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1.準入規則性能分析

通過仿真比較基于概率的路由準入和基于門限的路由準入。仿真中設置32個節點分布在2000*2000的區域內，應用層配置16對CBR流，CBR流數據包的長度隨機選擇，通過改變發送數據的間隔來調整CBR流添加到網絡中的負載。路由協議采用H&P_DSR協議，其中分別采用基于門限和基于概率的算法。目前，門限算法中門限值一般根據經驗或采取試驗的方法手工設定。公平起見，首先通過實驗獲得負載表征量的參考數據來設置門限算法中的門限值。在當前仿真設置下，設置重載和輕載兩種網絡負載情況，采用沒有均衡的DSR協議，在網絡穩定時，分別測得重載和輕載狀態下某個時刻各節點的負載表征值分別。橫坐標對應節點，縱坐標是各節點對應的負載表征值，圖中直線為所有節點的平均負載表征值。由圖可見，無論在重載還是輕載時，節點間的負載差異均較大。即使在網絡重載時，也有負載很輕的節點。計算得到重載情況下平均負載表征值為10.096，在輕載情況下平均負載表征值為5.115，故門限算法中分別設置兩個門限值A=10和B=5，以使門限能夠區別開不同負載的節點，起到負載均衡的作用。對基于門限的算法和基于概率的算法進行仿真，仿真30次取平均值。是網絡吞吐量曲線圖，是平均端到端時延曲線圖，其中橫坐標都是歸一化的網絡負荷，縱坐標分別是網絡吞吐量和平均端到端時延。圖中基于門限A的曲線其判決門限為10，基于門限B的曲線其判決門限為5。當網絡輕載時，節點的平均負載表征值為5，這時大部分節點的負載描述值都在門限5上下波動，判決門限5的對網絡狀態的變化較為敏感，能夠反應網絡不同部分之間負載的差異，所以能夠對網絡的負載起到均衡的作用；當門限為10時，因為網絡負載較輕，絕大部分節點的負載描述值都低于10，所以判決門限10無法通過路由的準入對網絡的負載進行有效的均衡，影響了均衡的效果。當網絡負載逐漸加重后，各節點的負載描述值在10的上下波動，這時判決門限10能夠準確的區別開不同節點之間的負載差異；相反判決門限5將普遍低于絕大部分節點的負載描述值，其無法有效的對網絡的負載進行均衡，此時網絡的吞吐量和時延性能都不同程度的下降。從仿真曲線可以看到，在網絡輕載時，門限值為5的算法性能更好，在網絡負載重載時，門限值為10的算法性能更好。對比門限算法曲線和概率算法曲線，可以看到概率算法無論在網絡吞吐量還是網絡時延方面都好于門限算法。尤其在網絡重載時，優勢更加明顯。概率算法以連續曲線的方式對待不同的負載，能夠有效區別負載之間的差異，并根據這種差異采取不同的準入控制；而門限算法只能對門限值附近的負載狀態進行有效的區分，當節點感知到的負載都低于或高于判決門限時，都采取同樣的判斷結果，影響了負載均衡的準確性。

2.協議性能分析

通過仿真比較H&P_DSR和DSR協議的性能仿真30次取平均值，結果如圖7和圖8.圖7和圖8分別為吞吐量和時延圖。圖中橫坐標是歸一化的網絡負荷，縱坐標分別是網絡吞吐量和平均端到端時延。從仿真結果能夠看到，隨著網絡負載增大，兩個協議的網絡吞吐量和時延都增大，在網絡負載達到0.6時，網絡趨近飽和，兩個協議性能都惡化。但H&P_DSR協議無論在吞吐量還是時延性能都顯著優于DSR協議，尤其在網絡負載較重時效果明顯，性能最高提升近10%。DSR協議沒有負載均衡機制，當網絡負載較重時，網絡擁塞使路由失效，數據丟失嚴重，吞吐量下降；數據排隊使時延增大；H&P_DSR協議中的負載均衡機制，能夠有效的把負荷均勻的分布在網絡中，避免和減輕網絡的擁塞，降低了數據丟失，提高了網絡的吞吐量，減少了分組排隊等待時間使時延降低。同時其路由準入機制也控制了路由申請的廣播，節省了信道資源，更有利于數據的傳輸。仿真結果和理論分析一致，H&P_DSR協議中的負載均衡算法能夠準確有效工作，這使H&P_DSR協議無論在網絡吞吐量還是在端到端時延都較DSR協議具有明顯優勢。

3.結束語

本文下一步工作，一方面建立理論模型對算法進行驗證，并討論參數的的設置，使參數更加合理；另一方面進一步研究算法在具體協議中的實現，使算法在路由協議中具有更強的可操作性。提出一種基于路由準入的負載均衡算法H&P算法，算法利用基于歷史信息的負載映射感知網絡的負載狀態，用基于概率的路由準入對網絡負載進行調度。理論分析與仿真結果顯示，基于此方法開發的負載均衡路由協議H&P_DSR能夠準確有效的進行負載均衡，顯著提高網絡吞吐量，降低平均端到端時延。相比基于路由應答優化的負載均衡算法，H&P算法能夠有效控制路由廣播包的洪泛，節省信道資源；沒有對路由協議數據格式進行任何修改，易于與按需路由協議結合；沒有增加任何的網絡開銷；負載均衡性能優異，具有廣泛的適用性。

作者：張岱臣 牛大偉 王海 單位：解放軍理工大學