体差分进化算法实现不确定业务量矩阵的节能路由。对于组播节能路由算法,根据不同应用场景,分别设计一对多组播和多对多组播的节能路由算法,采用智能单粒子优化算法实现一对多组播的节能路由,采用基于分布估计的启发式算法实现多对多组播节能路由。对所设计的节能路由算法进行了仿真实现,并基于不同规模的网络拓扑对节能路由算法进行了性能评价。从分析结果得出本文设计的四种面向不同业务类型的节能路由算法均能够在满足服务质量需求的基础上生成解,并且能够有效地降低网络能量消耗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 多粒度传送网的提出
• 1.1.2 多粒度传送网面临的节能问题
• 1.1.3 节能路由算法研究现状
• 1.1.4 多粒度传送网节能路由算法的提出
• 1.2 课题主要研究内容
• 1.3 课题来源
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 多粒度传送网
• 2.1.1 耗能器件
• 2.1.2 关键技术
• 2.2 智能优化算法
• 2.2.1 基于生物地理学的智能优化算法
• 2.2.2 基于智能水流的双群体差分进化算法
• 2.2.3 智能单粒子优化算法
• 2.3 启发式算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 多粒度传送网节能路由算法设计
• 3.1 网络模型
• 3.1.1 节点结构
• 3.1.2 链路结构
• 3.2 业务刻画
• 3.2.1 单播业务
• 3.2.2 组播业务
• 3.3 数学模型
• 3.3.1 节点参数
• 3.3.2 链路参数
• 3.3.3 标识符定义
• 3.3.4 业务请求参数
• 3.3.5 用户满意度
• 3.3.6 约束条件
• 3.3.7 优化目标
• 3.4 辅助图构建
• 3.4.1 辅助图结构
• 3.4.2 辅助图构建
• 3.5 多粒度传送网单播节能路由算法设计
• 3.5.1 确定业务量矩阵的单播节能路由算法
• 3.5.1.1 设计思想
• 3.5.1.2 解的表达
• 3.5.1.3 适宜度函数
• 3.5.1.4 运算规则
• 3.5.1.5 算法流程
• 3.5.2 不确定业务量矩阵的单播节能路由算法
• 3.5.2.1 设计思想
• 3.5.2.2 解的表达
• 3.5.2.3 适宜度函数
• 3.5.2.4 运算规则
• 3.5.2.5 算法流程
• 3.6 多粒度传送网组播节能路由算法设计
• 3.6.1 一对多组播节能路由算法
• 3.6.1.1 设计思想
• 3.6.1.2 解的表达
• 3.6.1.3 适宜度函数
• 3.6.1.4 运算规则
• 3.6.1.5 算法流程
• 3.6.2 多对多组播节能路由算法
• 3.6.2.1 设计思想
• 3.6.2.2 解的表达
• 3.6.2.3 概率模型
• 3.6.2.4 算法流程
• 3.7 本章小结
• 第4章 多粒度传送网节能路由算法仿真实现与性能评价
• 4.1 多粒度传送网节能路由算法的仿真实现
• 4.1.1 确定业务量矩阵的单播节能路由算法的仿真实现
• 4.1.2 不确定业务量矩阵的单播节能路由算法的仿真实现
• 4.1.3 一对多组播节能路由算法的仿真实现
• 4.1.4 多对多组播节能路由算法的仿真实现
• 4.2 多粒度传送网节能路由算法的性能评价
• 4.2.1 拓扑用例
• 4.2.2 确定业务量矩阵的单播节能路由算法的性能评价
• 4.2.3 不确定业务量矩阵的单播节能路由算法的性能评价
• 4.2.4 一对多组播节能路由算法的性能评价
• 4.2.5 多对多组播节能路由算法的性能评价
• 4.3 本章小结
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 致谢