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路由方法分析 - 無標度網絡上的局部路由策略

2011年08月24日 10:16 現代電子技術 作者:趙 寒 用戶評論(0
2 路由方法分析

  考察scale-free網絡路由策略性能的最主要指標是網絡容量,通常用網絡不擁塞時可以達到的最大信息包產生速率Rc(又稱臨界速率)來衡量。

  在任一信息包產生速率下,如果只是每次進入部分節點的信息包隊列長度超過了節點發送能力,使信息包堆積,導致了擁塞的發生(后文稱之為節點過飽和),那么只需把這部分業務轉移到尚未飽和的節點中去,就可以緩解這種局部負載過重帶來的擁塞,并且可以進一步擴大產生速率。只有當全部節點均達到了飽和,整個網絡擁塞的發生才是無可避免的。所以目的就是避免局部節點擁堵帶來網絡擁塞,盡量提高網絡容量,最后全部節點可以同步地達到飽和狀態。

  設定節點發送能力等于其連接度,首先使度大節點有較大的偏好概率,以大業務流進入速率把負載優先分配給度大的節點進行存儲轉發,搜索目的地;當度大節點的負載等于甚至超過發送能力(后文稱之為飽和)后,自適應地調整其信息進入速率,把業務向尚未飽和的度較小的節點轉移,避免度大的節點過早進入擁塞狀態。

  注意到在本策略定義的自適應傳輸機制下,l(ki)的長度從0開始逐漸增長,當l(ki)≤ki時,每次發送完成后不會有信息包在節點內滯留,所以節點處于未飽和平穩狀態;反之,若l(ki)>ki,信息包會不斷在節點堆積,節點就處在過飽和擁塞狀態。所以稱l(k)=k為節點未飽和與過飽和的相分界線。

  在自適應策略下,選取任何非負的偏好因子上限amax都能得到相同的最大網絡容量Rc_max。這是因為自適應策略根據節點的負載與發送能力的關系不斷變化偏好因子ai,進而調整信息流的進入速率,不斷向未飽和的節點分流信息包,從而使信息包不會在飽和節點處不斷積累增加,避免節點達到過飽和造成全局擁塞。未飽和節點,由于隊列長度一直滿足l(ki)≤ki,其偏好因子ai均會隨時間不斷增長,直至等于其上限amax,不會減小;達到相分界線的飽和節點,其偏好因子不再保持等于上限amax,而是隨負載的變化波動。在自適應調整偏好因子的反饋作用下,飽和節點的信息包進入速率將基本等于發送能力,即平均隊列長度穩定在相分界線l(ki)=ki上,由于相分界線斜率為1,參考式(1),得出飽和節點的偏好因子接近于0。同時考慮到,當所有節點都達到飽和,偏好因子ai均接近于0時,網絡達到最大容量。因此在任何偏好因子的界限amax下,網絡均有惟一相同的最大容量Rc_max。

  圖1反映的是不同發送速率下,節點平均隊列長度的變化情況。圖中粗直線代表的就是相分界線。節點均未飽和時,反映在圖中就是l(ki)未接觸相分界線,此時l(ki)服從式(1)。隨著R增加,部分節點接觸相分界線后開始進入飽和狀態,l(ki)也開始分為兩段。度較大的一部分飽和節點的平均隊列長度與相分界線完全重合,平均隊列長度變為l(ki)=ki;另一部分節點未達到飽和狀態,平均隊列長度保持原來的斜率,即

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  隨著R的增加,l(ki)與相分界線重合部分增加。當所有節點均達到飽和,即l(ki)與相分界線完全重合時,所有節點的偏好因子的均值均達到0,網絡達到最大容量,此時的R就是最大臨界發送速率Rc。

  

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( 發表人:葉子 )

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