一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法技术

本发明专利技术涉及一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法，步骤如下：S1.获取网络的拓扑结构、节点的传输能力R(i)；S2.在通信网络中随机放置主机；根据主机和另一主机之间的通信需求，计算出主机到另一主机的数据传输路径经过节点i的次数C(i)，并结合C(i)推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数；S4.结合步骤S3得出的参数，通过模拟退火优化算法得出最优的主机位置。本发明专利技术在给定的拓扑结构、一致的节点传输能力和给定的主机的条件下,推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数,再通过模拟退火优化算法优化该参数，从而最终确定主机的位置，达到提高网络传输能力的目的，且提高后的网络传输能力近乎最好。

Host location selection method based on complex communication network

The invention relates to a step of host location selection method, complex communication based on network topology, node S1. is as follows: to obtain the network transmission capability of R (I); S2. in the communication network of randomly placed host; according to the communication requirements between the host and another host, calculate the host to another host data transmission after the path node i number C (I), and C (I) derived parameters with indirect measure data network transmission capacity; S4. binding parameters obtained by step S3, simulated annealing algorithm to obtain the optimal location. The host in the topology given consistent node transmission capacity and the given conditions, derived parameters have an indirect measure of network data transmission capability, and then through the simulated annealing optimization to optimize the parameters of the algorithm, and finally determine the location of the host, improve network transmission capacity, and improve the network transmission capacity after almost the best.

【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法
本专利技术涉及网络优化的
，尤其涉及到一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法。
技术介绍
在过去几十年间，以Internet为代表的信息技术的迅猛发展使人类社会大步迈入了网络时代。同时，人们已经处于一个充满各种各样复杂网络的世界中。实际网络的一个重要特征是网络结构是随着时间变化的，许多网络在总体上呈现出不断增大的趋势。现在Internet等大规模通信网络已经成为全球的关键性基础设施，并将继续产生更多、更新甚至是难以预计的技术、应用和服务。在通信网络的发展中，大量的数据在网络中进行传输，为了保证每个数据能够顺利到达目的节点，提高数据传输能力变得非常重要。我们认为网络能够保证主机产生的数据能够顺利到达目的主机的情况下，允许每个主机单位时间内产生的最大数据量越大，则网络的数据传输能力就越强。在基础的数据传输设施中，每个节点或者边只有有限的传输能力，其中网络中的主机(产生数据或接收数据的节点)通过给定的网络链接起来，主机和主机之间的数据传输通过他们之间的路由器来转发，当某个节点单位时间内接收到的数据量超过其转发数据的能力时，会导致网络出现丢包现象，对于每个节点传输能力都一样的网络，该网络对数据的传输能力通常由最繁忙的节点来决定。在给定的主机数目和网络拓扑结构中，如何在网络中选择适合的位置放置主机，从而减轻最繁忙的节点的负担，这是有利于网络传输能力的提升的。目前的科研成果表明，对于每个节点传输能力一样的网络，网络中负载分布越均匀越有利于网络传输能力的提升。针对网络传输能力的提升的方法有，改变节点的传输能力和选取适合的路由算法来实现，不过这种方法是在主机位置确定的情况下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在给定的拓扑结构、给定的主机和一致的节点传输能力的条件下能提高网络传输能力的基于复杂通信网络的主机位置选择方法。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：其包括以下步骤：S1.获取网络的拓扑结构、节点的传输能力R(i)；S2.在通信网络中随机放置主机；S3.根据主机和另一主机之间的通信需求，计算出主机到另一主机的数据传输路径经过节点i的次数C(i)，并结合C(i)推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数；在通信网络中，假设产生数据和需要数据的节点主要为主机节点，而路由节点只有转发和暂时存储数据的作用，下面将对用到的参数进行推导并详细说明：计算每个节点的使用频率：其中，Vhost为所有主机节点的集合，σuw(i)表示数据包从节点u发送给节点w是否经过节点i，如果路径经过节点i，则σuw(i)＝1，否则σuw(i)＝0；数据的传输路径根据实际的路由算法确定，本方案选取最短路径为数据的传输路径；基于C(i)计算节点的使用率U(i)：设每个节点单位时间需要发送的数据量为λ，接收数据的主机随机选取，基于平均场理论，节点i的待发送数据量为：其中，Nhost为网络中所有主机节点的数目，为主机节点与主机节点间的平均距离；如果节点i转发数据的能力R(i)大于等于该节点就不会发生阻塞而导致数据包发生丢失；为了让整个网络能够正常的进行通信，必须每个节点满足以上条件，所以有：令，若λ＞λc，网络间发生阻塞，导致网络中的数据出现丢包现象；若λ≤λc，网络不会发生阻塞，数据包能够顺利的达到目标主机；对于节点i，存在可得，通过推导，越大，λc越大，将作为间接衡量网络传输数据能力的参数。S4.结合步骤S3得出的参数，通过模拟退火优化算法得出最优的主机位置，具体步骤如下：随机的放置主机，设Sbest为最优解，S0为初始解，计算令并初始化模拟退火温度T，随着模拟退火算法的运行，温度T逐渐下降；重复不断的随机改变一个主机的位置，并重新计算如果Sn＞Sbest，则接受此次主机位置的改变，并更新Sbest；如果Sn≤Sbest，则按概率e-Δ/T接受此次主机位置的改变，并更新Sbest，其中Δ＝Sbest-Sn；如果主机位置在改变10000次后都没有更好的结果，那么就终止该过程，此时的主机位置得到确定。与现有技术相比，本方案原理和优点如下：在给定的拓扑结构、一致的节点传输能力和给定的主机的条件下,推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数,再通过模拟退火优化算法优化该参数，从而最终确定主机的位置，达到提高网络传输能力的目的，且提高后的网络传输能力近乎最好。附图说明图1为本专利技术一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明：参见附图1所示，本实施例所述的一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法，包括以下步骤：S1.获取网络的拓扑结构、节点的传输能力R(i)；S2.在通信网络中随机放置主机；S3.根据主机和另一主机之间的通信需求，计算出主机到另一主机的数据传输路径经过节点i的次数C(i)，并结合C(i)推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数，具体步骤如下：设产生数据和需要数据的节点主要为主机节点，路由节点只有转发和暂时存储数据的作用，C(i)的计算公式如下：其中，Vhost为所有主机节点的集合，σuw(i)表示数据包从节点u发送给节点w是否经过节点i，如果路径经过节点i，则σuw(i)＝1，否则σuw(i)＝0；数据的传输路径采用最短路径，基于C(i)计算节点的使用率U(i)：设每个节点单位时间需要发送的数据量为λ，接收数据的主机随机选取，基于平均场理论，节点i的待发送数据量为：其中，为节点与节点间的平均距离；在整个网络正常通信的情况下：令衡量网络传输能力指标λc若λ＞λc，网络间发生阻塞，导致网络中的数据出现丢包现象；若λ≤λc，网络不会发生阻塞，数据包能够顺利的达到目标主机；对于节点i，存在可得，通过推导，越大，λc越大，将作为间接衡量网络传输数据能力的参数；S4.结合步骤S3得出的参数，通过模拟退火优化算法得出最优的主机位置，具体如下：随机的放置主机，设Sbest为最优解，S0为初始解，计算令并初始化模拟退火温度T，随着模拟退火算法的运行，温度T逐渐下降；重复不断的随机改变一个主机的位置，并重新计算如果Sn＞Sbest，则接受此次主机位置的改变，并更新Sbest；如果Sn≤Sbest，则按概率e-Δ/T接受此次主机位置的改变，并更新Sbest，其中Δ＝Sbest-Sn；如果主机位置在改变10000次后都没有更好的结果，那么就终止该过程，此时的主机位置得到确定。本实施例在给定的拓扑结构、一致的节点传输能力和给定的主机的条件下,推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数,再通过模拟退火优化算法优化该参数，从而最终确定主机的位置，达到提高网络传输能力的目的，且提高后的网络传输能力近乎最好。以上所述之实施例子只为本专利技术之较佳实施例，并非以此限制本专利技术的实施范围，故凡依本专利技术之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.获取网络的拓扑结构、节点的传输能力R(i)；S2.在通信网络中随机放置主机；S3.根据主机和另一主机之间的通信需求，计算出主机到另一主机的数据传输路径经过节点i的次数C(i)，并结合C(i)推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数；S4.结合步骤S3得出的参数，通过模拟退火优化算法得出最优的主机位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.获取网络的拓扑结构、节点的传输能力R(i)；S2.在通信网络中随机放置主机；S3.根据主机和另一主机之间的通信需求，计算出主机到另一主机的数据传输路径经过节点i的次数C(i)，并结合C(i)推导出具有间接衡量网络传输数据能力的参数；S4.结合步骤S3得出的参数，通过模拟退火优化算法得出最优的主机位置。2.根据权利要求1所述的一种基于复杂通信网络的主机位置选择方法，其特征在于：所述步骤S3的具体步骤如下：设产生数据和需要数据的节点主要为主机节点，路由节点只有转发和暂时存储数据的作用，C(i)的计算公式如下：其中，Vhost为所有主机节点的集合，σuw(i)表示数据包从节点u发送给节点w是否经过节点i，如果路径经过节点i，则σuw(i)＝1，否则σuw(i)＝0；数据的传输路径采用最短路径，基于C(i)计算节点的使用率U(i)：设每个节点单位时间需要发送的数据量为λ，接收数据的主机随机选取，基于平均场理论，节点i的待发送数据量为：

【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉婧，曾俊文，郑子彬，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44