談計算機網絡服務質量優化方法

牡丹江大學 黑龍江牡丹江 157000

摘要：隨著社會科學技術的發展，計算機的形態與模式也在不斷的改進，完善。而且，人們現在越來越重視計算機的網絡服務質量，因為計算機的應用變得越來越廣泛，所以網絡服務質量的優化方法在研究領域中就顯得尤為重要。對于網絡服務質量的優化，需要各方面的提高，比如模式需要進一步的改善，實施也需要方便快捷。本研究主要對計算機的網絡服務質量進行研究，同時提出優化方法。

關鍵詞：網絡；服務質量；優化方法

前言

對于計算機網絡，人們都是十分熟悉的，然而人們也許對網絡服務質量不是特別了解，而且人們在網絡上一般都是查一下信息，玩一下游戲，所以對于網絡服務質量的信息需要更廣泛的普及。如果將網絡服務質量的知識了解到將會解決很多網絡上的許多問題，同時也會擴大人們的視野。

1.計算機網絡中的QoS的原理

QoS通過在傳輸層上進行有效運作，為計算機網絡服務提供有效的保障。同時，在該技術背景下的資源分配問題得到了越來越多研究人員的重視，工作人員更致力于解決資源供不應求的問題。[1]資源分配問題蘊含一系列QoS指標，資源分配的有效性決定網絡的利用率，分配的均衡程度決定網絡的公平性，而這些QoS指標統一構成了每個用戶和整個網絡社會的效用。然而由于不同用戶對它的要求各異，如有些用戶對延遲敏感，而有些用戶可以容忍一定范圍內的延遲，因此這類效用函數通常摻雜主觀因素。

2.計算機網絡服務質量中的優化

2.1集中式的優化方法

每個網絡節點通過分別求解最大化自己的拉格朗日函數來求得整體的對偶函數，然后通過梯度的方法最小化對偶函數。整個算法是在每個節點上并行實施的，這種方法無需任何顯示的信息交換。雖然網絡協議很多是啟發式的設計，但可以通過逆向工程發現協議對應的基本數學問題，然后通過改進模型元素系統的方法改進協議。而且還可以通過優化分解進行網絡層次的設計，[2]網絡的每層對應一個分解后的子問題，層次之間的接口即為優化迭代中需要進行的通信信息，通過尋找代價低、通信少的分解方法可以設計出比較合理的分層方式。將整個優化算法并行地在多個網絡節點上實施，每個節點只執行與該節點相關的優化子問題。然后通過相互傳遞子問題的解進一步得到原優化問題的最終方案，分布式算法以增加通信代價帶來了合作并行求解優化模型的優勢，提高了算法實施效率和安全性。

2.2確定參數與隨機參數的優化

在確定性模型中，網絡優化模型的參數是一個常數，但是在隨機優化模型中，參數可以是一個隨機變量。[3]目標和約束函數可能包含該隨機變量相關的數字特征或概率特征，對于具有突發性和隨機性的網絡而言，隨機優化模型更能捕捉諸如包到達速率和包處理速率等不確定因素。但這又無疑帶來了模型求解的復雜性，李雅普諾夫穩定性常被用來研究隨機網絡優化問題，得出某些性能指標的界。

2.3靜態與動態模式優化

系統狀態空間與轉移概率/強度.系統狀態是對當前系統狀態的描述。在確定性模型中，參數是固定的。如果所有有關網絡結構和動態特征都反映在這些參數上，并且所有參數都作為已知數據，那么總可以設計一種靜態調度或分配算法。其對應的實施方案也很簡單，只需按照這種算法執行，而不考慮網絡的即時狀態，這種優化算法是固定的，又稱為離線算法。它不隨時間轉移，因此不適用于動態隨機性顯著的網絡環境。在上文提到的隨機優化模型中，通常需要設計動態算法，因為需要根據當前得到的狀態信息如排隊長度，丟包率等進行調度決策。這些參數隨時間不斷變化，而并非在一開始就能準確地獲得。

3.網絡服務質量算法的優化

3.1優化中所要付出的代價

優化算法可以用大O表示法給出其計算復雜度，理論上界。在基于迭代方法的優化算法中，也用該方法表示迭代的收斂速度.在解決凸優化問題時采用的原-對偶內點法通常有比線性更快的收斂速度，例如，對于線性規劃，內點法的收斂速度為O（nL），其中L表示輸入數據的二進制編碼長度。為了實現優化算法，有時需要收集需要的參數信息，尤其在分布式優化算法中，每個節點都需要從其它節點獲取需要的信息，即其余子問題的解決。這時不可避免地產生了大量通信代價，有些信息可以從系統狀態中獲知，如前面所述的分解算法，用排隊延遲代替需要交換的對偶變量信息，評價通信代價可以用信息交互量表示。

3.2優化算法的性能

為了在有限時間內實施優化算法，通常采用近似的方法。固定模式的近似算法在實際中經常使用，因為它們便于設計，計算也簡便.最簡單的一類近似算法是貪心算法，它只關注于當前的局部優化，并期望其對全局目標帶來益處。為達到最小或最大權重和而進行子集選擇的NP問題的近似方法，雖然有些近似方案看起來沒有固定的章法，但它的設計往往和規約的步驟和規約后的問題相關，如由圖論規約的難問題近似算法也常常涉及圖論算法，在可以求得解析解的優化方案中，優化算法完美地達到了使網絡性能取得最優的目的，如在網絡路由協議中使用的最短路徑算法，在有限步驟之后精確地得到了最優方案。在難問題中，甚至不存在多項式時間內可以收斂到最優值的方案，這就需要尋找近似算法，以圖達到性能與效率的折中，需要說明的是，即使在存在多項式時間求解方案的情況下，也可能鑒于需要盡可能地縮短優化算法運行的時間或將算法分布式實施而采用性能和復雜度的折中方案。

4結語

計算機網絡服務質量已與人們的使用計算機有著密切的關系。每一臺計算機都是一個完美的藝術品，倘若人們可以很好的掌握計算機網絡服務的優化方法，可以為自己在使用時節約一定的時間。而且計算機生產商一定要改善網絡服務質量，為人們提供一定的便利條件，不斷進行補丁式的改進，讓網絡服務的質量盡可能的達到人們的滿意程度。

參考文獻：

[1]Zheng H-T，Peng C-Y.Collaboration and fairness in oppor-tunistic spectrum access//Proceedings of the 40th Annual IEEE International Conference on Communications（ICC'05）.Seoul，Korea，2005：3132-3136

[2]林闖、李寅、萬劍雄，計算機網絡服務質量優化方法研究綜述；計算機學報2005（2）：33-42

[3]Boyd S，Vandenberghe L.Convex Optimization.Cambridge，UK：Cambridge University Press，2004（45）：213-220