計算機通信網絡中容量與流量分配的優化研究

趙會兵

【摘要】 改進計算機通信網絡中的流量與容量的分配問題，可以有效解決并降低計算機本身的運營費用。通過并行遺傳算法，可以對計算機網絡進行合理優化，除此之外，還可以將并行遺傳算法與傳統算法相比較，從而更清楚的了解到，哪種優化算法，可以更好的提高計算機網絡運營質量.

【關鍵詞】計算機通信網絡容量與流量優化方案

前言：并行遺傳算法可以減少網絡的運營費用，這種優化配比對合理規劃網絡資源方面有著重要的意義。本文主要對計算機通信網絡中容量與流量的分配進行合理化探究，并通過其對網絡的規劃設計、性能上的優化評估以及在實際中的應用價值都做了更為詳細的闡述。同時，計算機網絡的優化，也為我國計算機發展起到至關重要的作用。

一、計算機通信網絡優化發展史

在面對已知的的網絡拓撲對通訊需求的前提下，如何更好的規劃計算機網絡成為當代網絡發展的重點，如何對計算機的容量進行合理化分配以，及如何對路由進行合理化選擇等，這些問題也逐漸成為計算機優化方面的重點。由于計算機網絡本身具有復雜性的特點，因此，在傳統的優化網絡方面，我國還沒有更好的解決辦法。目前，隨著我國對網絡的大力發展，計算機網絡也逐漸被國內外學者所重視，在我國，一些科學家利用遺傳算法來解決我國計算機通信網絡中容量與流量的分配問題。通過對遺傳算法進行簡單的改進，從而在計算機網絡路由的選擇優化方面得了較好的效果[1]。

通過采用改進的遺傳算法來優化網絡已成為計算機網絡優化研究的重點，通過網絡上的鏈路容量與流量之間的分配優化，進行相關的計算機仿真實驗，其所產生的結果，對計算及通信網絡系統中具有至關重要的作用。不僅如此，通過計算機的仿真實驗，其結果表明，運用改進的遺傳算法可以使計算機通信網絡的容量與流量的配比達到最優，而且，在計算機運營的質量上也得以大幅度的提高。

二、計算機網絡中容量與流量分配問題的數學模型

對于計算機網絡中容量與流量的分配問題，主要將其定義為：在一定的網絡拓撲結構以及在節點的通信量控制條件的前提下，如何對網絡中的鏈路容量進行選擇，以保證通信的基本需求，進而做到計算機網絡運行成本最低。在這里我們為其建造一個數學模型，從而更加清晰的闡述在一定約束條件下所產生的復雜的非線性問題[2]。

鏈路的容量和流量的分配問題總的而言可以表現在：在一定的網絡拓撲結構下，選擇網絡中容量及各節點間的路由，以此來保證網絡的通信需求，從而降低運營成本.其數學模型主要為：

第一，通過對數學模型的構建，確定其網絡運營的總和。對網絡費用而言，其可以分為三個部分，即鏈路上的時延費用、網絡上的固定費用和網絡上的可變費用。第二，約束條件，（1）保證鏈路上的容量一定要大于通信的使用流量;（2）必須保證給鏈路l選擇出某一條鏈路容量。第三，對于候選路由只允許有兩種選擇，選中或選不中。通過這些條件來保證數學模型的合理設計，并對以后的計算機通信網絡中容量與流量的分配產生積極的影響[3]。

三、應用改進的并行遺傳算法解決計算機通信網絡中容量與流量的分配優化問題

計算機通信網絡中容量與流量的分配簡稱CFA，而CFA與路由選擇方面的優化問題不盡相同，前者主要表示每條鏈路上的容量指標，后者主要表示隨機產生的路由。兩者在保證優化問題的前提下，必須保證其鏈路上的容量要大于其流量值，即計算機通信網絡中容量與流量的分配優化的適應值應為1/2[4]。

四、計算機仿真結果及其分析

分組長度與網絡各項費用之間的關系密不可分，任何一項的改變，都將對另一方面產生巨大的影響，即分組長度的增加將直接導致各項費用的增長。其增長的主要原因在于，分組長度增加，代表著網絡負荷的不斷加重，從而在鏈路上要選擇相對較寬的容量[5]。因此，鏈路上費用的增加，將直接導致總體網絡運營費用的增加，除此之外，鏈路中數據流量的改變也可導致總體運營費用的增加。在ARPA網絡中，分組長度將受到平均時延的影響，且影響較大。當分組長度增加400比特時，將直接導致鏈路的容量增大，從而使平均時延受到抑制。在OCT網絡中，平均時延與分組長度之間的影響并不大，其主要原因在于，網絡的數據流量較為集中所導致的。不論是在哪種網絡中，網絡運營的固定費用都會在網絡總體的運營費用中占據較大的比重。分組長度的改變是影響整個運營費用的關鍵，而采用改進的遺傳算法，可以使網絡的延時費用減少一半以上，而總體的網絡運營費用將減少百分之五十左右。通過改進的遺傳算法對計算機網絡的容量與流量進行優化配比可以使網絡在性能上得到極大的提高[6]。

通過分組長度與網絡運營各項費用之間的關系，可以看出，分組長度的時延增加將直接導致網絡的總體費用、時延費用、固定費用的增加，而在費用增加的同時，網絡的平均時延卻在隨之下降。分組時延的網絡實時性降低時將意味著單位分組時延的降低。利用改進遺傳算法在對計算機通信網絡的容量與流量進行優化配比時，對鏈路而言，一定要選擇容量相對較小的鏈路，可以降低鏈路上的固定費用的方式，減少網絡整體的運營費用。而當增加單位分組的時延費用時，可以選擇容量較大的鏈路來進行使用，通過這種方法，可以降低不斷增長的總體網絡運營費用。

在ARPA網絡中，增加單位分組時延費用將導致其在總體運營費用中所占的比重增加，對于總體運營費用而言，主要的費用支出依然在鏈路的固定費用支出上，但其所占比重卻有所下降，而對可變費用而言，卻無明顯變化。

五、計算機網絡在現實中的應用

現如今，計算機網絡技術以相對普遍，對人們生活上的影響也逐漸顯現出來。計算機網絡的普及對我們生活提供了方便。

5.1在休閑娛樂方面

網絡資源越加豐富，人們生活空閑之余，網絡可以為之提供相應的休閑娛樂。不僅如此，網絡還可以為人們的生活增加樂趣，許多休閑娛樂都成為人們茶余飯后的消遣活動[7]。

5.2資料資源

網絡資源豐富，同時，也為人們在查閱資料方面提供了便利，運用計算機，很多資料都可以在線獲取，節省了大量的時間和精力。

5.3學習資源

當今的計算機網絡中，資料種類豐富，同時，也為人們提供了豐富的學習資源。對于一些相對繁復的問題，人們可以利用計算機網絡來查找答案。在網絡資源中更是以電子書為代表，這些免費的資源都可以通過網絡獲取，從而減少了人們在實體書中浪費金錢。

綜上所述，凡事具有兩面性，現如今，我們多數所看到的都是網絡技術的優點，但是，我們也必須注意到網絡所帶給我們的負面影響。現代網絡技術興起，越來越多的人將網絡作為茶余飯后的消遣方式，但是，在娛樂的同時，也一定要正確對待網絡技術。網絡作為人們的一種消遣方式，但同時，也讓不少網民為之沉迷，越來越多的青少年網癮成性甚至無法自拔。網絡是一把雙刃劍，它不但給人們帶來歡愉，同時，它也毒害了許多的青少年，由此可見網絡成癮已成為我國網絡重點打擊的問題。另一方面，網絡資源可以為人們疑難解惑，但是，網絡資源參差不齊，淫穢色情充斥其中，最終導致很多的青少年為此沉迷。網絡資源豐富的同時也為我們帶來了另一個重要的問題，即文章的抄襲，很多網站都成為抄襲資料的一種方便工具，甚至更有人將網絡視為唯一的資料竊取地，從而使得我國大量的文章、作品無法分出好壞，這一問題將對我國的文學發展起到一定的阻礙作用。總之，無論網絡為人們帶來多大的益處，網絡的負面影響卻是始終不能忽視的問題，消除網絡的負面影響，將為我國的網絡發展帶來積極的作用。

結論：本文主要通過對計算機通信網絡的容量與流量的優化配比進行探討，從而進一步表明，固定費用對計算機網絡的總體運營成本有著至關重要的作用。通過計算機仿真實驗可以看出，想要較大程度的提高網絡性能、降低網絡運營費用，就要合理的對計算機網絡的容量和流量進行分配，使其無論是在計算機通信網絡上，或是在資源建設方面都有著甚遠的影響。

參 考 文 獻[1]申健，許福永.基于禁忌搜索算法的計算機通信網絡中容量與流量分配問題的優化研究[J].蘭州大學學報，2003，10（03）：35-39[2]劉潤杰，申金媛，穆維新，通信網流量分配方法研究[A].中國通信學會青年工作委員會.第一屆中國高校通信類院系學術研討會論文集[C].中國通信學會青年工作委員會，2007：7[3]申健，佘世剛，王鍇，黃欹昌.基于粒子群優化算法的網絡CFA問題研究[J]計算機工程，2008，13（06）：179-181[4]管馳明，韓光法，湯君友，基于計算機通信網的城市交通流動態管理（TDM）技術分析[J].交通運輸系統工程與信息，2006，11（06）：26-32[5]劉鑫，許福永，米翠花.基于改進粒子群算法的網絡路由選擇和CFA的優化研究[J]計算機工程與設計，2008，13（14）：3577-3578[6]陳亮，認iData免費文獻論文下載絡中頻譜管理與流量調度關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2012[7]王保華，何世偉，宋瑞，申永生.綜合運輸體系下快捷貨運網絡流量分配優化模型及算法[J]鐵道學報，2009，13（02）：12-16[8]王強，夏尊銓.基于混沌免疫進化規劃的計算機通信網最優流量分配[J]海南師范學院學報（自然科學版），2003，01：10-16