Self-organization scheme for balanced routing in large-scale multi-hop networks
Self-organization scheme for balanced routing in large-scale multi-hop networks
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大规模多跳网络中平衡路由的自组织方案
DOI：
10.1088/1751-8121/abd34b
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Badiu M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Badiu M
提出了一种在多跳网络中实现高效负载均衡路由的自组织方案。为了避免提供有利路由条件的节点过载，我们为每个节点分配了一个代价函数，以惩罚高负载。因此，寻找到汇聚节点的路由被表述为一个全局目标函数在路由开销和节点负载之间达到平衡的优化问题。我们应用最小和信念传播来解决网络优化问题，并获得了一种分布式算法，节点通过执行低复杂度计算和与邻居交换消息来集体发现全局最优路由。证明了该方法在有限次局部消息交换后收敛到全局最优。最后，我们在数值上证明了我们的框架在平衡节点负载方面的有效性，并研究了负载减少和总成本最小化之间的权衡。
We propose a self-organization scheme for cost-effective and load-balanced routing in multi-hop networks. To avoid overloading nodes that provide favourable routing conditions, we assign each node with a cost function that penalizes high loads. Thus, finding routes to sink nodes is formulated as an optimization problem in which the global objective function strikes a balance between route costs and node loads. We apply belief propagation (its min-sum version) to solve the network optimization problem and obtain a distributed algorithm whereby the nodes collectively discover globally optimal routes by performing low-complexity computations and exchanging messages with their neighbours. We prove that the proposed method converges to the global optimum after a finite number of local exchanges of messages. Finally, we demonstrate numerically our framework's efficacy in balancing the node loads and study the trade-off between load reduction and total cost minimization.
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