一种智慧协同网络多参数的多路径路由算法

doi:10.3969/j.issn.0372-2112.2015.10.001

电子学报 ›› 2015, Vol. 43 ›› Issue (10): 1881-1887.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2015.10.001

• 学术论文 • 下一篇

一种智慧协同网络多参数的多路径路由算法

苗春浇, 苏伟, 张宏科, 周华春

北京交通大学电子信息工程学院, 北京 100044

收稿日期:2015-03-03 修回日期:2015-07-06 出版日期:2015-10-25 发布日期:2015-10-25
作者简介:苗春浇 女,1986年10月出生于天津,现为北京交通大学在读博士生,主要从事新一代信息网络安全理论与技术的研究工作.E-mail:09111042@bjtu.edu.cn苏伟男,1978年出生于河北省景县,博士,北京交通大学副教授,主要研究方向为新一代信息网络关键理论与技术,主要或参与多项国家自然科学基金、863、973项目.E-mail:wsu@bjtu.edu.cn张宏科男,1957年9月出生于山西省大同,北京交通大学教授,博士生导师,主要研究方向为下一代信息网络关键理论与技术.作为首席科学家主持国家973项目"智慧协同网络理论基础研究"的研究工作.E-mail:hkzhang@bjtu.edu.cn.周华春男,1965年8月生于安徽,博士,教授,北京交通大学电子信息工程学院副院长,主要研究方向为移动互联网、网络与信息安全等,主持国家科技重大专项等多项科研项目.E-mail:hchzhou@bjtu.edu.cn
基金资助:
国家973重点基础研究发展规划(No.2013CB329100);中央高校基本科研业务费专项项目(No.2003JBM004)

A Multi-Parameter Multipath Routing Algorithm of Smart and Cooperative Networks

MIAO Chun-jiao, SU Wei, ZHANG Hong-ke, ZHOU Hua-chun

School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China

Received:2015-03-03 Revised:2015-07-06 Online:2015-10-25 Published:2015-10-25

摘要/Abstract

摘要：

多路径路由技术采用多条路径同时传输,作为优化资源配置和负载均衡的重要技术,在路由可靠性、QoS路由、传输效率等多方面比单路径传输具有优势.现有互联网网络资源配置和路由机制相对静态和僵化,导致多路径技术的发展存在发展的局限性.现有多路径技术考虑在路由层面不利于多路径路由选择和计算,难以保证传输性能,降低网络传输效率.智慧协同网络能够动态感知网络需求,灵活适配网络资源,更好的支持路由可扩展性.本文在智慧协同网络架构下提出了一种智慧协同网络多参数的多路径路由算法.该算法制定了智慧协同网络多参数的多路径路由协议,对网络性能参数CPU占用率、往返时延(RTT)、带宽进行加权计算得到路径权重值,根据权重值进行流量分配.采用图论理论对网络流量分配及模型进行了分析.并在Mini-Net平台上进行了开发和实验,结果表明,该算法能够优化网络配置,减小往返时延,提高网络吞吐量,从而提高网络性能,实现负载均衡.

关键词: 智慧协同网络, 多路径, 多参数, 路由协议, 流量分配

Abstract:

As an important technology to optimize the allocation of resources and load balancing, multipath routing has advantage of reliability in routing, QoS routing, transmission efficiency and other aspects than single path.The current Internet architecture and mechanisms have a low resource utilization, poor network security, poor scalability, and high-energy consumption, which is not conducive to the advancement of multipath.Meanwhile, the disadvantage of the current multipath techniques was the path selection and calculation.Multipath algorithm only chose the path considering the network performance and parameters limitedly, which may choose the congestion path.In this paper, we proposed a multi-parameter multipath routing protocol of smart and cooperative networks, and analyzed the flow distribution by the graph theory.We distributed the flow by the path weight, and the weight was determined by CPU utilization, RTT and bandwidth.We developed and experimented the algorithm on the Mini-Net, and the simulations revealed that the algorithm could achieve wisdom together the multipath data transmission function of the network, and ensure transmission performance of the chosen flow distribution.In addition, it was easy to implement, effective to save the network resources and optimized the network configuration, improved the efficiency of network transmission.

Key words: smart and cooperation network, multipath, multi-parameter, routing protocol, traffic assignment

中图分类号:

TP393

苗春浇, 苏伟, 张宏科, 周华春. 一种智慧协同网络多参数的多路径路由算法[J]. 电子学报, 2015, 43(10): 1881-1887.

MIAO Chun-jiao, SU Wei, ZHANG Hong-ke, ZHOU Hua-chun. A Multi-Parameter Multipath Routing Algorithm of Smart and Cooperative Networks[J]. Acta Electronica Sinica, 2015, 43(10): 1881-1887.

参考文献

[1] 中国互联网络信息中心.第33次中国互联网发展状况统计报告[OL].http://www.cnnic.net.cn,2014. China Internet Network Information Center.Thirty-third China Internet Development Statistics Report[OL].http://www.cnnic.net.cn,2014.(in Chinese)
[2] 郜帅,王洪超,王凯,等.智慧网络组件协同机制研究[J].电子学报,2013,41(7):1261-1267. Gao S,Wang H C,Wang K,et al.Research on Cooperation Mechanisms of Smart Network Components[J].Acta Electronica Sinica,2013,4(7):1261-1267.(in Chinese)
[3] 张宏科,罗洪斌.智慧协同网络体系基础研究[J].电子学报,2013,41(7):1249-1254. ZHANG Hong-ke,LUO Hong-bin.Fundamental Research on Theories of Smart and Cooperative Networks[J].Acta Electronica Sinica,2013,41(7):1249-1254.(in Chinese)
[4] 苏伟,陈佳,周华春,等.智慧协同网络中的服务机理研究[J].电子学报,2013,41(7):1255-1260. SU Wei,CHEN Jia,ZHOU Hua-chun,et al.Research on the Service Mechanisms in Smart and Cooperative Networks[J].Acta Electronica Sinica,2013,41(7):1255-1260.(in Chinese)
[5] H.Luo,Z.Chen,J.Cui,H.Zhang,M.Zukerman,and C.Qiao,CoLoR:An information-centric Internet architecture for innovation[J],submitted to IEEE Network Magazine.
[6] Cominetti R,Guzmán C.Network congestion control with Markovian multipath routing[J].Mathematical Programming,2014,147:231-251.DOI:10.1007/s10107-013-0719-z.
[7] ZHAO Z,SHU Y,ZHANG L,et al.Flow-Level Multipath Load Balancing in MPLS Network[J].IEICE Transactions on Communications,2015,E88-B(5).
[8] Sonkoly B,Nemeth F,Csikor L,et al.SDN based testbeds for evaluating and promoting multipath TCP[A].Communications (ICC),2014 IEEE International Conference on.IEEE[C],Hilton Sydney,2014.3044-3050.
[9] Named Data Networking [OL].http://www.named-data.net/.
[10] Zhou J,Tewari M,Zhu M,et al.WCMP:weighted cost multipathing for improved fairness in data centers[A].Proceedings of the Ninth European Conference on Computer Systems[C].ACM,2014:5.
[11] Tangmunarunkit H,Govindan R,Shenker S,et al.The impact of routing policy on internet paths[A].INFOCOM 2001.Twentieth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies[C].Proceedings.IEEE.IEEE,2001,2:736-742.
[12] Brose M A,Hauge M,Voldhaug J E,et al.Multi-Topology Routing[OL].2013,http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios/mtr/configuration/guide/12_2sr/mtr_12_sr_book/multi-top_rtng.pdf.
[13] Tarjan R.Depth-first search and linear graph algorithms[J].SIAM Journal on Computing,1972,1(2):146-160.
[14] Rossini G,Rossi D.Evaluating ccn multi-path interest forwarding strategies[J].Computer Communications,2013,36(7):771-778.
[15] Bondy J A,Murty U S R.Graph theory with applications[M].London:Macmillan,1976.

一种智慧协同网络多参数的多路径路由算法

A Multi-Parameter Multipath Routing Algorithm of Smart and Cooperative Networks

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	姜宏志, 赵闯, 胡德秀, 赵拥军, 赵勇胜, 刘智鑫. 基于时差多参的单脉冲信号实时配对分选[J]. 电子学报, 2021, 49(3): 566-572.
[2]	廖伟志, 夏小云, 贾小军. 基于蚁群算法的多路径覆盖测试数据生成[J]. 电子学报, 2020, 48(7): 1330-1342.
[3]	黄建洋, 兰巨龙, 胡宇翔, 马腾. 一种基于分段路由的多路径流传输机制[J]. 电子学报, 2018, 46(6): 1488-1495.
[4]	权伟, 崔恩放, 张宏科. 多源协作的传输控制机制[J]. 电子学报, 2018, 46(10): 2527-2533.
[5]	张万, 刘刚, 朱凯, 廖恒旭. 基于多参数配准模型的脑核磁影像分割算法[J]. 电子学报, 2017, 45(9): 2202-2209.
[6]	杨冬, 马剑, 张宏科. 智慧协同工业无线传感器网络[J]. 电子学报, 2017, 45(6): 1537-1544.
[7]	周彦伟, 杨波, 张文政. 新型的多路径匿名通信系统[J]. 电子学报, 2017, 45(5): 1234-1239.
[8]	杨洋, 杨家海, 秦董洪, 王于丁, 凌晓. DraLCD:一种新的数据中心流量工程方法[J]. 电子学报, 2017, 45(5): 1261-1267.
[9]	周万幸. 基于多参数延时决策的低重频雷达速度估计方法研究[J]. 电子学报, 2016, 44(6): 1279-1284.
[10]	张德干, 赵晨鹏, 李光, 明学超, 郑可. 一种基于前向感知因子的WSN能量均衡路由方法[J]. 电子学报, 2014, 42(1): 113-118.
[11]	刘畅, 宋飞, 鄢欢, 张思东. 基于自学习选路算法的多路径并行传输[J]. 电子学报, 2013, 41(7): 1290-1296.
[12]	刘杰民, 王兴伟. RTX_PW：一种基于路径权值的CMT重传策略[J]. 电子学报, 2013, 41(6): 1108-1113.
[13]	卓力, 张菁, 赵霙頔, 刘志兴. 一种面向无线视频传感器网络的多径QoS保障路由协议[J]. 电子学报, 2013, 41(6): 1122-1129.
[14]	黄琼;尹鹏飞;阳小龙;徐杰;隆克平. 一种基于仿生学的MANET拥塞节点自适应回避路由协议[J]. 电子学报, 2012, 40(4): 710-716.
[15]	薛淼;董平;张思东;张宏科. 一种基于端到端多路径的最优化流量控制算法[J]. 电子学报, 2012, 40(3): 564-570.