多粒度傳送網節(jié)能路由算法的設計與仿真實現

【摘要】：隨著全球能源的日益短缺和溫室效應的不斷加劇,國際社會對節(jié)能的要求已經深入到人們生活的各個領域。近年來,由于網絡技術不斷進步,各類應用需求迅速增長,網絡設備的規(guī)模和復雜度也在相應提高,同時網絡設備需要提供不問斷的服務,能量消耗過度的問題隨之產生,網絡的節(jié)能問題逐漸成為國內外關注的焦點。此外,光通信技術的日趨成熟促使當前主干網向多粒度傳送網方向發(fā)展,因此研究多粒度傳送網的節(jié)能問題是降低網絡能量消耗的一種有效途徑。 考慮到現有節(jié)能算法的局限性,本文設計了一種多粒度傳送網的節(jié)能路由算法。首先通過設計合理的節(jié)點結構和鏈路結構構建網絡模型,聯(lián)合考慮IP層和光傳送層的節(jié)能。其次基于網絡模型設計高效的輔助圖結構,一體化IP層和光傳送層的聯(lián)合路由。最后,根據不同的業(yè)務通信方式,分別設計單播和組播節(jié)能路由算法。對于單播節(jié)能路由算法,考慮到網絡業(yè)務量矩陣的不確定性,分別設計確定業(yè)務量矩陣和不確定業(yè)務量矩陣的節(jié)能路由算法,采用基于生物地理學的智能優(yōu)化算法實現確定業(yè)務量矩陣的節(jié)能路由,采用基于智能水流的雙群體差分進化算法實現不確定業(yè)務量矩陣的節(jié)能路由。對于組播節(jié)能路由算法,根據不同應用場景,分別設計一對多組播和多對多組播的節(jié)能路由算法,采用智能單粒子優(yōu)化算法實現一對多組播的節(jié)能路由,采用基于分布估計的啟發(fā)式算法實現多對多組播節(jié)能路由。 對所設計的節(jié)能路由算法進行了仿真實現,并基于不同規(guī)模的網絡拓撲對節(jié)能路由算法進行了性能評價。從分析結果得出本文設計的四種面向不同業(yè)務類型的節(jié)能路由算法均能夠在滿足服務質量需求的基礎上生成解,并且能夠有效地降低網絡能量消耗。 【關鍵詞】：多粒度 節(jié)能路由 輔助圖 單播 組播 優(yōu)化算法
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題背景和意義11-13
• 1.1.1 多粒度傳送網的提出11
• 1.1.2 多粒度傳送網面臨的節(jié)能問題11-12
• 1.1.3 節(jié)能路由算法研究現狀12-13
• 1.1.4 多粒度傳送網節(jié)能路由算法的提出13
• 1.2 課題主要研究內容13-14
• 1.3 課題來源14
• 1.4 論文組織結構14-15
• 第2章 相關理論基礎15-23
• 2.1 多粒度傳送網15-19
• 2.1.1 耗能器件15-17
• 2.1.2 關鍵技術17-19
• 2.2 智能優(yōu)化算法19-21
• 2.2.1 基于生物地理學的智能優(yōu)化算法19-20
• 2.2.2 基于智能水流的雙群體差分進化算法20
• 2.2.3 智能單粒子優(yōu)化算法20-21
• 2.3 啟發(fā)式算法21
• 2.4 本章小結21-23
• 第3章 多粒度傳送網節(jié)能路由算法設計23-59
• 3.1 網絡模型23-25
• 3.1.1 節(jié)點結構23-25
• 3.1.2 鏈路結構25
• 3.2 業(yè)務刻畫25-28
• 3.2.1 單播業(yè)務26-27
• 3.2.2 組播業(yè)務27-28
• 3.3 數學模型28-39
• 3.3.1 節(jié)點參數28-29
• 3.3.2 鏈路參數29-31
• 3.3.3 標識符定義31
• 3.3.4 業(yè)務請求參數31-34
• 3.3.5 用戶滿意度34-37
• 3.3.6 約束條件37-38
• 3.3.7 優(yōu)化目標38-39
• 3.4 輔助圖構建39-43
• 3.4.1 輔助圖結構39-42
• 3.4.2 輔助圖構建42-43
• 3.5 多粒度傳送網單播節(jié)能路由算法設計43-52
• 3.5.1 確定業(yè)務量矩陣的單播節(jié)能路由算法43-47
• 3.5.1.1 設計思想43-44
• 3.5.1.2 解的表達44
• 3.5.1.3 適宜度函數44-45
• 3.5.1.4 運算規(guī)則45-46
• 3.5.1.5 算法流程46-47
• 3.5.2 不確定業(yè)務量矩陣的單播節(jié)能路由算法47-52
• 3.5.2.1 設計思想47-48
• 3.5.2.2 解的表達48
• 3.5.2.3 適宜度函數48-49
• 3.5.2.4 運算規(guī)則49-50
• 3.5.2.5 算法流程50-52
• 3.6 多粒度傳送網組播節(jié)能路由算法設計52-58
• 3.6.1 一對多組播節(jié)能路由算法52-55
• 3.6.1.1 設計思想52
• 3.6.1.2 解的表達52
• 3.6.1.3 適宜度函數52-53
• 3.6.1.4 運算規(guī)則53
• 3.6.1.5 算法流程53-55
• 3.6.2 多對多組播節(jié)能路由算法55-58
• 3.6.2.1 設計思想55
• 3.6.2.2 解的表達55
• 3.6.2.3 概率模型55-57
• 3.6.2.4 算法流程57-58
• 3.7 本章小結58-59
• 第4章 多粒度傳送網節(jié)能路由算法仿真實現與性能評價59-93
• 4.1 多粒度傳送網節(jié)能路由算法的仿真實現59-65
• 4.1.1 確定業(yè)務量矩陣的單播節(jié)能路由算法的仿真實現61-62
• 4.1.2 不確定業(yè)務量矩陣的單播節(jié)能路由算法的仿真實現62-63
• 4.1.3 一對多組播節(jié)能路由算法的仿真實現63-64
• 4.1.4 多對多組播節(jié)能路由算法的仿真實現64-65
• 4.2 多粒度傳送網節(jié)能路由算法的性能評價65-91
• 4.2.1 拓撲用例65-66
• 4.2.2 確定業(yè)務量矩陣的單播節(jié)能路由算法的性能評價66-72
• 4.2.3 不確定業(yè)務量矩陣的單播節(jié)能路由算法的性能評價72-79
• 4.2.4 一對多組播節(jié)能路由算法的性能評價79-86
• 4.2.5 多對多組播節(jié)能路由算法的性能評價86-91
• 4.3 本章小結91-93
• 第5章 結束語93-95
• 參考文獻95-99
• 致謝99

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