關于計算機通信網絡中容量與流量分配的優化研究

施曉波

摘要：計算機網絡技術的廣泛應用，為世界人民帶來快捷便利，推動著各行各業發展的同時，還存在一些問題需要解決。因此該文針對計算機通信網絡中容量和流量分配優化問題進行深入研究，首先簡單了解計算機通信網絡在現實生活中的應用現狀，隨后深入分析計算機通信網絡中容量與流量分配問題的優化方法。通過該文的研究為關注該問題的人員提供參考，從而推動國家的計算機通信網絡的運行質量。

關鍵詞：計算機通信網絡；遺傳算法；電網分組

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）01-0046-02

現階段，雖然國家的計算機通信網絡技術得到了飛速的發展，但是通信網絡的網絡費用上還存在一些問題，想要讓計算機通信網絡技術得到真正的發展，就必須要在保證計算機網絡通信的同時，降低網絡費用。而網絡費用的降低就是對計算機網絡容量與流量分配問題的優化過程。因此深入研究計算機通信網絡中容量與流量分配的優化問題具有十分重要的現實意義。

1 計算機通信網絡在現實生活中的應用現狀

改革開放后，計算機網絡技術得到了飛速的發展，不斷地深入到國家人民的生產生活中去，而隨著時間的推移，人們對計算機網絡技術的依賴性逐漸提高。在快節奏的工作生活中，大部分人們都在尋求最適合自己的休閑放松方式，而互聯網中的娛樂資源就是現代社會中最主要的放松方式之一。其次，計算機網絡技術中的數據資源也是現階段最為常見的應用類型，利用大數據網絡中存儲的數據資源，能夠最大程度降低各方面成本，提高工作效率。最后，是互聯網中的學習資源，計算機通過網絡技術讓互聯網成為一個數據庫，推動教育領域得到了全面的擴展。目前網絡上大多教學網站都是利用多媒體技術和互聯網技術，進行傳播推廣，比如，微課技術、翻轉課堂等，豐富了教學資源的同時也開拓了學生的視野。

2 計算機通信網絡中容量與流量分配問題的優化方法

2.1 計算機通信網絡中容量與流量分配問題的數學模型

上文中提及計算機網絡技術已經深入到國家生產生活中的各個方面，人們對計算機通信網絡中容量與流量的要求也在不斷提高，因此在對整個通信網絡結構進行完善和發展的基礎上，還要對網絡的性能和效益進行全面的結合與分配。而想要對通信網絡性能和效益進行科學合理的分配處理，首先就要建立相應的計算機網絡技術中容量與流量分配問題的數學模型，在此基礎上才能夠進一步根據實際的網絡運行情況，選擇最合理的方案。建立數學模型時，先要了解計算機網絡容量和流量分配問題的實質，也就是在已知的計算機通信網絡拓撲結果和相應節點通信量的情況下，如何合理選擇計算及網絡中容量和不同節點之間通信路由，才能夠降低通信網絡運行成本，并達到降低通信網絡費用的目的，還要保證國家人民對通信的需求得到滿足。由此可知，計算機通信網絡中容量與流量是一種非線性問題，還是一個處于多約束條件下的非線性問題，在了解問題的實質后，再提出了相應的假設。本文做出了五種假設，具體如下：①在已知計算機通信網絡拓撲結構、網絡容量以及節點通信需求的情況，建立的數學模型。②不考慮計算機丟失數據包的情況，也就是假設計算機通信網絡節點處的緩沖器容量無限大。③在計算機通信網絡中的報文分組在基于指數形式分布的同時，也遵循泊松到達的規律。④建立數學模型時，忽略節點對報文的處理時延。⑤建立數學模型時，假設報文傳輸的等級屬于相等，并且屬于同一種服務。最終形成了下列數學模型：

此外還要對上述數學模型的約束條件進行分析，而上式中的Z代表著計算機通信網絡運行整體成本的優化，而D則是計算機通信網絡中各單位平均延時費用的成本系數，G則為固定費用的加權系數，V就是可變費用的加權系數。其中Qlk和Slk分別標志和第一調鏈路中線路的容量和一條鏈路型號在指標為k時的成本系數[1]。

2.2 計算機通信網絡應用改進的并行遺傳算法的優化過程

傳統的并行遺傳算法已經無法滿足現階段的計算機通信網絡中容量與流量的分配優化問題的需求，因此國家在原有遺傳算法的基礎上，進行了改進，能夠對路由中在前的基因進行精確的判斷。不止如此，在改進后還能夠從根本上對計算機通信網絡容量與流量進行有效分配，在全面保證分配效率的同時也提高計算機網絡性能。改進過后的遺傳算法優化求解的過程可以分為五個步驟，首先將算法中的參數和其他數據進行輸入；其次選擇三個染色體群并且編號；第三計算出適應值后，將每個染色體分別復制并且讓染色體進行基因變異；第四在變異后的染色體中選出最優化的染色體個體，反復降低交互頻率，如果該個體的適應值在反復十次后還沒有提高時，就要修改遺傳參數；最后就要對初始染色群體進行重新混合分配[2]。

2.3 計算機通信網絡中容量與流量優化分配模型仿真結果

1） 資源分配得到優化

通過上文中建立的數學模型和優化分配進行計算后，針對得出的結果進行全面具體地分析，首先在利用傳統改進過后的遺傳算法進行優化分配時，報文分組長度延長，帶動著平均分組延時和鏈路整體的利用率也得到了增加，進而將通信量從負荷重的鏈路中分配出去，分給負荷輕的鏈路，由此從根本上避免了瓶頸現象的出現，讓資源分配得到了全面的優化，達到了計算機通信網絡容量和流量優化分配模型計算的初級目標。

2） 提高網絡的性價比

雖然滿足了資源分配優化問題，但是隨著分組長度的增加，總體運行費用也進一步增加，計算機通信網絡的負荷也相對加重。因此就需要選擇容量較大的鏈路，但是就會增加鏈路本身所需費用，最終造成了可變費用增加。根據具體的遺傳算法進化所得出來的結果，能夠在增加鏈路容量的同時對平均時延的增加進行一定的抑制。因為在OCT網絡中，數據鏈路較為集中，讓平均時延和分組長度之間的關聯性減弱。不論是傳統的ARPA網絡，還是OCT網絡，鏈路費用都占總體費用的絕大部分，而分組長度對鏈路的費用有著直接的影響。因此，在計算機通信網絡容量和流量數學模型的基礎上，還要利用遺傳算法對該數學模型進行全面的優化，進而提高整體網絡的性價比。

3） 網絡費用的優化

最后是網絡費用問題，也是進行計算機通信網絡中容量與流量分配優化的根本目的，實際上網絡費用和延時費用等都會隨著分組費用的增加而增加。如果從網絡的實時性來說，單位分組延時可以被忽視，在這個條件之上，進行優化時，遺傳算法將會為計算機通信網絡選擇最小容量的鏈路，從而降低通信網絡的固定費用。然而在實際使用的過程中，延時費用會受到單位分組延時的影響，因此遺傳算法會為計算機網絡通信選擇容量較大的鏈路，從而讓整體費用降低。通過對ARPA網絡和OCT網絡分別展開探討發現，前者在增加單位分組延時費用時，總體網絡費用的比例將會提升到20%，此時固定費用仍然是主體的網絡費用。但是后者的可變費用就會隨著分組延時的增加而降低。

3 總結

綜上所述，想要在網絡建設發展的過程中，既滿足網絡通信需求，又讓網絡運行費用最低，就要保證計算機通信網絡容量與流量得到全面的優化。本文對原有改進的遺傳算法進行進一步的優化，讓計算機通信網絡需求得到滿足的同時，降低網絡的固定費用和可變費用，從而降低整體的網絡運行費用，達到提高國家通信網絡的性能指標的根本目的，讓國家的網絡資源得到合理的利用。

參考文獻：

[1] 蘆正勇. 計算機通信網絡中容量與流量分配的優化分析[J]. 信息系統工程， 2017（1）：33-33.

[2] 林靜， 盧會春. 計算機通信網絡中容量與流量分配的優化分析[J]. 電腦迷， 2017（12）：112-112.endprint