基于遺傳算法的網絡通信緩存資源分配方法研究

林翠云

（廣西華僑學校，廣西 南寧 530007）

1 基于遺傳算法的網絡通信緩存資源分配方法設計

1.1 確定緩存資源分配網絡通信關鍵節點

為了提高網絡通信緩存資源在分配中的效率，降低資源損失，本文引進遺傳算法進行緩存資源分配網絡通信關鍵節點的確定。依據遺傳算法通過多次迭代完成頻譜無干擾信道的劃分，將該無干擾信道網絡劃分為個區域[1]，計算供用戶使用的無干擾信道離散度，設該離散度集合為F，則其表達式為

計算用戶總數和信道總需求量，并對其覆蓋點數量進行估計。其信道需求矩陣為

式中，m代表信道最小頻率間隔；n代表不產生干擾的額最小間隔。將分配信道矩陣設為m×n，則其存儲公式為

根據上述完成復用距離最小值和最小頻率間隔的計算，并將其分配給信道矩陣[3]。依據該矩陣完成其覆蓋點的提取，將覆蓋點作為網絡通信緩存資源分配關鍵節點，以此種方式，實現對節點的提取。

1.2 基于SpsceWire的資源分配算法設計

在完成緩存資源分配網絡通信關鍵節點的獲取后，引入SpsceWire算法實現對資源的合理分配，為了確保分配效果，針對其分配算法進行設計。將網絡當中出現阻塞問題頻率最高的位置作為路由節點[4]，并將其作為資源分配的突破口。在選擇阻塞行為發生概率最高點時，可針對各個節點的阻塞行為發生概率進行計算，其公式為

2 對比實驗

上文從三個方面完成了基于遺傳算法的網絡通信緩存資源分配方法設計研究，為了檢驗此方法可以在應用中起到優化網絡環境、提供終端用戶優質資源分配服務的作用，下面將采用搭建仿真操作平臺的方式，開展對比實驗。

選擇某技術研究單位作為此次實驗的場所，為了證明設計方法具有較強的適用性，可以實現在不同網絡環境下做到對資源的良好分配。在實驗前，選擇該科研機構內一個呈現開放狀態的Opnet平臺作為此次實驗的操作平臺。在此平臺中集成網絡標準化通信協議，預設一個網絡通信緩存資源交互與共享模塊。對實驗操作區域的布設可參照圖1。

圖1 網絡通信緩存資源共享空間結構

在圖1所示的網絡通信緩存資源共享空間中，Node表示源端生產的數據單元，相關數據在經過節點Q時，進行數據轉換，轉換后的數據在源端被整理成文件包的形式用于后續緩存傳輸。

在實驗中，由操作端實時記錄終端對于資源的需求時間（請求指令發送時間）、共享空間對于指令的反饋時間（資源開始分配的時間），對網絡通信緩存資源在完成分配后的單位時間傳輸量進行統計，將統計后的結果繪制成圖，如圖2所示。

圖2 網絡通信緩存資源單位時間傳輸量

從圖2所示的實驗結果中可以看出，在終端用戶發出請求信息之后，緩存資源共享空間能夠根據不同終端用戶的需求，進行緩存資源的分配。根據曲線的變化趨勢可以看出，資源在分配中的變化幅度相對穩定，由此可見，本文設計的基于遺傳算法的網絡通信緩存資源分配方法，可以在實際應用中起到對資源均衡分配的作用。

完成上述設計后，選擇基于Wireless HART的網絡通信緩存資源分配方法作為傳統方法，使用傳統方法和本文方法兩種方法對網絡通信緩存資源在分配過程中的阻塞率進行計算。統計前端緩存資源、需求資源、接收資源的字節量，按照式（6）對資源在分配過程中的阻塞率進行計算。

式中，Y為資源在分配過程中的阻塞率；n為分配節點總個數。

參照上述計算公式，對基于Wireless HART的網絡通信緩存資源分配方法，在分配資源時的阻塞量進行計算，將計算結果統計成表格，如表1所示。

表1 兩種方法在分配網絡通信緩存資源時的阻塞率

根據表1的內容可以看出，在進行相同鏈路的網絡資源分配傳輸時，本文方法能夠將節點對資源的阻塞率控制在一個相對較低的水平，而傳統方法無法落實此項工作。由此可以得出對比實驗的結論：相比基于Wireless HART的網絡通信緩存資源分配方法，本文設計的基于遺傳算法的網絡通信緩存資源分配方法，可以在實際應用中起到降低網絡通信緩存資源分配阻塞率的作用，以此種方式降低緩存資源在節點的丟失現象，提高分配過程中對資源的利用率。

3 結束語

本文從確定緩存資源分配網絡通信關鍵節點、設計網絡通信關鍵節點交互約束條件、基于SpsceWire的資源分配算法三個方面，對基于遺傳算法的網絡通信緩存資源分配方法展開設計研究。通過實踐操作證明，本文設計的方法可行，并且在實際應用中可以起到降低網絡通信緩存資源分配阻塞率的作用。在后續的研究中，將加大對此方法的設計投入，進一步優化方法，實現將此方法在市場內廣泛推廣的目標。■