林翠云

（廣西華僑學(xué)校，廣西 南寧 530007）

1 基于遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法設(shè)計

1.1 確定緩存資源分配網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

為了提高網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源在分配中的效率，降低資源損失，本文引進(jìn)遺傳算法進(jìn)行緩存資源分配網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的確定。依據(jù)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(wǎng)絡(luò)劃分為個區(qū)域[1]，計算供用戶使用的無干擾信道離散度，設(shè)該離散度集合為F，則其表達(dá)式為

計算用戶總數(shù)和信道總需求量，并對其覆蓋點(diǎn)數(shù)量進(jìn)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(chǎn)生干擾的額最小間隔。將分配信道矩陣設(shè)為m×n，則其存儲公式為

根據(jù)上述完成復(fù)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(jù)該矩陣完成其覆蓋點(diǎn)的提取，將覆蓋點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以此種方式，實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)的提取。

1.2 基于SpsceWire的資源分配算法設(shè)計

在完成緩存資源分配網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的獲取后，引入SpsceWire算法實(shí)現(xiàn)對資源的合理分配，為了確保分配效果，針對其分配算法進(jìn)行設(shè)計。將網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中出現(xiàn)阻塞問題頻率最高的位置作為路由節(jié)點(diǎn)[4]，并將其作為資源分配的突破口。在選擇阻塞行為發(fā)生概率最高點(diǎn)時，可針對各個節(jié)點(diǎn)的阻塞行為發(fā)生概率進(jìn)行計算，其公式為

2 對比實(shí)驗(yàn)

上文從三個方面完成了基于遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法設(shè)計研究，為了檢驗(yàn)此方法可以在應(yīng)用中起到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、提供終端用戶優(yōu)質(zhì)資源分配服務(wù)的作用，下面將采用搭建仿真操作平臺的方式，開展對比實(shí)驗(yàn)。

選擇某技術(shù)研究單位作為此次實(shí)驗(yàn)的場所，為了證明設(shè)計方法具有較強(qiáng)的適用性，可以實(shí)現(xiàn)在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下做到對資源的良好分配。在實(shí)驗(yàn)前，選擇該科研機(jī)構(gòu)內(nèi)一個呈現(xiàn)開放狀態(tài)的Opnet平臺作為此次實(shí)驗(yàn)的操作平臺。在此平臺中集成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，預(yù)設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源交互與共享模塊。對實(shí)驗(yàn)操作區(qū)域的布設(shè)可參照圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源共享空間結(jié)構(gòu)

在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源共享空間中，Node表示源端生產(chǎn)的數(shù)據(jù)單元，相關(guān)數(shù)據(jù)在經(jīng)過節(jié)點(diǎn)Q時，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在源端被整理成文件包的形式用于后續(xù)緩存?zhèn)鬏敗?/p>

在實(shí)驗(yàn)中，由操作端實(shí)時記錄終端對于資源的需求時間（請求指令發(fā)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(wǎng)絡(luò)通信緩存資源在完成分配后的單位時間傳輸量進(jìn)行統(tǒng)計，將統(tǒng)計后的結(jié)果繪制成圖，如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源單位時間傳輸量

從圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，在終端用戶發(fā)出請求信息之后，緩存資源共享空間能夠根據(jù)不同終端用戶的需求，進(jìn)行緩存資源的分配。根據(jù)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(wěn)定，由此可見，本文設(shè)計的基于遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法，可以在實(shí)際應(yīng)用中起到對資源均衡分配的作用。

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

式中，Y為資源在分配過程中的阻塞率；n為分配節(jié)點(diǎn)總個數(shù)。

參照上述計算公式，對基于Wireless HART的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法，在分配資源時的阻塞量進(jìn)行計算，將計算結(jié)果統(tǒng)計成表格，如表1所示。

表1 兩種方法在分配網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源時的阻塞率

根據(jù)表1的內(nèi)容可以看出，在進(jìn)行相同鏈路的網(wǎng)絡(luò)資源分配傳輸時，本文方法能夠?qū)⒐?jié)點(diǎn)對資源的阻塞率控制在一個相對較低的水平，而傳統(tǒng)方法無法落實(shí)此項工作。由此可以得出對比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：相比基于Wireless HART的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法，本文設(shè)計的基于遺傳算法的網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法，可以在實(shí)際應(yīng)用中起到降低網(wǎng)絡(luò)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(jié)點(diǎn)的丟失現(xiàn)象，提高分配過程中對資源的利用率。

3 結(jié)束語

本文從確定緩存資源分配網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、設(shè)計網(wǎng)絡(luò)通信關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配方法展開設(shè)計研究。通過實(shí)踐操作證明，本文設(shè)計的方法可行，并且在實(shí)際應(yīng)用中可以起到降低網(wǎng)絡(luò)通信緩存資源分配阻塞率的作用。在后續(xù)的研究中，將加大對此方法的設(shè)計投入，進(jìn)一步優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)將此方法在市場內(nèi)廣泛推廣的目標(biāo)?！?/p>