Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей


Скачать 48.86 Kb.
Название Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей
Тип Документы
rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей

Будылдина Н.В.*, Коновалов П.А.**

* УрТИСИ СибГУТИ, г. Екатеринбург, +73433599116, bnv@urcci.edison.ru

** СибГУТИ, г. Новосибирск, +73832665059, pavel.konovalov@gmail.com

Аннотация В данной статье предлагается программная реализация эвристического алгоритма (метода пропорционального распределения потоков) для решения задачи оптимизации – определения оптимального дизайна LSP в сетях MPLS.

Введение В последние годы сети MPLS (MultiProtocol Label Switching) приобретают все большее значение на рынке телекоммуникаций а ведущие производители реализуют ее поддержку в своих продуктах.

Путь c коммутацией меток LSP (Label Switched Path) эквивалентен виртуальному каналу из истока в сток. В традиционных IP сетях пакеты с одинаковым источником и назначением следовали бы по одному маршруту, в то время как в сети MPLS им могут быть назначены различные метки, с целью перераспределения нагрузки. Вследствие этого может быть получен такой дизайн – совокупность всех LSP, который оптимизирует распределение нагрузки в сети. Дизайн LSP должен оперативно реагировать на изменения внутренней топологии сети, следовательно, необходимо минимизировать время его определения.

Подобные задачи уже рассматривались в работах таких авторов как Kehang Wu, Douglas S. Reeves, Alpar Juttner, Balazs Szviatovszki, Aron Szentesi. В [1] задача оптимизации решается путем использования метода ослаблений Лагранжа, а в [2] рассматривается определение дизайна LSP по запросу. В то время как в данной работе предлагается алгоритм для динамического определения оптимального дизайна LSP.

Оптимизация дизайна LSP Телекоммуникационная сеть может быть представлена в виде узлов-вершин (системы коммутации, маршрутизации и т. д.) и звеньев-ребер (системы передачи, линия связи и т. д.), которые соединяют узлы-вершины между собой. То есть любую сеть связи можно представить в виде графа и использовать методы теории графов для исследования и оптимизации сетей. При этом сеть может быть сопоставлена с неким направленным, сильно связанным графом с множеством вершин и множеством ребер . Для сети задана матрица требований (трафик-матрица) .


Общая цель оптимизации звучит так:

Необходимо найти такой дизайн LSP, который уменьшает максимальную нагрузку на линию связи в сети, и выбирает наикратчайший путь среди всех возможных решений, которые выполняют это условие.

Теория графов предлагает различные методы, с помощью которых можно было бы оптимально распределить нагрузку по сети [3-5]. К ним относятся:

  1. Метод максимального потока (минимального разреза) Это метод определяет множество рёбер, при удалении которых сеть делится на две несвязанные части, а также максимальную нагрузку на это множество ребер. Пропускная способность этих ребер ограничивает объем трафика между двумя частями сети.

  2. Метод линейного программирования. Одним из способов реализации линейного программирования является симплекс-алгоритм, который может почти всегда, за исключением некоторых случаев, найти оптимальное решение. В основе этого алгоритма лежит полный перебор возможных вариантов решения задачи.

  3. Эвристические методы. Данные методы направлены на сокращение перебора. Хотя методы позволяют получить лишь квазиоптимальный дизайн LSP, в некоторых случаях только они являются единственным возможным решением, к тому же эти методы намного быстрее линейного программирования отражают изменения внутренней топологии сети на дизайне.

Эвристический метод пропорционального распределения потоков Рассмотренный в данной работе алгоритм (Рисунок 1) отличается от всех прочих методов распределения многопродуктовых потоков тем, что он рассматривает не каждое в отдельности взятое требование на распределение потоков, а все одновременно заданные в трафик-матрице [6]. На каждом итерационном шаге алгоритма распределяется многопродуктовый поток с интенсивностью между всеми истока и стоками, где коэффициент, на которой весь трафик может быть дополнительно увеличен, не расширяя пропускную способность разреза.

Для каждого требования на распределение потока в трафик-матрице находится наикратчайший путь от источника к потребителю с учетом весов ребер.

Существует несколько способов решения задачи поиска наикратчайшего пути. Например, волновой алгоритм, алгоритм Форда-Беллмана, алгоритм Флойда и алгоритм Дейкстры [7]. Последний алгоритм является наиболее простым из выше перечисленных, и соответствует всем необходимым требованиям, поэтому мы используем его в эвристическом методе оптимизации сетей.



Рисунок 1. Блок-схема работы эвристического алгоритма

Данный алгоритм реализован в среде программирования Delphi.

Для отдельного взятого графа, состоящего из n вершин и m ребер, сложность эвристического алгоритма составляет O(mn2). Известно, что максимально возможное число ненаправленных ребер . В соответствии с [8] получим , что предпочтительнее по сравнению с линейным программированием, для которого .

Сравнение алгоритмов оптимизации Существует несколько параметров, по которым можно проводить сравнение алгоритмов оптимизации сетей MPLS. В данном случае сравнение мы будем проводить по сложности алгоритмов и по полученному весу дизайна LSP.


Покажем зависимость сложности линейного программирования и эвристического алгоритма от размера сети. Функция сложности линейного программирования обладает более высокой скоростью роста, чем функция сложности эвристического алгоритма. Сравним веса полученного дизайна LSP с помощью разработанного программного обеспечения. Для этого выберем некоторые графы с размерностью n от 3 до 10, применим к ним метод линейного программирования и эвристический алгоритм и сравним вес дизайнов LSP, полученных двумя этими методами (Рисунок 2).



Рисунок 2. Сравнение сложности алгоритмов и веса дизайна LSP, полученного эвристическим алгоритмом (E1) и методом линейного программирования (S1)

Заключение. Результаты показали, что эвристический алгоритм предоставляет приемлемое решение поставленной выше задачи, при затратах в 8n раз меньше, чем метод линейного программирования.

Список литературы

  1. Kehang Wu and Douglas S. Reeves Link Dimensioning and LSP Optimization for MPLS Networks Supporting DiffServ EF and BE traffic classes http://reeves.csc.ncsu.edu/papers-and-other-stuff/2003-09-itc18-link-dimensioning-mpls-paper.pdf

  2. Alpar Juttner, Balazs Szviatovszki,Aron Szentesi, Daniel Orincsay, Janos Harmatos On–demand optimization of label switched paths in MPLS networks IEEE ICCCN 2000

  3. Ahuja, R.K.; Magnanti, T.L.; Orlin J.B.: Network Flows: Theory, Algorithms and Aplications. Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1993

  4. Christofides, N.: Graph Theoriy- An Algprithmic Approach. New York: Academic Press, 1975

  5. Neuman, Klaus; Morlock, Martin: Operations Research. München Wien: Carl Hanser Verlag, 1993

  6. Э. Майника Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. M.: 1981г., 323стр.

  7. http://algolist.manual.ru/maths/graphs/shortpath/ Задача о кратчайших путях.

  8. http://program.rin.ru/razdel/html/973.html Оценка времени исполнения. Символ O()


Похожие:

Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon утверждаю
Методика проведения выбора программного обеспечения и потенциального поставщика для аис аналитическая система оптимизации 5
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Программа профессионального модуля пм. 02. Разработка, внедрение...
ПМ. 02. Разработка, внедрение и адаптация программного обеспечения отраслевой направленности
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Ученые записки «Информационные и коммуникационые технологии в общем,...
Разработка методического обеспечения для оценки показателей надежности программного обеспечения
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Разработка программного обеспечения для передачи результатов проектирования...
Темой предлагаемого дипломного проекта является разработка программного обеспечения для передачи результатов проектирования по смп...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Тематический план Введение. Предмет курса и его связь со смежными...
Целью изучения дисциплины является получение общих представлений о содержании и тенденциях развития базовых информационных технологий...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Аннотации к дисциплинам. Направление 010400 (фиит), профиль: Супервычисления
...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Закупочная документация
«Разработка программного обеспечения «Модуль формирования пропусков» для нужд ао «ниаэп»
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Уфимский государственный колледж радиоэлектроники утверждаю
Настройка интеллектуальных параметров оборудования технологических мультисервисных сетей (vlan, stp, rstp, mstp, ограничение доступа,...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Конкурсное задание компетенция «Разработка программного обеспечения»
Оценивается как архитектура и функционал программного продукта, так и качество исходного кода программы. Данная профессия является...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Конкурсное задание по компетенции Разработка программного обеспечения (программирование)
Оценивается как архитектура и функционал программного продукта, так и качество исходного кода программы. Данная профессия является...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Новых информационных технологий «ланит» утверждаю исполнительный директор
Тема: «Разработка и реализация Концепции оптимизации механизмов проектирования и реализации межведомственного информационного взаимодействия,...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Конкурсное задание по компетенции Разработка программного обеспечения...
Оценивается как архитектура и функционал программного продукта, так и качество исходного кода программы. Данная профессия является...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Конкурсное задание компетенция чемпионата: Разработка программного...
Оценивается как архитектура и функционал программного продукта, так и качество исходного кода программы. Данная профессия является...
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Учебно-методическое пособие Томск 2007
Разработка программного обеспечения для систем управления электрическими двигателями
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Разработка подходов к оптимизации обеспечения детей фармацевтическими...
Диссертационная работа выполнена в гбоу впо казанский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России
Разработка программного обеспечения для оптимизации мультисервисных сетей icon Конспект лекций междисциплинарного курса мдк 01. 02 Прикладное программирование
ПМ. 01 Разработка программных модулей программного обеспечения для компьютерных систем

Руководство, инструкция по применению




При копировании материала укажите ссылку © 2024
контакты
rykovodstvo.ru
Поиск