一种基于快速重路由的域内节能路由算法

降低互联网的能耗成为亟待解决的一个科学问题,已有的路由节能方案存在会不同程度地降低网络性能,如网络拥塞、路由振荡、路由可用性和流量分布不均匀等问题,以及需要网络的实时流量信息,从而导致算法复杂度较高的问题。设计一种基于快速重路由的绿色节能方案EEIPFRR,兼顾节能、网络性能和算法复杂度。实验结果表明,与DLF算法比较,EEIPFRR算法不仅可以降低网络能耗,并且具有较小的路径拉伸度、较低的算法复杂度和较小的最大链路利用率。     

基于代数连通度的域内节能路由算法

通过节能路由算法减少网络能耗是网络中需要解决的一个关键性的科学问题。如今已有的节能方案都是在已知流量矩阵的前提下研究网络节能,由于实时流量难以获取,使得这些方案都难以在实际中部署。因此,文中提出一种基于代数连通度的域内节能方案(Intra-domain Energy Efficient Routing Scheme Based on Algebraic Connectivity,EERSBAC)。EERSBAC不需要网络中的实时流量矩阵,仅依靠网络中的拓扑结构就可以实现节能。首先,提出链路关键度模型,利用链路关键度模型计算出网络中所有链路的重要程度;然后,提出代数连通度模型,利用代数连通度模型可以定量的衡量网络的连通性能。实验结果表明,EERSBAC不仅能够降低网络能耗,而且具有较小的路径拉伸度。     

基于网络熵的域内节能路由方案

减少网络能耗和建立绿色网络已经成为学术界和工业界研究的关键科学问题。已有的节能方案均在已知流量矩阵的前提下展开研究,但是获得实时流量数据并不容易。因此,文中研究了如何在未知流量矩阵的情况下降低网络能耗,提出了一种基于网络熵的域内节能路由方案(Intra-domain Energy Efficiency Routing Scheme Based on Network Entropy,EERSBNE),该方案通过关闭网络中的链路来实现节能的效果。首先提出了链路关键度模型和网络熵模型,然后根据链路关键度计算网络中所有链路的重要程度,最后根据链路的重要性和网络熵模型依次关闭网络中的链路。实验结果表明,该算法在降低网络能耗的同时不会引入较大的路径拉伸度。     

可充电无线传感网络能量均衡路由算法

针对可充电无线传感网络中的能量均衡路由问题,提出在稳定功率无线充电和监测数据收集网络场景下的多路径路由算法和机会路由算法,以实现网络的能量均衡。首先,通过电磁传播理论构建了无线传感节点的充电和接收功率关系模型;然后,考虑网络中无线传感节点的发送能耗和接收能耗,基于上述充电模型将网络能量均衡的路由问题转化为网络节点运行时间的最大最小化问题,通过线性规划得到的各链路流量用以指导路由中数据流量分配;最后,考虑一种更加现实的低功耗的场景,并提出了一种基于机会路由的能量均衡路由算法。实验结果表明,与最短路径路由（SPR）和期望周期最短路由（EDC）算法相比较,所提出的两种路由算法均能有效提高采集能量的利用率和工作周期内的网络生命周期。     

数据中心网络中相关感知流量整合算法

随着大数据、云计算不断融入人们的日常生活,作为支撑其发展的基础设施--数据中心网络的能耗也在急剧增长。为了解决这个问题,学术界提出了能量感知路由（Energy-Aware Routing,EAR）。EAR的主要思想是通过将流量需求聚集在网络链路的子集,并睡眠未使用的网络设备以节省能量。但是在流量低谷时期频繁地切换网络设备模式可能会导致网络振荡甚至网络性能下降。因此提出了一种相关感知流量整合（Correlation-Aware Traffic Consolidation,CATC）算法。提出了基于软件定义网络（Software Defined Network,SDN）的CATC模型,即在流量整合时考虑了流之间的相关性,并结合链路速率来实现更高的节能。在流量约束和链路容量约束下将CATC模型转换为一个最优流量分配问题,并提出CATC算法来求解。仿真结果显示,与现有的节能算法相比,CATC算法在仅仅增加极少网络延迟的同时可以为数据中心网络节省大约45%的能量。     

基于SDN的胖树数据中心网络多路径路由算法

现有的多数路由算法未综合考虑链路实时传输状态和流量特征。为此,基于软件定义网络集中控制和全网管控的思想,提出一种基于链路实时状态和流量特征的多路径路由算法。该算法将数据流分为大流和小流,大流吞吐量要求较高,根据路径权重值进行路由,而小流数较多,处理复杂性要求较低,选择可用剩余带宽最大的路径作为其路由路径。仿真实验结果表明,与等价多路径算法和软件定义混合路由机制相比,该算法能够提高胖树数据中心网络的平均链路利用率和网络吞吐量。     

无线传感器网络k-Anycast通信模型研究

针对无线传感器网络多基站多源路由问题,提出一种基于k-Anycast技术的路由协议,研究了多基站无线传感器网络中的最大生命期问题.首先根据数据能耗和数据流量守恒建立混合整型非线性规划模型,考虑到该教学模型为NP-hard问题,将其进一步转化为非线形规划模型,求解到达所有基站的链路,取最优k条链路为路由通路,根据链路生命...     

软件定义网络中基于网络切片和ILP模型的路由方案

针对软件定义网络(SDN)中数据层的路由优化问题,提出一种基于网络切片和 整数线性规划(ILP) 多约束优化的路由方案。首先,根据多租户业务的链路需求,基于Kruskal算法对数据层中的链路资源进行网络切片,尽可能形成相互隔离的租户子网络。然后,在考虑链路约束和租户业务的服务质量(QoS)约束下, 以最小化传输延迟为目标, 构建一个ILP整数线性规划(ILP)路由优化模型,并获得最佳的路由方案。仿真结果表明,所获得的路由方案具有较少的共享链路,有效降低了链路拥塞和传输延迟。     

基于关键网络状态的域内路由可用性研究

业界通常采用路由保护方案来提高域内路由可用性.然而已有的路由保护方案存在下面两个方面的问题:a)没有考虑网络中链路的失效概率,同等对待网络中所有的链路,事实上在互联网中,不同链路的失效概率是不同的,因此应该在路由保护方案中考虑链路的失效概率;b)将保护链路的数量作为设计目标,事实上方面某些链路出错的概率非常低,保护这些链路反而会增加开销,而另一方面某些链路出错的概率非常高,需要重点保护这些链路.因此应该将路由可用性作为路由保护方案的设计目标.针对上述两个问题,提出了一种基于关键网络状态的域内路由保护方案(RPBCNS),该算法首先通过链路失效概率计算出所有的关键网络状态,然后在每种关键网络状态下计算节点对之间相应的路径,保证节点对之间路径的多样性,从而使得尽可能多的节点对满足路由可用性需求.仿真实验将RPBCNS算法与主流算法ECMP、DC、path splicing分别在三个真实网络中进行对比,在网络可用性和节点对可用性满足率上RPBCNS的性能明显优于其他三种算法.仿真结果表明,RP-BCNS不仅具有较高的网络可用性,并且能够使得尽可能多的节点对满足路由可用性目标,更符合实时应用的实际需求.     

基于移动agent的能量平衡环形路由算法

由于无线传感器网络(WSNs)自身的特点,将移动agent(MA)用于WSNs可以解决诸多网络问题.提出一种基于MA的能量平衡环形路由算法(EBRRMA),网络首先建立节点到sink节点的最小跳数链路,形成环状跳数梯度,为MA提供路由和工作空间;然后MA在梯度环内以记录迁移路径方式和最小延时策略完成环内巡游,融合节点数据并找到环内能量最多的节点;最后MA通过此节点与sink节点通信链路将融合信息回传并且休眠和等待下一次工作.该算法引入MA技术来降低网络能耗和时延,利用梯度环中能量最多的节点提供MA所需能量以及数据回传路径,以达到网络能量平衡.仿真表明,此路由算法可以有效地平衡网络能量,延长网络寿命.与DD路由相比,该路由算法节能效果显著.     

基于人工免疫的工业认知无线网络路由机制

工业互联网（industrial Internet）已成为第四次工业革命的代表技术.根据工业网络数据传输服务的需求,以及针对工业无线网络拓扑相对稳定、流量规律变化等特点,提出了一种基于人工免疫系统（artificial immune system,简称AIS）的工业认知无线网络路由机制,包含基于链路质量的域内静态路由算法和基于多路径的域间动态路由算法,以实现工业网络的可靠路由.根据人工免疫系统特点,将工业网络的拓扑结构进行区域划分：提出了基于链路质量的域内静态路由算法,采用软硬件结合的方式监视网络链路,并根据移动窗口指数加权平均法计算链路丢包率;提出了基于多路径的域间动态路由算法,根据模式距离对节点的流量周期进行预测,防止节点因流量过大而导致丢包.基于OMNET++仿真平台进行仿真实验,结果表明,所提出的路由机制在应对突发流量时与组合定向地理路由算法相比,丢包率及网络开销分别降低1倍;应对链路失效的情况时与图路由算法相比丢包率降低4倍.     

基于节点多样性的域内路由保护算法

已有的路由保护方案都没有考虑网络中节点的重要程度,然而在实际网络中不同节点在网络中的重要程度是不相同的。针对该问题,提出一种基于节点多样性的域内路由保护算法（intra-domain routing protection algorithm based on node diversity,RPBND）。计算节点构造以目的为根的最短路径树（shortest path tree,SPT）,从而保证RPBND算法和目前互联网部署的路由算法的兼容性;在该最短路径树的基础上构造特定结构的有向无环图（directed acyclic graph,DAG）,从而最大化路由可用性。实验结果表明,RPBND极大地提高了路由可用性,降低了故障造成的网络中断时间,为ISP部署域内路由保护方案提供了充分的依据。     

基于关键节点的域内路由保护算法

随着互联网规模的膨胀,大量的实时应用部署在互联网上,这些实时应用对网络时延提出了更加严格的要求。然而,目前互联网部署的域内路由协议无法满足实时应用对网络时延的要求,因此提高域内路由可用性成为了一项亟待解决的关键性科学问题。学术界和工业界提出利用路由保护方案来提高路由可用性,从而减少由于网络故障造成的网络中断和报文丢失。已有的路由保护方案将网络中的节点同等对待,没有考虑节点在网络中的重要程度,然而实际情况并非如此。因此,提出了一种基于关键节点的域内路由保护算法(Intra-domain Routing Protection Algorithm Based on Critical Nodes,RPBCN)。首先,建立路由可用性模型,以定量衡量路由可用性;其次,建立节点关键度模型,以定量衡量网络中节点的重要程度;最后,基于路由可用性模型和节点关键度模型,提出基于关键节点的域内路由保护方案。实验结果表明,RPBCN在保证路由可用性的前提下极大地降低了算法的计算开销,从而为ISP解决路由可用性问题提供了一种全新的高效解决方案。     

On decentralized dynamic routing for congested traffic networks

The problem of routing traffic through single destination congested networks is considered, when the network has deterministic inputs and may contain looping paths. A decentralized dynamic routing strategy is proposed which assures that no traffic is directed around loops.     

云环境下利用用户到数据中心建模的高效节能路由算法

针对云计算用户、服务、供应商和数据中心的密度不断增长导致传输数据、网络流量和基础设施的大量能耗问题,提出针对云数据的高效节能路由算法。其目的是在用户和数据中心之间定位出最低能量消耗路线,同时确保用户需求。首先,对用户到数据中心的连通性进行建模,分析了网络拓扑结构;然后为了用户意图最简化和能量最小化,通过遍历节点最小数的基线最短路径算法进行评估,将用户任务通过最节能路径发送到数据中心,从而最小化能量损耗和服务响应时间(SRT)。实验的网络拓扑结构使用互联网服务提供商(ISP)的分支设计。实验结果表明提出的算法具有更短的路由路径长度和更低的路由能耗。此外,最短路径方法只有在成功发送或接收之后才能确定最节能的路由。     

基于节点偏序关系的路由可用性框架研究

为了维护路由可用性,需要采取一定的路由保护策略来防止网络故障可能对网络造成的影响。因此,提出了一种基于节点偏序关系的路由可用性框架,该框架首先利用节点之间的偏序关系构造有向无环图,然后根据构造的有向无环图为每个节点计算备份下一跳节点。在此框架基础上,根据节点之间的偏序关系提出了四种路由保护方法。实验结果表明,四种路由保护算法都拥有较高的故障保护率,能有效降低故障造成的网络中断,在真实拓扑中故障保护率可以到达89.76%,在模拟拓扑中故障保护率达到98.995%,几乎接近100%。     

A branch-and-cut algorithm for the partitioning-hub location-routing problem

We introduce the Partitioning-Hub-Location-Routing Problem (PHLRP), a hub location problem involving graph partitioning and routing features. The PHLRP consists of partitioning a given network into sub-networks, locating at least one hub in each sub-network and routing the traffic within the network at minimum cost. This problem finds applications in deployment of an Internet Routing Protocol called Intermediate System–Intermediate System (ISIS), and strategic planning of LTL ground freight distribution systems. We present an Integer Programming (IP) model for solving exactly the PHLRP and explore possible valid inequalities to strengthen it. Computational experiments prove the effectiveness of our model which is able to tackle instances of PHLRP containing up to 20 vertices.     

基于逐跳计算的分布式负载均衡算法

网络中流量的不断增长容易导致流量不均衡、网络拥塞,进而影响用户的体验。因特网服务提供商（ISP）通常采用优化开放最短路径优先（OSPF）权值（OPW）算法应对网络拥塞,然而该算法存在三个方面的问题：1）需要实际流量矩阵;2）容易导致网络震荡;3）OPW已经被证实为NP难题,并且需要采用集中式方法求解。针对OPW算法存在的问题,提出了一种基于逐跳计算的分布式负载均衡算法（DLBH）。首先,为所有节点设置虚拟流量;然后,根据虚拟流量计算所有链路的代价;最后,采用分布式算法计算最优路由。DLBH采用分布式方法解决网络拥塞问题,而OPW只能采用集中式方法解决网络拥塞问题,因此DLBH的扩展性优于OPW的扩展性。理论分析表明,DLBH的时间复杂度远远小于OPW的时间复杂度。实验结果表明,DLBH的最大链路利用率明显低于OPW算法的最大链路利用率,大幅降低了网络拥塞。