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路由方法分析 - 無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)上的局部路由策略

2011年08月24日 10:16 現(xiàn)代電子技術(shù) 作者:趙 寒 用戶評(píng)論(0
2 路由方法分析

  考察scale-free網(wǎng)絡(luò)路由策略性能的最主要指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)容量,通常用網(wǎng)絡(luò)不擁塞時(shí)可以達(dá)到的最大信息包產(chǎn)生速率Rc(又稱臨界速率)來(lái)衡量。

  在任一信息包產(chǎn)生速率下,如果只是每次進(jìn)入部分節(jié)點(diǎn)的信息包隊(duì)列長(zhǎng)度超過(guò)了節(jié)點(diǎn)發(fā)送能力,使信息包堆積,導(dǎo)致了擁塞的發(fā)生(后文稱之為節(jié)點(diǎn)過(guò)飽和),那么只需把這部分業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到尚未飽和的節(jié)點(diǎn)中去,就可以緩解這種局部負(fù)載過(guò)重帶來(lái)的擁塞,并且可以進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)生速率。只有當(dāng)全部節(jié)點(diǎn)均達(dá)到了飽和,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生才是無(wú)可避免的。所以目的就是避免局部節(jié)點(diǎn)擁堵帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)擁塞,盡量提高網(wǎng)絡(luò)容量,最后全部節(jié)點(diǎn)可以同步地達(dá)到飽和狀態(tài)。

  設(shè)定節(jié)點(diǎn)發(fā)送能力等于其連接度,首先使度大節(jié)點(diǎn)有較大的偏好概率,以大業(yè)務(wù)流進(jìn)入速率把負(fù)載優(yōu)先分配給度大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),搜索目的地;當(dāng)度大節(jié)點(diǎn)的負(fù)載等于甚至超過(guò)發(fā)送能力(后文稱之為飽和)后,自適應(yīng)地調(diào)整其信息進(jìn)入速率,把業(yè)務(wù)向尚未飽和的度較小的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移,避免度大的節(jié)點(diǎn)過(guò)早進(jìn)入擁塞狀態(tài)。

  注意到在本策略定義的自適應(yīng)傳輸機(jī)制下,l(ki)的長(zhǎng)度從0開(kāi)始逐漸增長(zhǎng),當(dāng)l(ki)≤ki時(shí),每次發(fā)送完成后不會(huì)有信息包在節(jié)點(diǎn)內(nèi)滯留,所以節(jié)點(diǎn)處于未飽和平穩(wěn)狀態(tài);反之,若l(ki)>ki,信息包會(huì)不斷在節(jié)點(diǎn)堆積,節(jié)點(diǎn)就處在過(guò)飽和擁塞狀態(tài)。所以稱l(k)=k為節(jié)點(diǎn)未飽和與過(guò)飽和的相分界線。

  在自適應(yīng)策略下,選取任何非負(fù)的偏好因子上限amax都能得到相同的最大網(wǎng)絡(luò)容量Rc_max。這是因?yàn)樽赃m應(yīng)策略根據(jù)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載與發(fā)送能力的關(guān)系不斷變化偏好因子ai,進(jìn)而調(diào)整信息流的進(jìn)入速率,不斷向未飽和的節(jié)點(diǎn)分流信息包,從而使信息包不會(huì)在飽和節(jié)點(diǎn)處不斷積累增加,避免節(jié)點(diǎn)達(dá)到過(guò)飽和造成全局擁塞。未飽和節(jié)點(diǎn),由于隊(duì)列長(zhǎng)度一直滿足l(ki)≤ki,其偏好因子ai均會(huì)隨時(shí)間不斷增長(zhǎng),直至等于其上限amax,不會(huì)減小;達(dá)到相分界線的飽和節(jié)點(diǎn),其偏好因子不再保持等于上限amax,而是隨負(fù)載的變化波動(dòng)。在自適應(yīng)調(diào)整偏好因子的反饋?zhàn)饔孟拢柡凸?jié)點(diǎn)的信息包進(jìn)入速率將基本等于發(fā)送能力,即平均隊(duì)列長(zhǎng)度穩(wěn)定在相分界線l(ki)=ki上,由于相分界線斜率為1,參考式(1),得出飽和節(jié)點(diǎn)的偏好因子接近于0。同時(shí)考慮到,當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)都達(dá)到飽和,偏好因子ai均接近于0時(shí),網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最大容量。因此在任何偏好因子的界限amax下,網(wǎng)絡(luò)均有惟一相同的最大容量Rc_max。

  圖1反映的是不同發(fā)送速率下,節(jié)點(diǎn)平均隊(duì)列長(zhǎng)度的變化情況。圖中粗直線代表的就是相分界線。節(jié)點(diǎn)均未飽和時(shí),反映在圖中就是l(ki)未接觸相分界線,此時(shí)l(ki)服從式(1)。隨著R增加,部分節(jié)點(diǎn)接觸相分界線后開(kāi)始進(jìn)入飽和狀態(tài),l(ki)也開(kāi)始分為兩段。度較大的一部分飽和節(jié)點(diǎn)的平均隊(duì)列長(zhǎng)度與相分界線完全重合,平均隊(duì)列長(zhǎng)度變?yōu)閘(ki)=ki;另一部分節(jié)點(diǎn)未達(dá)到飽和狀態(tài),平均隊(duì)列長(zhǎng)度保持原來(lái)的斜率,即

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  隨著R的增加,l(ki)與相分界線重合部分增加。當(dāng)所有節(jié)點(diǎn)均達(dá)到飽和,即l(ki)與相分界線完全重合時(shí),所有節(jié)點(diǎn)的偏好因子的均值均達(dá)到0,網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最大容量,此時(shí)的R就是最大臨界發(fā)送速率Rc。

  

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( 發(fā)表人:葉子 )

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