带宽有限的高效路由策略
周涛  |  2011-08-27  |  科学网  |  271次阅读

因特网在人们的日常生活中正变得越来越重要,比如浏览网页、发送电子邮件、搜索特定关键词的有关信息、用文件传送协议传输数据以及网上购物等。然而,与公路上的交通堵塞一样,在因特网上经常发生间歇性的堵塞,这种堵塞现象也可以在其他一些通讯网 (如电话通讯网和邮政网) 中观察到。在通讯网络中一个极为关键的问题是如何控制其上的间歇性堵塞,以维持其正常功能。为了解决在因特网上的这一难题,我们必须明白因特网上堵塞发生的基本机制,因此因特网上数据传递的理论建模就成为一个非常重要的课题。从这个角度来看,提出好的网络传输协议,即寻找源点与目的点之间的最佳路径,就是当前我们面临的基本任务之一,这也是当前复杂网络研究的热点之一。

此前的相关工作普遍假定节点的处理能力和队列长度是有限的,而较少关注物理连接的带宽有限性,例如因特网中连接的有限信息流量和航空网络中航线的有限可用座位数。鉴于此,唐明等人研究了有限带宽条件下的交通路由问题。虽然先进先出(FIFO)排队规则被广泛运用于信息包的处理策略中,然而他们发现:如果丢弃这一原则,网络的整体吞吐量将得到显著提升。考虑到包裹的有效等待时间,他们提出了一些不必严格遵守FIFO规则的自意识交通路由策略,比常规的最短路径策略提高了至少五倍的处理能力。在无标度网络中,这一路由策略能够达到理论最优值的88%;而对于因特网,它仅有理论最优值的12%,这暗示我们仍有巨大的空间通过进一步改善路由策略以提升网络的处理能力。

这一工作不仅为因特网提供了一种切实可行的有效路由策略;与此同时,也为数据包路由策略的进一步改善开辟了一个崭新的思路。该文发表于《美国物理评论》,唐明博士为论文第一作者

 

论文信息:Ming Tang and Tao Zhou, Efficient routing strategies in scale-free networks with limited bandwidth, Phys. Rev. E 84, 026116 (2011).

 

全文链接 http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.84.026116



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