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网络负载均衡问题研究

网络负载均衡问题研究

作者：何勇毅北京邮电大学

学位级别：硕士

网络负载均衡问题是随着网络承载业务增多和流量上升而产生的一类实际问题。网络链路拥塞将直接导致整条链路上的业务运行异常,致使上层业务不稳定,进而严重损害网络的可用性和整体用户体验。为了解决此问题,许多专家学者在不同应用场... 详细信息

网络负载均衡问题是随着网络承载业务增多和流量上升而产生的一类实际问题。网络链路拥塞将直接导致整条链路上的业务运行异常,致使上层业务不稳定,进而严重损害网络的可用性和整体用户体验。为了解决此问题,许多专家学者在不同应用场景下提出了针对性的算法,这些算法包含基于策略的启发式算法和基于模型的优化算法。但是启发式算法一般不能保证解决拥塞问题而优化类算法往往复杂度较高。因此研究如何通过网络负载均衡去除网络拥塞具有重要的理论意义和实际价值。由于网络负载均衡算法在运行前后可能使同一个业务的路由路径出现大规模改变,造成业务抖动和网络调度流量增加,因此我们需要新增路径数最少的网络负载均衡模型解决这个问题。我们为新增路径数最少的网络负载均衡问题建立了数学模型,并分析了模型应该满足的业务约束和链路流量约束,以及如何构造最优化目标以达到新增路径数最少的目的。为了克服模型决策变量为指数个的问题,我们通过列生成算法框架和并行求解的手段大大降低了求解的复杂性,我们证明了每个列生成子问题都可以在多项式时间内被求解。数值实验结果表明,我们的算法可以有效应用于大规模网络的网络负载均衡。另一方面,传统基于模型的优化算法类网络负载均衡算法通常以极小化网络拥塞为目标,这会造成问题本身是NP-难的,难以应用于大规模网络。因此我们提出了一种新的网络负载均衡算法,该算法可以将拥塞控制在一个给定的拥塞阈值内,保持网络拥塞和网络整体性能的相对平衡。我们基于问题隐含的约束建立了线性规划模型,并引入人工变量使得问题总是可行的,从而方便求解。数值实验结果表明,与传统算法相比,我们的算法在经典拓扑和随机拓扑中都可以更加有效的消除网络拥塞。综上所述,本文提出了一种新增路径数最少的网络负载均衡算法和一种多项式时间复杂度的网络负载均衡算法,可以有效解决实际应用中的网络拥塞问题,具有广泛应用前景。

关键词：最优化线性规划列生成算法网络负载均衡

基于自适应遗传算法的无线激光通信网络负载均衡成簇算法

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激光杂志 2023年第3期44卷 205-209页

作者：沈小渝李晗李红映电子科技大学成都学院成都611731 宁工业大学电子与信息工程学院辽宁锦州121000 浙江农林大学信息与教育技术中心杭州311300

由于无线激光通信网络吞吐量低、节点传输延时高和存在分组丢失率多等问题,提出基于自适应遗传算法的无线激光通信网络负载均衡成簇算法。利用AGCH算法对无线激光通信网络节点进行分组和成簇,从中取得簇头节点,构建资源调度模型,利用该... 详细信息

由于无线激光通信网络吞吐量低、节点传输延时高和存在分组丢失率多等问题,提出基于自适应遗传算法的无线激光通信网络负载均衡成簇算法。利用AGCH算法对无线激光通信网络节点进行分组和成簇,从中取得簇头节点,构建资源调度模型,利用该模型对簇头节点中的资源进行分配调度,采用自适应遗传算法对建立的模型进行求解,以此提升无线激光通信网络负载均衡效果,实现无线激光通信网络负载均衡。实验结果表明,通过对该算法进行网络吞吐量测试、节点传输延时测试和分组丢失率测试,验证了该算法的有效性强、实用性高。

关键词：自适应遗传算法无线激光通信网络网络负载均衡成簇算法

一种新增链路数最少的网络负载均衡模型——基于线性规划理论

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运筹与模糊学 2023年第2期13卷 504-510页

作者：何勇毅李宪凯北京邮电大学理学院北京

本文提出了一种基于线性规划的网络负载均衡算法,与传统算法相比,新算法具有使得节点间新增链路数最少的特点。新算法避免了传统基于策略的启发式算法可能无法有效求解的问题和传统基于模型的优化算法复杂度一般为指数级的问题。新算法... 详细信息

本文提出了一种基于线性规划的网络负载均衡算法,与传统算法相比,新算法具有使得节点间新增链路数最少的特点。新算法避免了传统基于策略的启发式算法可能无法有效求解的问题和传统基于模型的优化算法复杂度一般为指数级的问题。新算法是将网络负载均衡问题建模为优化问题并近似为线性规划模型求解得到的,在理论上可以充分利用SDN网络信息,同时具有可以在多项式时间内求解等较好性质。在经典网络拓扑和随机生成的网络拓扑上得到的数值实验结果表明,与同类算法相比,新算法可以有效解决网络拥塞问题,同时使得所需新增链路数更少,在运行时间上也具有一定优势,可以大大降低网络的运行成本,具有广泛应用前景。

关键词：最优化线性规划网络负载均衡

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网络负载均衡技术对HRPD网络的性能提升

电信科学 2013年第7期29卷 20-23页

作者：阮恭勤王月珍尹珂梁健生中国电信股份有限公司广东研究院广州510630

HRPD智能网络的关键技术之一——网络负载均衡(NLB)技术,能解决现网所存在的负载不均衡问题,有效地提升网络性能,改善用户体验。通过将网络负载均衡技术应用到现网环境下,评估该技术在现网的应用效果,重点分析开启网络负载均衡技术后,... 详细信息

HRPD智能网络的关键技术之一——网络负载均衡(NLB)技术,能解决现网所存在的负载不均衡问题,有效地提升网络性能,改善用户体验。通过将网络负载均衡技术应用到现网环境下,评估该技术在现网的应用效果,重点分析开启网络负载均衡技术后,现网重负载扇区的容量增益及用户体验增益情况。分析结果表明,网络负载均衡技术能有效降低重负载扇区的负荷量,为网络带来一定的容量增益和用户体验增益。

关键词： HRPD智能网络网络负载均衡试验网络容量用户体验

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MMOG的网络负载均衡算法

重庆大学学报（自然科学版） 2005年第11期28卷 39-42页

作者：徐光侠祝伟华杨丹谭亚竹重庆大学软件学院重庆400030

随着网络游戏的迅猛发展,大型多人在线网络游戏(Massively Multiplayer Online Games,MMOG)对服务器的要求越来越高.通过对服务器集群和网络负载均衡算法的深入剖析,结合动态网络负载均衡算法———加权循环算法,给出了实现对大型多人... 详细信息

随着网络游戏的迅猛发展,大型多人在线网络游戏(Massively Multiplayer Online Games,MMOG)对服务器的要求越来越高.通过对服务器集群和网络负载均衡算法的深入剖析,结合动态网络负载均衡算法———加权循环算法,给出了实现对大型多人在线网游环境下服务器集群的动态负载均衡算法.

关键词：集群网络负载均衡动态均衡算法加权循环算法

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异构无线网络负载均衡研究

计算机应用研究 2010年第11期27卷 4248-4250,4253页

作者：蒋青吉莉莉唐伦柴蓉吕翊重庆邮电大学移动通信技术重点实验室重庆400065

针对异构网络中的带宽分配及网络的负载均衡问题,提出了一种异构无线网络负载均衡的联合优化模型,该模型在一定条件下利用用户的带宽进行负载成本和网络效用的建立,并通过求解网络与用户的关联矩阵来得到带宽在网络中的优化分配方案,使... 详细信息

针对异构网络中的带宽分配及网络的负载均衡问题,提出了一种异构无线网络负载均衡的联合优化模型,该模型在一定条件下利用用户的带宽进行负载成本和网络效用的建立,并通过求解网络与用户的关联矩阵来得到带宽在网络中的优化分配方案,使异构无线网络达到负载均衡。仿真结果表明,联合优化模型的结果在最小化负载成本以及优化网络总效用性能之间,它让用户通过在不同网络间的切换使网络带宽优化分配、网络负载达到均衡。

关键词：异构无线网络网络负载均衡关联矩阵负载成本网络效用