朱威威

摘要：隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，帶動計算機通信網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化進程離不開計算機信息技術(shù)的支持。計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計是提升計算機網(wǎng)絡性能的主要手段，為人們上網(wǎng)學習工作提供一定的保障。遺傳算法是生物遺傳法則中一種自然選擇最優(yōu)機制，是促進生物不斷進化的主要方法，遺傳算法不僅可以運用與生物遺傳法則中，還可以應用在計算機通信網(wǎng)的優(yōu)化設計工作中，本文就基于遺傳算法來研究探討設計計算機通信網(wǎng)優(yōu)化工作，希望可以為計算機通信網(wǎng)優(yōu)化工作貢獻自己的綿薄之力。

關(guān)鍵詞：遺傳算法；計算機；通信網(wǎng)絡；優(yōu)化設計

隨著社會的進步發(fā)展，經(jīng)濟的繁榮，為了更加便捷的辦公學習，為了更有效、可靠的傳遞信息、處理信息，孕育出計算機通信網(wǎng)。但是由于通信網(wǎng)的工作環(huán)境較為復雜，需要選擇最佳的通信網(wǎng)工作機制，因此，優(yōu)化計算機通信網(wǎng)成為通訊工程研究領(lǐng)域備受關(guān)注的研究課題。本文基于生物遺傳法則中的遺傳算法來研究計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計，在文中首先系統(tǒng)地介紹遺傳算法與計算機通信網(wǎng)兩大概念；其次，根據(jù)遺傳算法研究計算機通信網(wǎng)優(yōu)化的設計方案。

計算機網(wǎng)絡優(yōu)化的傳統(tǒng)方法大多是在經(jīng)驗累積的基礎(chǔ)上，人們通過一些簡單的計算方法完成的，計算簡單但是也存在明顯的缺點，遺傳算法是在當搜索范圍較大時，可以精準找到解決問題的方法，有較靈活解決問題的空間。

一、概述

在這一板塊，筆者簡要介紹遺傳算法與計算機通信網(wǎng)這兩個基本概念，其中重要介紹遺傳算法的特點和計算機通信網(wǎng)的主要任務。

（一）遺傳算法

1.含義。遺傳算法是1957年美國J.Holland教授首先提出的，是根據(jù)生物界適者生存，優(yōu)勝劣汰遺傳機制而演化而來的隨機化搜索方法。

2.特點。（1）可直接對結(jié)構(gòu)對象進行操作，無求導和函數(shù)連續(xù)性限定；（2）具有內(nèi)在的隱并行性和更好的全局尋優(yōu)能力；（3）采用概率化的尋優(yōu)方法，能自動獲取和指導優(yōu)化的搜索空間，自適應地調(diào)整搜索方向，不需要確定的規(guī)則；遺傳算法是現(xiàn)代有關(guān)智能計算中的關(guān)鍵技術(shù)，是計算機科學人工智能領(lǐng)域中用于解決最優(yōu)化的一種搜索啟發(fā)式算法，是進化算法中的一種，遺傳算法也可以應用于計算機通信優(yōu)化的探討。

（二）計算機通信網(wǎng)

1.含義。計算機通信網(wǎng)是指將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設備以及傳輸媒體互連起來，在通信軟件的支持下，實現(xiàn)計算機與計算機之間的信息傳輸與交換系統(tǒng)，通信網(wǎng)為計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換提供技術(shù)條件支持，計算機技術(shù)發(fā)展也促進通信技術(shù)的發(fā)展，豐富通信網(wǎng)絡的功能。

2.計算機通信網(wǎng)的任務。計算機通信網(wǎng)的任務主要有數(shù)據(jù)傳輸、提供資源共享、提高系統(tǒng)可靠性、采取分布式處理、實時管理控制分散的管理對象、節(jié)省各類軟件和硬件的開銷等多個任務，計算機通信網(wǎng)是信息現(xiàn)代化的主要標志。

（三）計算機通信網(wǎng)運用遺產(chǎn)算法的優(yōu)勢

遺傳算法可以有效的解決組合優(yōu)化和復雜函數(shù)的優(yōu)化問題，能夠推動計算機通信網(wǎng)的優(yōu)化設計，其優(yōu)勢主要有：

1.搜索選擇范圍廣。在進行優(yōu)化選擇時可以將全部優(yōu)化變量編碼作為搜索對象，擴大優(yōu)化選擇的范圍能夠更加利于問題的解決。

2.工作效率高。計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計過程是由一個解群向另一個解群搜索，其效率要高于其他搜索方式。

3.針對性強。遺傳算法在尋找優(yōu)化方法時不會利用除目標函數(shù)值外的數(shù)據(jù)信息，具有較強的針對性。

二、基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計

（一）計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計的要求

1.連通性。要保障在通信網(wǎng)中計算機之間的連通性，合理解決因為網(wǎng)絡設備有限或出現(xiàn)故障造成無法連通的情況，連通性是計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計的基本要求之一。

2.可靠性。主要指的是通信網(wǎng)的信道和設備不易出現(xiàn)故障，或有備用信道和設備進行迂回傳遞信息，保障通信網(wǎng)的通暢。

3.快速通信。計算機通信網(wǎng)采用分組交換，需要分組在交換機中排隊等待，造成傳輸時延，在計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計中盡量減少時延，保證快速通信。

4.高質(zhì)量。計算機通信網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸工作時出現(xiàn)誤碼率低、信噪比大。

5.靈活性強。計算機通信網(wǎng)需要逐步投資擴建，在擴建過程中不斷有新用戶加入通信網(wǎng)中，這就要求計算機通信網(wǎng)能夠有不斷擴容的靈活性。

6.經(jīng)濟適用性強。在計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計中要充分考慮經(jīng)濟因素，盡量做到經(jīng)濟適用，減少經(jīng)濟開支，實現(xiàn)利益最大化。

（二）計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計的主要步驟

按照遺傳算法對計算機通信網(wǎng)進行優(yōu)化設計，必須嚴格按照規(guī)定的步驟進行，避免出現(xiàn)算法錯誤，影響計算機通信網(wǎng)優(yōu)化進程，造成更大的經(jīng)濟損失。計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計的步驟主要分為確立編碼方案、適應度運算、選擇運算、交叉運算、變異運算等五個基本步驟，下面筆者進行具體分析著五個基本步驟：

1.確立編碼方案：經(jīng)過程序編碼后的序列稱為染色體，這些染色體隨機產(chǎn)生一組初始染色體，初始染色體又被稱為計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計方案中的初始群體。

2.適應度運算：初始群體數(shù)據(jù)在上一環(huán)節(jié)已經(jīng)產(chǎn)生，在這一環(huán)節(jié)中要進行適應度運算，形成組解，對于形成組解內(nèi)的各個染色體適應度進行求解。

3.選擇運算：將計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計實際所需要的染色體遺傳到下一代群體中，在遺傳完成后在進行概率運算，并且隨機產(chǎn)生符合條件的下一代染色體。

4.交叉運算：對新形成的染色體進行配對，計算交叉概率，然后進行部分染色體互換。

5.變異運算：在這一運算環(huán)節(jié)以變異的概率為主，在變異點對染色體基因值進行改變，重復進行之前運算步驟，直到產(chǎn)生符合條件的優(yōu)良個體，就是計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計的最優(yōu)設計結(jié)果。

（三）計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計結(jié)果分析

計算機通信優(yōu)化設計需要有清晰明了的計算環(huán)境，而遺傳算法是在matlab環(huán)境下進行計算的，種群大小為100，最大迭代次數(shù)為300次，交叉率為0.5，變異率為0.7。在計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計過程中，通信網(wǎng)的網(wǎng)絡費用、時延、可靠性都是0.33，但是為了提高可靠性，達到低成本的目標可以提高到0.5，這樣更有利于提高計算機通信網(wǎng)的優(yōu)化設計成果。

三、結(jié)束語

由于經(jīng)濟高速發(fā)展，對計算機信息技術(shù)的要求也越來越高，優(yōu)化計算機通信網(wǎng)成為必然，使用遺傳算法能夠較明顯的優(yōu)化計算機通信網(wǎng)，提高通信網(wǎng)的可靠性，保障通信網(wǎng)連通性，實現(xiàn)高質(zhì)量的快速通信，減少時延，降低經(jīng)濟成本，提高通信網(wǎng)的靈活性，使之適應新時期的經(jīng)濟發(fā)展。筆者也堅信遺傳算法不僅僅可以運用到計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計中，在未來還能夠被更多領(lǐng)域開發(fā)利用，為人類社會提供更加便利的生活方式，提高人們生活水平，總而言之，筆者基于遺傳算法研究計算機通信網(wǎng)的優(yōu)化，就是希望能夠提高計算機通信網(wǎng)的可靠性，更好的服務于人類的生活和工作。

參考文獻：

[1]張春余. 基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計[J]. 黑龍江科技信息，2014，09：148.

[2]張晨光. 遺傳算法在計算機通信網(wǎng)優(yōu)化中的價值探究[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，12：59-60.

[3]廖葵，張江. 基于遺傳算法的計算機通信網(wǎng)優(yōu)化設計[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2015，21：42.