计算机网络服务质量优化方法探析

王凯++苗英瑞++刘怡红

摘要：对当前计算机网络服务的质量进行提高，优化方法在其中的地位非常关键，是提高计算机网络服务质量保证机制的理论依据，传统的启发式网络设计方法存在的一些缺陷，在优化方法中都得到了有效解决。以优化方法为基础的机制设计以及性能评价属于现在网络服务领域中研究中的前沿。该文还介绍了计算机网络模型优化算法的通用表达形式，还将不同的类型进行了分类，最后对不同优化算法的实施方案进行了分析对比，总结出它们之间的联系与区别。

关键词：服务质量；优化方法；总结分析；性能评价

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）15-3498-02

计算机网络业务在现代社会中取得了非常广泛的扩展，计算机网络在各个行业中的应用也越来越多，需求量在增加的同时，对计算机网络服务质量的要求也越来越高，因此为了能够使网络服务的正常部署得到保障，对计算机网络服务质量进行优化提高就显得非常的重要，对特定行业中的服务质量则要尽可能的提高并且保障计算机网络服务功能的正常运行。与计算机网络服务的评价指标相关联的因素有很多，比如说：网络时延、网络吞吐率等等。有种说法称上述因素为网络协议效用，就现在网络系统中，资源的现状处于供不应求的状况。要想对计算机网络服务质量进行提高，既要对现有网络协议进行评价，还有一项工作就是对网络进行再造，采用优化理论建设网络系统优化模型并对其进行分析，进而能够得到最接近用户要求的网络性能的实施机制。

为了对计算机网络服务质量进行优化而建立的优化模型的结构对计算机优化问题所采用的算法有着直接的影响，就优化方案的实施方向由优化过程中易解问题以及NP-难问题决定。至少要在精确地得到最好的服务质量以及尽最大的能力获得次优方案，当然能够同时得到这两者则更好。在优化计算机网络服务质量中较为关键的问题就是采取何种手段能够将得到的优化算法在实际的网络运营控制中得到良好的应用，再造网络环境这个工程的工程量较大，并具循环性，循环的过程对网络系统服务质量提升有良好推动作用。在计算机网络服务质量优化算法应用主要如下几个层面：对计算机网络服务质量优化方案模型以及优化算法通用表达形式进行了深刻描述；对不同结构的网络优化模型的求解方法进行了探讨，对比分析不同网络算法实施的方案，并且得到不同优化方案之间的联系以及不同的地方。

1 网络服务质量优化方案优化模型的表达形式以及分类

何谓计算机网络系统，网络系统存在的目的就是为了为用户提供更好的服务质量，希望能够吸引更多的用户，将大量的潜在的互联网用户通过优化网络技术以及网络服务质量发掘出来，逐渐的对互联网用户使用感受进行提高。

整个网络系统可以看作是日常生活中的生产者以及消费者两者组成的消费系统。生产者在网络系统中代表的就是服务主体，是整个的网络资源的提供方，消费者就代表使用网络资源的用户，用户对网络资源的利用以及获取都是通过生产者实现的，可以说生产者决定了用户网络资源的分配形式。就以无线网络为例进行说明，现在的有线宽带的资源是无法满足所有网络用户的，所以就需要发展无限网络业务来满足更多网络用户的网络需求，就此情况计算机网络领域业内提出了一种新型的网络访问技术——动态频谱访问技术，拓展了该种技术后，越来越多的业内人士逐渐的重视起来网络资源配置问题。网络资源配置问题直接对网络服务质量产生一系列的影响，比如网络服务质量的多数指标都受到网络资源配置问题的影响等等。在线在的计算机网络领域中，计算机网络的利用率与网络资源分配有着非常密切的联系，对网络资源的分配均衡与否直接对计算机网络的公平性产生重要的影响。

在进行计算机网络优化的过程中网络任务调度是不可避免的一个重要的影响因素，就网络用户以及整个的计算机网络而言，在网络中的任务执行以及在对网络中的数据进行传输时的不同都是会对自身产生影响的。可以将最大化网络吞吐率的网络流调度策略看做是以时间来对资源进行分配，通过这样的方法使得能够获取最少的网络资源进而极高网络资源的利用率。与网络优化模型建立相对应的网络任务调度在此状况下看做是在有限网络资源状况下的网络服务质量最大化的目标决策的一个过程。

研究对象的不同，直接导致不同的目标函数，可以将目标分为终端用户所关心的目标以及在网络运行商心中占有重要地位的目标这两大类；就进行网络系统的设计的自由度而言，变量的个数直接会对其产生影响，而且决策变量与对应调度策略往往都是呈对应关系的；就网络资源的调度，可以进行调度的资源量受到了网络资源约束条件的影响，并且其还对部分的技术策略撒谎能够的限制进行了一定程度的规定；上述四个元素中的固定参数指的就是网络系统中的常量，于网络中的不能变化的。

效用函数即通用度最为广泛目标函数，可以将其作为一种客观的物理指标也可以在客观因素中掺有少量的主观因素。通常情况下的效用函数都单调陡增。提供理论基础来对最大化效用问题进行转化，使之成为凸优化问题。

有关网络服务质量优化方法的优化模型分类方法，有以下的几种分类方法：按照函数与变量类型为依据进行分类；凭借优化模型的求解方法的不同进行分类；根据不同的模型的实施方案的不同进行分类等等。

2 计算机网络优化模型求解算法研究说明

现代化网络网络的节点只有有限数量的处理资源，至今为止依旧有很多的网络部署缺乏专门的集中控制地点，这无疑会加大节点的工作量，既要负责控制还得负责网络流量数据。在这种情况下需要设计出一种类似于无线传感器或者具有较高实时性的网络业务的一种节点，该种节点具有频繁对能量进行补充不方便以及本身并不具备大量能量的特点，要想实现这种节点的设计成功，能够对网络性能进行提高的优化算法的设计显得非常重要，而且就这种优化算法本身而言也有必要对其进行优化。下面主要介绍其中的几种优化算法：

①凸优化算法：这种优化算法在大量的网络优化模型中都得到应用，因为多种优化模型都属于凸优化问题范围中，发现的问题是否具备凸性质在一定程度上会对寻找最优方案是不是易解产生决定性作用。到现在大量的网络效用最大化研究就是以凸优化问题的解决形式为基础的。就最大化网络效用模型而言，它的目标函数就是凹函数。endprint

②整数规划的多项式算法：离散决策变量普遍存在于安置以及选择网络资源的过程中，离散分布的点对可行域的凸性具有一定程度的破坏作用，通常情况下在多项式时间里是不能够找到全局最优解的。然而在一般的通信网络中，资源的配置是离散化的，离散的资源配置就会产生大量的离散优化的问题，这其中最为典型的问题就是对路由进行选择产生的优化问题，在此算法中，若仅仅只对网络时延进行考虑，网络资源优化中的路由选择问题则可以通过模型化使之转化为一个路径最短问题的解决。

图1 NP-难问题规约经典问题和求解方法

3 计算机网络的服务质量优化模型具体的实施方式

3.1 针对分布式优化和集中式优化

分布式优化的实施方案中最明显的特征表现在：此优化方案采取并发执行的方式并且是较集中的优化，因此有关的优化问题的求解过程和分布式是同时进行且同时完成的一个过程。这就使得任务集中在同一个机器上完成时，分布式优化使运行速度更快，节通信息量更大，安全性更高。

对于集中式优化来讲，此优化方案可以利用计算中已经得到的结果作为将资源合理分配的一个参照（控制集中器装置作用下），从而将任务进行调整。在实际操作中，优化过程涉及到整个网络系统的各个关键阶段，以此对相关的数据信息进行传递。

3.2 动态优化和静态优化

对动态优化进行分析，该优化方案定制的相应决策与措施往往是为了避开网络运行状态等因素的影响，从而致使在不同时间点上所做的措施存在一定的差异。较之动态优化，静态优化方案更加完善一些。因为静态优化方案的算法执行过程中涉及的参数都为锁定状态，所以其实施方案得出的优化结果会强，易解程度更高，在适应性和真实性上更加低。

4 结束语

在计算机网络服务质量中，采取有效合理的优化方法可以极大的使网络系统的整体水平提高，并且充分考虑各种不同因素从而采取相应的实施方案来应对在实际应用中的各种情况。该文针对不同方案的优劣进行分析，以便读者对优化模型的不同分类进行深入地了解。

参考文献：

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[2] 袁菲，吴明，郝晓雅.计算机网络服务质量优化方法研究综述[J].无线互联科技.2013（11）.

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