IP網流量均衡及優(yōu)化算法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的“最短路徑優(yōu)先”IP路由算法不能對流量進行合理的分配，隨著Internet流量的增長，有可能在網絡的某一區(qū)域出現擁塞而同時在另一區(qū)域帶寬未能充分利用，從而造成資源浪費和用戶服務質量(QoS：QualityofService)的下降?，F有QoS路由算法可以在一定程度上彌補這一缺陷，但是大多數QoS路由算法不能從全局的角度出發(fā)優(yōu)化流量分配，因此很難衡量網絡資源在某個程度上得到合理利用。流量工程的引入正是針對這一問題?；诰W絡測量的結果

2、，流量工程根據某一優(yōu)化準則在全網分配用戶流量，從而實現資源效益的最大化。流量工程主要通過兩種方式實現，一種在網絡邊緣建立顯式路徑，繞過發(fā)生擁塞的區(qū)域，如MPLS協(xié)議。另一種是根據某一準則確定連接權值，再利用傳統(tǒng)的“最短路徑優(yōu)先”路由算法。后一種方法對現有網絡的硬件改動小，實現容易并且成本很低，近幾年來引起研究者和工程人員的注意。本文主要在這方面開展研究，主要工作如下。 1.流量優(yōu)化的一個常用準則是最小化最大連接利用率?，F有算法為

3、了避免多余流量實際上最小化最大連接利用率和總流量的加權和，不能保證最優(yōu)的連接利用率。本文把現有算法分為兩個步驟，首先在不限制總流量下最小化最大連接利用率，然后在限制最大連接利用率下最小化總流量，并推導出相應的權值配置方法。仿真結果顯示本文改進算法在適中的總流量下保證最小的最大連接利用率。以此為基礎，提出一種改進的“最短路徑優(yōu)先”路由算法，在動態(tài)需求下限制權值修改的數量。 2.現有研究普遍把流量工程問題建模為一個單目標的線性規(guī)劃問

4、題。實際中流量工程可能是多目標的并且目標函數不一定是線性，因此更實用的流量工程問題可能是多目標的非線性規(guī)劃問題，難以用常規(guī)方法求解。本文考慮遺傳算法的應用，設計一個遺傳算法求解兩個目標函數的流量工程問題，并針對大規(guī)模網絡求解收斂速度慢的特點提出一種改進的初始化方法，仿真結果驗證了算法的有效性。 3.IPTV被認為是未來IP網最重要的應用之一，其最大的特點是流量大，因此有必要單獨研究IPTV系統(tǒng)的流量均衡問題。本文通過服務器放置和

5、內容分發(fā)研究IPTV系統(tǒng)的流量均衡問題。首先考慮一般性網絡中的流量均衡問題，指出這是個非線性規(guī)劃問題，實現難度大。當IPTV系統(tǒng)只服務某一特定區(qū)域時網絡拓撲可看成是樹型結構。 本文進一步考察樹型網絡中的IPTV系統(tǒng)流量均衡問題。指出這時的流量均衡問題是個線性規(guī)劃問題，并給出實用的求解算法。 4.提出一種結合流量工程的QoS體系架構，該架構結合InterServ模型和DiffServ模型的優(yōu)點。在傳統(tǒng)IP網的基礎上，增加Q