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路由方法分析 - 無標度網(wǎng)絡上的局部路由策略

2011年08月24日 10:16 現(xiàn)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(wǎng)絡路由策略性能的最主要指標是網(wǎng)絡容量,通常用網(wǎng)絡不擁塞時可以達到的最大信息包產(chǎn)生速率Rc(又稱臨界速率)來衡量。

  在任一信息包產(chǎn)生速率下,如果只是每次進入部分節(jié)點的信息包隊列長度超過了節(jié)點發(fā)送能力,使信息包堆積,導致了擁塞的發(fā)生(后文稱之為節(jié)點過飽和),那么只需把這部分業(yè)務轉(zhuǎn)移到尚未飽和的節(jié)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(chǎn)生速率。只有當全部節(jié)點均達到了飽和,整個網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生才是無可避免的。所以目的就是避免局部節(jié)點擁堵帶來網(wǎng)絡擁塞,盡量提高網(wǎng)絡容量,最后全部節(jié)點可以同步地達到飽和狀態(tài)。

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

  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(fā)送完成后不會有信息包在節(jié)點內(nèi)滯留,所以節(jié)點處于未飽和平穩(wěn)狀態(tài);反之,若l(ki)>ki,信息包會不斷在節(jié)點堆積,節(jié)點就處在過飽和擁塞狀態(tài)。所以稱l(k)=k為節(jié)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(wǎng)絡容量Rc_max。這是因為自適應策略根據(jù)節(jié)點的負載與發(fā)送能力的關系不斷變化偏好因子ai,進而調(diào)整信息流的進入速率,不斷向未飽和的節(jié)點分流信息包,從而使信息包不會在飽和節(jié)點處不斷積累增加,避免節(jié)點達到過飽和造成全局擁塞。未飽和節(jié)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(jié)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(diào)整偏好因子的反饋作用下,飽和節(jié)點的信息包進入速率將基本等于發(fā)送能力,即平均隊列長度穩(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)點的偏好因子接近于0。同時考慮到,當所有節(jié)點都達到飽和,偏好因子ai均接近于0時,網(wǎng)絡達到最大容量。因此在任何偏好因子的界限amax下,網(wǎng)絡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(jié)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(jié)點接觸相分界線后開始進入飽和狀態(tài),l(ki)也開始分為兩段。度較大的一部分飽和節(jié)點的平均隊列長度與相分界線完全重合,平均隊列長度變?yōu)閘(ki)=ki;另一部分節(jié)點未達到飽和狀態(tài),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(jié)點均達到飽和,即l(ki)與相分界線完全重合時,所有節(jié)點的偏好因子的均值均達到0,網(wǎng)絡達到最大容量,此時的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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