亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性多目標優(yōu)化設(shè)計

        2017-05-09 03:22:18毛奇
        電子設(shè)計工程 2017年1期
        關(guān)鍵詞:結(jié)點服務(wù)中心鏈路

        毛奇

        (南京機電職業(yè)技術(shù)學院 江蘇 南京210000)

        基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性多目標優(yōu)化設(shè)計

        毛奇

        (南京機電職業(yè)技術(shù)學院 江蘇 南京210000)

        隨著科學技術(shù)的不斷進步,計算機通信網(wǎng)絡(luò)隨之也迅速發(fā)展起來,因此對計算機通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性的要求也越來越高,行之有效的方法就是在確保計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的基礎(chǔ)上減少其鏈路成本費用,本章對遺傳算法進行了扼要介紹,對計算機通信網(wǎng)絡(luò)進行了基于遺傳算法的多目標優(yōu)化設(shè)計,并通過實例仿真說明了該方法的有效性,運用該算法大大降低了鏈路成本,提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。

        計算機通信網(wǎng)絡(luò);遺傳算法;多目標優(yōu)化;鏈路成本

        隨著計算機通信網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模隨之也變得越來越壯大,同時也伴隨著鏈路容量的不斷擴大,從而導致對于計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性要求也越來越高[1-5]。近幾年,我國對計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究也涌現(xiàn)出了不少新方法[6-8],取得了很大突破,但是針對實際計算機通信網(wǎng)絡(luò)其達到期望目標還有一段距離,特別的一旦計算機通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障,其將會產(chǎn)生很大的難易彌補的損失。目前國內(nèi)對基于智能算法的計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性多目標優(yōu)化的研究還很少,而大部分研究全都有針對性,即能夠轉(zhuǎn)化成為串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的簡單通信網(wǎng)絡(luò),同時傳統(tǒng)意義上的全是將網(wǎng)絡(luò)費用最小化當做約束條件而損失一定的可靠性,因此文中提出了一種新的方法,即運用遺傳算法實現(xiàn)計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性多目標優(yōu)化。

        1 建立計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性數(shù)學建模

        將網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)假定為加權(quán)無向圖G=(V,E),其中V和E分別表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的集合和通信鏈路邊集。|V|和|E|分別表示G的結(jié)點個數(shù)和邊數(shù),邊eij=(vi,vj)代表結(jié)點vi能夠直接到達vj的鏈路,如果eij= 0則代表鏈路不通。

        C表示通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間的鏈路成本矩陣,cij表示i、j兩結(jié)點間的鏈路成本鏈路,則成本矩陣為:

        R表示通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間的可靠度矩陣,rij表示i、j兩結(jié)點間的鏈路可靠度,則可靠度矩陣為:

        加權(quán)無向圖G內(nèi)的各個結(jié)點及鏈路全可以運用度量來代表其狀態(tài),其邊eij的狀態(tài)包含邊傳播時延:delay(eij),E→R+,邊費用cost(eij):E→R+以及邊可靠度rel(eij):E→R+3個度量。同時給出界定條件:結(jié)點間的通信量矩陣、鏈路容量的可能取值、通信費用函數(shù)以及鏈路和結(jié)點的可靠性概率。建立數(shù)學模型如下:

        約束條件:網(wǎng)絡(luò)的可靠性和適存性以及鏈路容量的可能取值范圍。

        式中,Z(G)、D(G)以及R(G)分別表示計算機通訊網(wǎng)絡(luò)的總費用、時延均值以及可靠性。Sat_cost(G)、Sat_delay(G)以及Sat_rel(G)表示各性能指標滿意度函數(shù),Gen_sat(G)則表示綜合滿意度函數(shù)。Wc、Wd以及Wr表示控制比重的權(quán)值系數(shù),可靠度約束常數(shù)α和β分別表示計算機通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)結(jié)點i與結(jié)點j間的鏈路數(shù)目及有能夠直接到結(jié)點的鏈路的結(jié)點數(shù)目。

        2 基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性多目標優(yōu)化設(shè)計

        2.1 遺傳算法

        遺傳算法[9-12]可分成5部分即選擇編碼方式、確定初始化種群、運算適應度函數(shù)、交叉變異運算以及選擇運算,其能夠不依靠實際問題自身而實現(xiàn)復雜系統(tǒng)的優(yōu)化求解問題,實現(xiàn)流程見圖1。

        2.2 遺傳算法優(yōu)化過程設(shè)計

        1)編碼方式選擇,選用二進制編碼方式對計算機通信網(wǎng)絡(luò)的個結(jié)點進行編碼。

        2)確定適應度函數(shù),為有效防止遺傳算法中的欺騙現(xiàn)象的發(fā)生,將種群中個體的成本值,按照數(shù)值的大小進行排列,成本數(shù)值最小的個體排序編碼設(shè)為1,成本數(shù)值最大的個體排序編碼設(shè)為Pop_size,則:

        其中,x表示個體在成本排列的位置,Pop_size為種群大小,1≤x≤Pop_size。

        3)選擇運算,針對適應度函數(shù)值是fk個體基因其選擇概率Pk為:

        圖1 遺傳算法實現(xiàn)流程圖

        4)交叉變異運算,交叉步驟:選用任意交叉結(jié)點方式在[1,N]范圍內(nèi)選定基因交叉位置,每一次僅可以一個結(jié)點位置使用交叉運算,一般狀況下交叉概率Pc∈(0.01,0.1)范圍。變異步驟:①確定變異基因x=[x1,x2,…,xk],②任意選擇整數(shù)k∈[1,n],μ∈[1,n],③產(chǎn)生后代 x′=[x1,x2,…,x′k,…,xk],此中 x′k為[x′k,xμk]范圍內(nèi)均勻分布的任意一個數(shù)值,若不能完成,則跳轉(zhuǎn)至②。一般狀況下變異概率Pk∈(0.001,0.01)。

        3 實例仿真及結(jié)果分析

        3.1 實例一

        計算機通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)點數(shù)目N=6,約束常數(shù)α和β均等于2,設(shè)定迭代次數(shù)100次,則計算機通信網(wǎng)絡(luò)的鏈路成本矩陣C0及可靠度矩陣R0分別是:

        依照遺傳算法的實現(xiàn)流程圖以及設(shè)計流程,完成對其的優(yōu)化求解。終止條件設(shè)定為迭代次數(shù)等于100時終止仿真。通過遺傳算法對計算機通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化求解[13-15]過程后,獲得其通信網(wǎng)絡(luò)鏈路成本的最小值是45,與此同時確保其可靠度獲得最大值等于0.875,其鏈路成本以及可靠度仿真曲線見圖2與圖3。

        圖2 計算機通信網(wǎng)絡(luò)鏈路成本仿真曲線

        圖3 計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠度仿真曲線

        3.2 實例二

        該實例中具有4個服務(wù)中心以及8個工作站,并且各中心至多連接3個工作站,依據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)得知,服務(wù)中心i與j間的鏈路費用很高,因此C1ij任意生成范圍是[100,300],服務(wù)中心i與工作站j間的鏈路費用相比較而言很低,因此C2ij任意生成范圍是[1,100],服務(wù)中心總通信量是50,w1ij與w2ij取值:

        服務(wù)中心、服務(wù)中心鏈路間以及工作站、服務(wù)中心和工作站鏈路間的可靠性分別是0.95、0.9以及0.9、0.85。設(shè)定參數(shù):種群規(guī)模及最大迭代次數(shù)分別是100、500,交叉及變異概率分別是0.3及0.7。

        優(yōu)化過程中的3種情況如下:

        1)如果相同程度的考慮權(quán)值系數(shù)Wc、Wd以及Wr,則Wc=Wd=Wr=1/3,優(yōu)化后通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖4,粗線代表主干網(wǎng)間的鏈路,細線代表服務(wù)中心和客戶端間的鏈路。

        圖4 Wc=Wd=Wr=1/3時通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

        2)如果在初始化及交叉變異過程中刪去不滿足可靠性約束的解,則可忽略可靠性,即相同程度的考慮權(quán)值系數(shù)Wc及Wd,Wc=Wd=0.5,Wr=0優(yōu)化后通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖5。

        圖5 Wc=Wd=0.5,Wr=0時通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

        3)若考慮費用多一點,則Wc=0.8,Wd=0.2,Wr=0,優(yōu)化后通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖6。

        圖6 Wc=0.8,Wd=0.2,Wr=0時通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

        綜合以上3中情況,優(yōu)化后的結(jié)果見表1。

        表1 優(yōu)化結(jié)果

        4 結(jié) 論

        通過實例一和實例二可得,基于遺傳算法的可靠性多目標優(yōu)化方法能夠很好的對計算機通信網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化求解,很大程度上提高了各項指標,能夠獲得很好的滿意最優(yōu)解。遺傳算法在保證計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠度的基礎(chǔ)上,能夠有效地降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間鏈路介質(zhì)的成本,具有很高的理論價值和應用價值。

        [1]郭永基.可靠性工程原理[M].北京:清華大學出版社,2002.

        [2]王少萍.可靠性工程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2000.

        [3]曹晉華,程侃.可靠性數(shù)學引論[M].北京:科學出版社,1986.

        [4]周廣濤.計算機輔助可靠性工程[M].北京:宇航出版社,1990.

        [5]李淑萍.計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的相關(guān)理論淺析[J].商品與質(zhì)量,2012:256.

        [6]王孔勛,Enslow Jr P H,潘啟敬.樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的新算法[J].通信學報,1990,11(6):3-9.

        [7]劉小娥.基于鏈路可靠性的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].武漢理工大學學報:信息與管理工程版,2002,24(3):18-24.

        [8]潘啟敬.樹型計算機網(wǎng)綜合優(yōu)化設(shè)計方法[J].通信學報,1993,14(1):3-9.

        [9]馬永杰,云文霞.遺傳算法研究進展[J].計算機應用研究,2012:1201-1203.

        [10]劉強,李積源.基于遺傳算法的通信網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計[J].海軍工程大學學報,2001,13(6):102-106.

        [11]葉劍,席裕庚,曲潤濤.基于遺傳算法的可靠性網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計[J].通信技術(shù),1999:15-18.

        [12]孫立山,郝燕玲.基于混合遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計[J1.計算機工程,2006,32(3):25-27.

        [13]盧宏煦,劉恒.計算機網(wǎng)絡(luò)可靠度優(yōu)化計算中遺傳算法的實踐分析[J].電腦知識與技術(shù),2012:93-94.

        [14]汪定偉,唐加福,黃敏.遺傳算法與工程設(shè)計[M].北京:科學出版社,2000.

        [15]張子木.基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)絡(luò)可靠性分析及優(yōu)化[D].北京:北京郵電大學,2009.

        Computer communication network reliability multi-objective optimal design based on genetic algorithm

        MAO Qi
        (Nanjing Institute of Mechatronic Technology,Nanjing 210000,China)

        With the progress of science and technology,computer communications network has developed rapidly,so the computer communication network reliability requirements have become more sophisticated and effective way is to ensure the reliability of computer communication network,reduce link costs,this chapter provides an overview of genetic algorithms,and using the method of multi-objective optimization design was carried out on the computer communication network,and through the example simulation illustrates the effectiveness of the method,using this algorithm greatly reduces the link cost,improve the network reliability.

        computercommunicationnetworks;geneticalgorithm;multi-objectiveoptimization;link cost

        TN915

        :A

        :1674-6236(2017)01-0075-03

        2016-04-13稿件編號:201604134

        國家自然科學基金(60475017)

        毛 奇(1985—),男,江蘇南京人,碩士,助教。研究方向:計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

        猜你喜歡
        結(jié)點服務(wù)中心鏈路
        家紡“全鏈路”升級
        隊旗在黨群服務(wù)中心飄揚
        少先隊活動(2021年5期)2021-12-02 02:43:09
        天空地一體化網(wǎng)絡(luò)多中繼鏈路自適應調(diào)度技術(shù)
        移動通信(2021年5期)2021-10-25 11:41:48
        我國已建成4000多個糧食產(chǎn)后服務(wù)中心
        上??匆姁壑驹刚叻?wù)中心
        Ladyzhenskaya流體力學方程組的確定模與確定結(jié)點個數(shù)估計
        曲阜行政服務(wù)中心打造為民服務(wù)“升級版”
        基于3G的VPDN技術(shù)在高速公路備份鏈路中的應用
        基于Raspberry PI為結(jié)點的天氣云測量網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)
        高速光纖鏈路通信HSSL的設(shè)計與實現(xiàn)
        亚洲免费毛片网| 啦啦啦www播放日本观看| 久久这里只精品国产免费10| 91热国内精品永久免费观看| 亚洲福利一区二区不卡| 久久777国产线看观看精品| 青楼妓女禁脔道具调教sm | 欧美大片aaaaa免费观看| 亚洲av无码成人精品区在线观看| 99成人无码精品视频| 男女啪啪动态视频在线观看| 粉嫩小泬无遮挡久久久久久| 在线观看午夜亚洲一区| 巨臀中文字幕一区二区| 在线久草视频免费播放| 日韩视频在线观看| 成人免费网站视频www| 国产亚洲美女精品久久久2020| 三级国产高清在线观看| 国产av无码专区亚洲avjulia| 中文乱码人妻系列一区二区| 白白青青视频在线免费观看| 国产一区二区三区av免费| 精品丰满人妻无套内射| 五月天婷婷综合网| 成年人视频在线播放麻豆| 18禁止进入1000部高潮网站| 精产国品一二三产区m553麻豆| 亚洲天堂av免费在线看| 国产一区二区三区免费av| 无码一区二区三区免费视频| 亚洲一区中文字幕在线电影网| 日本一区二区三区在线观看免费 | 国产太嫩了在线观看| 日韩精品无码久久一区二区三| av熟女一区二区久久| 亚洲蜜臀av一区二区三区| 亚洲日韩成人av无码网站| 久热爱精品视频在线观看久爱| 天堂一区二区三区精品| 极品少妇小泬50pthepon|