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多粒度粗糙集与TOPSIS在IPv6负载均衡中的应用优化
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更新于2024-08-13
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在当前的代理移动IPv6(PMIPv6)研究背景下,该文主要关注移动节点(MN)频繁与特定移动接入网关(MAG)关联导致的MAG负载过高的问题。针对这一问题,研究者们提出了一个基于多粒度粗糙集属性约简和理想解相似程度排序方法(TOPSIS)的IPv6负载均衡机制,应用于集群的代理移动IPv6(CSPMIPv6)协议中。 首先,多粒度粗糙集属性约简技术被用来优化HMN(切换移动节点)与MAG的选择过程。这种方法允许在分析不同属性子序列对划分结果的影响时,动态地调整HMN的MAG连接策略,以实现更有效的负载分布。通过这种方式,可以降低单个MAG的负担,提高整体网络效率。 其次,文中改进了TOPSIS算法,使其能够更好地适应CSPMIPv6环境中的动态变化。理想解相似程度排序被用于确定最适合的MAG,这有助于在处理内部切换和负载率上升时,确保信号质量和性能稳定。 实验结果显示,与传统的GB-PMIPv6切换控制方案和TBU(基于票证的绑定更新)协议相比,所提出的负载平衡机制表现出显著的优势。在实际应用中,新机制能够有效减少平均排队延迟(降低9.09%)、切换延迟(减少19.78%)、端到端延迟(降低10.20%)和数据包丢失(减少6.43%),同时提升传输速率(提高8.89%)。这些改进明显提高了系统的整体性能和稳定性,尤其是在面对高负载和频繁切换的情况下。 该研究通过结合多粒度粗糙集和TOPSIS算法,设计了一种有效的IPv6负载均衡机制,为PMIPv6协议在移动网络中的高效运作提供了新的解决方案。这对于提升网络服务质量,减少网络故障率,优化网络资源分配具有重要意义。
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收稿日期:20191111;修回日期:20200102 基金项目:广西科技厅重点研发计划资助项目(2017AB18048);广西自然科学基金联合
资助培育项目(2018GXNSFAA294010)
作者简介:罗宏等(1979),男(壮族),广西凤山人,工程师,硕士,主要研究方向为 WSN;蓝耿(1980),男(瑶族),广西宜州人,高级工程师,硕
士,主要研 究 方 向 为 WSN(langeng123@ 163.com);聂 良 刚 (1971),男,广 西 钟 山 人,高 级 工 程 师,硕 士,主 要 研 究 方 向 为 计 算 机 网 络;
粟光旺(1986),男,广西临桂人,讲师,硕士,主要研究方向为 WSN;伍一坤(1965),男,广西浦北人,高级工程师,主要研究方向为 WSN等.
利用多粒度粗糙集属性约简和 TOPSIS的
IPv6负载均衡机制
罗宏等
1
,蓝 耿
1
,聂良刚
1
,粟光旺
1
,伍一坤
2
(1.广西财经学院,南宁 530003;2.广西大学,南宁 530001)
摘 要:针对代理移动 IPv6(PMIPv6)协议领域研究中,移动节点(MN)与 PMIPv6网络内的特定移动接入网关
(MAG)相关联会增加 MAG负载概率的问题,基于集群的代理移动 IPv6(CSPMIPv6)协议,提出利用多粒度粗糙
集属性约简的负载均衡方法。首先,基于多粒度粗糙集属性约简的方法,在考虑不同属性子序列对划分结果影
响的情况下,更改其连接的切换移动节点(handovermobilenode,HMN)选择 MAG。然后,改进了理想解相似程度
排序方法(TOPSIS),以确定目标 MAG。最后,通过实验验证了 CSPMIPv6中的信令已得到增强,从而验证了所提
出的负载平衡机制。所提出的机制与基于组的 PMIPv6切换控制方案 (GBPMIPv6)和基于票证的绑定更新
(
TBU)协议相比,能够更好地适应内部切换以及负载率增加时的信号变化情况,减小故障率。对比表现较好的
GBPMIPv6机制,新机制的平均排队延迟、切换延迟、端到端延迟和数据包丢失分别可减少 9.09%、19.78%、
1020%、6.43%,传输速率可提高 8.89%,显著提高了系统性能。
关键词:负载均衡;代理移动 IPv6协议;移动接入网关;理想解相似程度排序方法;多粒度粗糙集;属性约
简;排队延迟
中图分类号:TP393 文献标志码:A 文章编号:10013695(2021)02041053405
doi
:10.19734/j.issn.10013695.2019.11.0683
Loadbalancingmechanismusingmultigranularityroughsetattribute
reductionandTOPSISforIPv6
LuoHongdeng
1
,LanGeng
1
,NieLianggang
1
,SuGuangwang
1
,WuYikun
2
(1.GuangxiUniversityofFinance&Economics,Nanning530003,China;2.GuangxiUniversity,Nanning530001,China)
Abstract:InthefieldofproxymobileIPv6(PMIPv6)protocol,theassociationbetweenmobilenode(MN)andspecificmo
bileaccessgateway
(MAG)inPMIPv6networkwillincreasetheloadprobabilityofMAG.BasedonclusterproxymobileIPv6
(CSPMIPv6)protocol,thispaperproposedaloadbalancingmethodusingattributereductionofmultigranularityroughset.
First,basedonthemethodofattributereductionofmultigranularityroughset,consideringtheinfluenceofdifferentattribute
subsequencesonthepartitionresults,itusedMAGtochangethehandovermobilenode(HMN)ofitsconnection.Then,itim
provedthetechniquefororderpreferencebysimilaritytoanidealsolution(TOPSIS)todeterminethetargetMAG.Finally,the
experimentverifiedthatthesignalinCSPMIPv6hasbeenenhanced
,whichverifiedtheproposedloadbalancingmechanism.
ComparedwithgroupbasedhandovercontrolschemeforPMIPv6(GBPMIPv6)andticketbasedbindingupdate(TBU)proto
col,theproposedmechanismcanbetteradapttointernalhandoverandsignalchangeswhentheloadrateincreases,andreduce
thefailurerate.ComparedwithGBPMIPv6mechanism,theaveragequeuingdelay,handoverdelay,endtoenddelayand
packetlossofthenewmechanismcanbereducedby9.09%
,19.78%,10.20%,6.43%,respectively.Thetransmissionrate
canbeincreasedby8.89%
,whichsignificantlyimprovesthesystemperformance.
Keywords:loadbalancing;proxymobileIPv6protocol;mobileaccessgateway(MAG);idealsolutionsimilaritysorting
method
(TOPSIS);multigranularityroughset;attributereduction;queuingdelay
0 引言
代理移动 IPv6(PMIPv6)协议下的 MN屏蔽可以将移动相
关信令传送到新实体,也就是移动接入网关(
MAG)。在这一
过程中,将 MN与 PMIPv6网络内的特定 MAG相关联会导致
MAG负载率的增加,从而进一步导致单点故障、长切换延迟和
强信令等问题的出现
[1~4]
。为了解决上述问题,文献[5]提出
了传感器代理 MIPv6(SPMIPv6)的方法,通过对 IPv6协议的添
加和修改,基本解决了地址和三角路由等问题,但是在切换过
程中不同层次的性能互相影响是限制其发展的关键因素。文
献[6]提出了用于无线网络的基于集群的 PMIPv6技术,这项
技术可以保证移动终端应用 IPv6网的快速切换,但是它在切
换时延方面仍然无法保证实时通信的服务质量,进而影响了下
一步的信息传递。文献[7]提出了基于集群的代理移动 IPv6
(CSPMIPv6)技术,协议解决了与 PMIPv6和 SPMIPv6协议相关
的许多问题。许多类型的研究如文献[8~11]尝试通过应用
MAG之间的负载共享机制来解决该问题,这些方案虽然显著
提升了系统性能,但这些机制仅适用于非集群协议,当不考虑
第 38卷第 2期
2021年 2月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol38No2
Feb.2021
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