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流量控制和服务器选择的联合优化研究及实现

作　者: 文勇
导　师: 樊滨温
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: P2P流媒体 流量控制 服务器选择 完全合作 凸优化
分类号: TN919.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 15次
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内容摘要


新兴P2P流媒体发展迅速,但是无序的P2P流媒体流量大大增加了网络流量,抢占瓶颈链路的大部分带宽,会导致网络性能下降,在很大程度上直接导致了运营商“增量不增收”的问题。针对P2P流媒体业务带来的一系列问题,需要优化P2P流媒体,加强运营商和内容提供商的合作。运营商主要是解决流量控制,内容提供商主要是解决服务器选择,流量控制和服务器选择的关系包括了独立优化、部分合作、完全合作。本论文针对这三种关系所对应的三种数学模型,完成了拉格朗日对偶分解法对数学模型进行了完整的公式推导,通过引入拉格朗日算子将约束条件松弛,将原问题变成一个主要问题和若干个子问题,再利用梯度法对变量进行更新。考虑到实际中算法复杂度和收敛速度等因素,又实现了直接微分映射法进行了详细的求解,通过先忽略链路和服务器服务能力等条件,对变量进行直接微分,将求得的解再通过映射法映射到[0,1]范围内,再更新网络,直至收敛。本论文为了验证算法的正确性和比较性能的改善程度,在Planetsim仿真平台上实现了完整的程序设计,包括了初始化、优化和输出等模块。在初始化模块中,配置好服务器和存储内容,用户集合和访问文件,链路状况和路径等。在优化模块中,按照算法进行设计,然后更新变量和网络,直到网络稳定。在输出模块中设计了出口,将收敛结果及参数输出到指定文件中去。最后在实际网络中的不同拓扑对算法进行了测试,对结果进行了分析比较,验证了完全合作模型的优越性和模型求解的正确性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 ISP与CP不合作  9-10
    1.2.2 ISP与CP部分合作  10-12
    1.2.3 ISP和CP的完全合作  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第2章 联合优化的基本概念  14-22
  2.1 凸优化  14-16
    2.1.1 凸优化问题  14
    2.1.2 拉格朗日对偶法  14-15
    2.1.3 KKT最优化条件  15-16
  2.2 三种模型建模  16-21
    2.2.1 三种模型简介  16-17
    2.2.2 模型I和模型II的TE模型  17-18
    2.2.3 模型I和模型II的SS模型  18-20
    2.2.4 模型III的TE-SS模型  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第3章 三种模型的求解  22-39
  3.1 模型I和模型II的TE求解  22-26
    3.1.1 TE的拉格朗日对偶算法求解  22-24
    3.1.2 TE的直接微分映射算法求解  24-26
  3.2 模型I的SS求解  26-28
    3.2.1 SS的拉格朗日对偶算法求解  26-28
    3.2.2 SS的直接微分映射算法求解  28
  3.3 模型II的SS求解  28-31
    3.3.1 SS的拉格朗日对偶算法求解  28-30
    3.3.2 SS的直接微分映射算法求解  30-31
  3.4 模型III的TE-SS求解  31-38
    3.4.1 拉格朗日对偶算法求解  31-36
    3.4.2 直接微分映射算法求解  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 算法的仿真设计和实现  39-50
  4.1 仿真拓扑和框架  39-42
    4.1.1 绑定关系  39-40
    4.1.2 仿真拓扑  40-42
    4.1.3 仿真框架  42
  4.2 系统各模块设计和实现  42-49
    4.2.1 初始化模块设计和实现  42-44
    4.2.2 优化模块设计和实现  44-49
    4.2.3 输出模块设计和实现  49
  4.3 本章小结  49-50
第5章 仿真结果及分析  50-56
  5.1 网状拓扑的仿真结果和分析  50-52
  5.2 城域网拓扑的仿真结果和分析  52-53
  5.3 改进后的城域网拓扑仿真结果和分析  53-54
  5.4 三个拓扑仿真结果与预期指标比较  54-55
  5.5 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 图像通信、多媒体通信
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