On Compact Routing for the Internet
虽然存在紧凑的路由方案设计的网格，树，和互联网一样的拓扑结构，提供路由表的规模与网络的大小，规模几何，我们在本文中证明，在紧凑的路由研究的最新成果，这样的对数缩放在互联网一样的拓扑结构是根本不可能的拓扑动态或拓扑独立（平面）寻址的存在。我们使用的分析参数表明，路由控制消息的数量，每个拓扑结构的变化不能扩展比线性互联网拓扑结构。我们还采用模拟来确认，对数路由表的大小缩放得到打破拓扑无关的寻址，流行的定位器标识符分裂的建议，旨在提高路由缩放网络拓扑动态或主机移动性的基石。这些悲观的发现使我们得出这样的结论：为了找到一种能够无限扩展的路由架构，需要对路由模型和抽象背后的假设进行根本性的重新检查。''
2007-08-17 cs.NI
OSPF extension for the support of multi-area networks with arbitrary topologies
由于区域间路由协议中采用的距离矢量方法，OSPF目前支持具有两个严重限制的多区域网络：（i）多区域拓扑被限制为两级层次结构，以及（ii）可能无法实现全局最优路由。在这封信中，我们提出了一种OSPF扩展，通过采用链路状态区域间路由协议来克服这些限制。该扩展适用于OSPFv2（IPv4）和OSPFv3（IPv6），并且对区域内部路由器完全透明。尽管其简单性，这种扩展可能会对当前互联网的运行产生很大的影响。
2017-04-28 cs.NI
Improved Routing of Multiparty Entanglement over Quantum Networks
针对量子网络中长距离纠缠路由的难题，提出两种基于图态的路由协议，通过引入平衡树结构连接用户，在给定拓扑下实现比现有方法更大的GHZ态尺寸，并为网格网络提供最优构造及预指定节点的路由策略。
2024-09-23 cs.NI quant-ph
Towards Energy Efficient LPWANs through Learning-based Multi-hop Routing
低功耗广域网（LPWAN）由于其自主性和广泛的应用范围，已被确定为最热门的新兴无线技术之一。然而，电池供电的传感器节点的有限的能量资源是最大的约束，特别是在单跳拓扑中，其中远离基站的节点必须以高功率电平进行上行链路（UL）通信。在这一点上，UL中的多跳路由由于其通过使能到更近的跳的传输来减少能量消耗的能力而开始获得关注。尽管如此，先验识别能量有效的多跳路由并不是微不足道的，因为不可预测的因素影响大型LPWAN区域中的通信链路。在本文中，我们提出了一种简单的基于epsilon贪婪的强化学习（RL）算法，以实现可靠和低功耗的LPWAN多跳拓扑结构。从一个真正的测试平台的结果表明，基于EMH的多跳拓扑结构实现了显着的节能相对于默认的单跳方法，这是加重网络操作的进展。
2018-12-12 cs.NI
FatPaths: Routing in Supercomputers and Data Centers when Shortest Paths Fall Short
我们介绍FatPaths：一种简单、通用且强大的路由架构，可使Slim Fly等最先进的低直径拓扑实现前所未有的性能。FatPaths的目标是HPC超级计算机以及云数据中心和集群中的以太网堆栈。FatPaths公开并利用最小路径和非最小路径的丰富多样性，以实现高性能的多路径。此外，FatPaths使用重新设计的“纯化”传输层，几乎消除了所有TCP性能问题（例如，慢启动），并结合了细流交换（一种用于防止TCP网络中的分组重新排序的技术），以实现非常简单和有效的负载均衡。我们的设计使最新的低直径拓扑能够超越强大的Clos设计，以可比的成本实现高15%的净吞吐量和低2倍的延迟。FatPaths将显著加速构成Top500列表的50%以上的以太网集群，它可能成为现代拓扑的标准路由方案。
2020-11-11 cs.NI
Energy Efficient Routing by Switching-Off Network Interfaces
一些研究表明，路由器的流量负载只有很小的影响，他们的能源消耗。因此，网络中的功耗与活动网络元件的数量密切相关，例如接口、线卡、底架等。因此，目标是找到路由时使用的活动网络元件的（加权）数量最小化的路由。在本文中，我们考虑一个简化的架构，其中两个路由器之间的连接表示为一个链接加入两个网络接口。当不使用连接时，可以关闭两个网络接口。因此，为了降低功耗，目标是找到在满足所有需求的同时最小化所使用的链路数量的路由。我们首先正式定义的问题，我们将其建模为一个整数线性规划。然后证明了该问题不在APX中，即不存在多项式时间常数因子近似算法。我们提出了一个启发式算法，我们也证明了一些基本的贪婪和概率算法的负面结果。因此，我们提出了一个特定的拓扑结构，如树，网格和完全图，提供真正的拓扑结构有用的界限和结果的研究。然后，我们展示了增益的网络接口的数量（导致全球减少约33兆瓦时的中型骨干网络）为一组现有的网络拓扑结构：我们看到，几乎所有的拓扑结构超过三分之一的网络接口可以被用于正常范围内的操作。最后，我们讨论了能量有效的路由的拉伸因子和容错的影响。
2014-10-04 cs.NI
Differentiated Service Entanglement Routing for Quantum Networks
针对量子网络中难以同时实现连接最大化与整体效率最优的问题，提出基于张量路径搜索和差异化信道分配的DSER纠缠路由方案，可支撑大规模量子网络构建。
2024-01-30 cs.NI quant-ph
Unveiling the potential of Graph Neural Networks for network modeling and optimization in SDN
网络建模是构建自动驾驶软件定义网络的关键组成部分，特别是为了找到满足管理员设定目标的最佳路由方案。然而，现有的建模技术不满足提供相关的性能指标，如延迟和抖动的准确估计的要求。在本文中，我们提出了一种新的图神经网络（GNN）模型，能够理解拓扑结构，路由和输入流量之间的复杂关系，产生精确的估计每个源/目的地对平均延迟和抖动。GNN被定制为学习和建模结构为图形的信息，因此，我们的模型能够在任意拓扑结构，路由方案和可变流量强度上进行推广。在本文中，我们表明，我们的模型提供了准确的估计延迟和抖动（最坏情况下$R^2=0.86$）时，测试对拓扑结构，路由和交通没有看到在训练。此外，我们提出了几个用例，显示其有效地使用在每个源/目的地对延迟/抖动路由优化和泛化能力的推理在训练过程中没有看到的拓扑结构和路由方案的网络操作模型的潜力。
2019-10-28 cs.NI
A Model Based Approach to Reachability Routing
网络路由研究的当前方向没有跟上网络架构的最新发展，例如对等网络、传感器网络、ad-hoc无线网络和覆盖网络。所有这些新技术的一个共同特点是存在高度动态的网络拓扑。目前部署的单路径路由协议不能充分应付这种动态，现有的多路径算法的权衡，导致这些网络上的最佳性能。这就需要在设计路由协议时考虑到这些网络的独特特性。在本文中，我们提出了可达性路由的概念，作为解决方案的路由所带来的挑战，这样的动态网络。特别是，我们制定的可达性路由提供了成本敏感的多路径转发，以及在互联网协议（IP）架构的范围内避免环路。这是通过在概率路由框架内应用强化学习来实现的。以下解释我们的设计决策和算法的描述，我们提供了各种网络拓扑结构上的算法的性能评估。结果表明，与其他基于强化学习的路由算法相比，该算法具有一贯的优越性能。
2005-11-14 cs.NI
Modeling and Routing for Predictable Dynamic Networks: This paper is only for copyright protection, and unpublished to the top-level version
可预测动态网络的拓扑结构在节点位置、网络连通性和链路度量方面是连续动态的。然而，他们的动态几乎是可预测的ad-hoc网络相比。现有的路由协议特定于静态或ad-hoc网络不考虑这种可预测性，因此在某些情况下不是很有效。本文提出了一种基于分并方法的拓扑模型，将动态拓扑转化为静态拓扑序列，该模型能够以最少的静态拓扑数正确反映拓扑的动态性。然后，我们设计了一个动态规划算法来求解该模型，并确定路由更新的时间和所使用的拓扑结构。此外，对于经典的可预测动态网络--空间互联网，某些区域的链路具有较短的延迟，这导致大部分流量汇聚在这些链路上。同时，这些链路的连通性和度量不断变化，这导致了很大的端到端的路径变化和路由更新。在本文中，我们提出了一个稳定的路由方案，增加链路寿命到其度量，以消除这些动态。然后利用Dijkstra算法的贪婪特性，从动态链路中释放出部分路径，达到路由稳定的目的。实验结果表明，该方法能显著减少网络中发生变化的路径数和受影响的网络节点数，从而大大提高网络的稳定性。有趣的是，我们的方法也可以实现更好的网络性能，包括更少的丢失数据包的数量，平滑的端到端延迟的变化和更高的吞吐量。
2018-08-17 cs.NI
Deep Reinforcement Learning meets Graph Neural Networks: exploring a routing optimization use case
Barcelona Neural Networking Center（巴塞罗那神经网络中心）；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Institute of Telecommunications（电信研究所）；AGH University of Science and Technology（AGH科技大学）
深度强化学习（DRL）在决策和自动控制问题方面表现出显着的改进。因此，DRL代表了一种有前途的技术，可以有效地解决许多相关的优化问题（例如，自动驾驶网络中的路由。然而，应用于网络的现有基于DRL的解决方案未能推广，这意味着当应用于训练期间未观察到的网络拓扑时，它们不能正常操作。这种泛化能力的缺乏严重阻碍了DRL技术在生产网络中的部署。这是因为现有技术的基于DRL的联网解决方案使用标准神经网络（例如，完全连接的、卷积的），其不适合从结构化为图的信息中学习。在本文中，我们集成了图神经网络（GNN）到DRL代理，我们设计了一个问题的具体行动空间，使泛化。GNN是一种深度学习模型，其本质上是为了在不同大小和结构的图上进行泛化而设计的。这使得所提出的基于GNN的DRL代理能够在任意网络拓扑上学习和推广。我们在光网络的路由优化用例中测试了我们的DRL+GNN代理，并分别在180和232个看不见的合成和真实网络拓扑上对其进行了评估。结果表明，DRL+GNN智能体能够在训练期间从未见过的拓扑中超越最先进的解决方案。
2022-10-07 cs.LG cs.NI
Space Shuffle: A Scalable, Flexible, and High-Bandwidth Data Center Network
数据中心应用要求网络具有可扩展性和丰富的带宽。当前的数据中心网络架构通常使用刚性拓扑来增加网络带宽。一个主要的限制是它们几乎不能支持增量网络增长。最近的工作提出使用随机互连来提供生长灵活性。然而，随机拓扑上的路由遭受控制和数据平面可扩展性问题，因为路由决策需要全局信息并且转发状态不能被聚合。在本文中，我们设计了一种新的灵活的数据中心网络架构，空间洗牌（S2），它适用于多个环形空间的贪婪路由，以实现高吞吐量，可扩展性和灵活性。建议贪婪路由协议的S2有效地利用了密集连接的拓扑结构的路径多样性，并使基于密钥的路由。大量的实验研究表明，S2提供了高的二等分带宽和吞吐量，接近最优的路由路径长度，极小的转发状态，并发数据流之间的公平性，以及对网络故障的弹性。
2014-08-26 cs.NI
CUPSMAN: Control User Plane Separation Based Routing in Ad-hoc Networks
网络中用户（数据）平面与控制平面的分离有助于独立地缩放资源、提高服务质量并通过采用软件定义网络技术来促进自主性。分簇引入了层次结构的自组织网络中的控制功能，可以进行一些指定的簇头。它也是一种有效的解决方案，以处理由于缺乏集中式控制器和基础设施的ad-hoc网络的挑战。与平面拓扑相比，分布式网络拓扑获得了显著的可扩展性和可靠性。节点在集群网络中的不同角色也可以有效地用于路由。本文提出了一种新的平面分离路由算法--基于路由器的混合路由算法（CHRA）。在CHRA中，我们利用层次分簇结构，通过控制和用户平面分离（CUPS）在移动自组织网络。在具有特定大小的簇邻域中，使用链路状态路由来最小化延迟，控制开销，并且还利用能量消耗。为了方便与远程节点的通信，我们形成了一个路由骨干，负责控制和数据消息。结果表明，CHRA在公平能耗和端到端延迟方面优于对手。
2018-07-27 cs.NI
An Experimental Investigation of Hyperbolic Routing with a Smart Forwarding Plane in NDN
NDN网络中的路由必须在转发表大小和路由协议开销方面进行扩展。双曲线路由（HR）提出了一个潜在的解决方案，以解决路由的可扩展性问题，因为它不使用传统的转发表或交换路由更新后，在网络拓扑结构的变化。虽然HR具有为某些目的地产生次优路由或局部最小值的缺点，但这些问题可以通过NDN的智能数据转发平面来缓解。然而，HR的可行性仍然取决于HR提供的路由的质量和由于HR的次优行为而在转发平面处引起的开销。我们设计了一种新的转发策略，称为自适应平滑基于RTT的转发（ASF），以减轻HR的次优路径选择。本文介绍了我们的实验研究的数据包传递延迟和开销下HR相比，命名数据链路状态路由（NLSR），计算最短路径。我们运行仿真实验，使用不同的故障情况下，探测间隔，和下一跳的名称前缀的最大数量的各种拓扑结构。我们的研究结果表明，HR的延迟延伸的中位数接近1，第95百分位数在2左右或以下，不会随着网络规模的增长而增长。在动态拓扑中，HR的消息开销几乎与网络规模无关，而NLSR的开销至少呈多项式增长。这些结果表明，人力资源提供了一个更具可扩展性的路由解决方案，对路由路径的最优性影响不大。
2016-11-01 cs.NI cs.SI physics.soc-ph
Priority-Aware Routing for Quantum Networks:Integrating Coherence-Time Constraints into Scheduling
Indian Institute of Information Technology Dharwad（达尔瓦德信息与技术学院）
提出一种相干感知路由协议，通过优先级调制老化模型将退相干约束集成到路径选择中，在多种拓扑下显著提升保真度与吞吐量，优于传统路由和调度方法。
2026-10-01 cs.NI quant-ph
Towards realistic modeling of IP-level routing topology dynamics
许多作品研究了互联网的拓扑结构，但很少有人调查的问题，它如何随着时间的推移而演变。本文重点介绍了互联网路由IP级拓扑结构，并提出了第一步，其动态的现实建模。我们研究定期测量路由树从一个单一的监视器到一个固定的目的地集，并确定其动态不变的属性。然后，我们提出了一个简单的模型的拓扑动力学的基本机制。仿真结果表明，它有效地捕捉到观察到的行为，从而提供了关键的洞察力的相关机制，管理互联网路由动态。
2011-12-20 cs.NI
High-Performance Routing with Multipathing and Path Diversity in Ethernet and HPC Networks
拓扑设计的最新研究方向集中在降低网络直径上。已经提出了许多小直径拓扑结构，例如Slim Fly或Jellyfish，它们大大降低了成本、功耗和延迟。实现这些拓扑优势的一个关键挑战是路由。一方面，这些网络提供比Clos或Torus等已建立的拓扑结构更短的路径长度，从而提高性能。另一方面，每对端点之间的最短路径的数量比Clos中少得多，但路由器对之间存在大量非最小路径。这妨碍甚至使得不可能使用已建立的多路径路由方案，如ECMP。在这项工作中，为了促进高性能路由在现代网络中，我们分析了现有的路由协议和架构，重点是如何利用最小和非最小路径的多样性。我们首先开发了一个分类的不同形式的支持多路径和整体路径多样性。然后，我们分析现有的路由方案如何支持这种多样性。除此之外，我们还考虑了最短路径和非最短路径的多路径，支持不相交路径或启用自适应性。为了解决HPC和“大数据”域的持续融合，我们考虑为HPC系统和数据中心以及一般集群开发的路由协议。因此，我们涵盖了基于以太网、InfiniBand和其他HPC网络（如Myrinet）的架构和协议。我们的审查将促进开发未来的高性能多路径路由协议在超级计算机和数据中心。
2020-10-30 cs.DC cs.NI cs.PF
RELiQ: Scalable Entanglement Routing via Reinforcement Learning in Quantum Networks
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Leibniz University Hannover（莱布尼茨汉诺威大学）；IMDEA Networks（IMDEA网络研究所）
本文提出RELiQ，一种基于强化学习的纠缠路由方法，利用图神经网络学习图表示，避免过拟合特定网络拓扑，优于现有局部信息启发式方法和学习方法，尤其在拓扑变化快速响应方面表现优异。
2025-11-27 cs.AI cs.NI quant-ph
Routing-Led Placement of VNFs in Arbitrary Networks
对计算资源不断增长的需求导致了具有数万台服务器的超大规模数据中心的创建。随着需求的持续增长，必须采用新技术，以确保在不产生高能耗对环境造成破坏性影响的情况下提供高质量的服务。诸如网络功能虚拟化（NFV）的虚拟化技术允许通过连接被称为虚拟网络功能（VNF）的组件部分来创建服务。VNF可以用于通过优化VNF的放置和路由来最大化地利用可用的数据中心资源，以保持高服务质量，同时最小化能量成本。目前对这个问题的研究集中在放置VNF上，并将路由视为次要问题。在这项工作中，我们认为，相反的方法，路由为主导的方法是可取的。我们提出了一种新的路由为主导的算法和分析每个组成部分在一系列不同的拓扑结构上的问题，多达16000个变量，并比较其性能对传统的布局为基础的算法。实证结果表明，我们的路由为主导的算法可以产生显着更好，更快的解决方案，以大型问题的实例上的一系列concentre拓扑结构。
2020-01-30 cs.NE cs.NI
SatQNet: Satellite-assisted Quantum Network Entanglement Routing Using Directed Line Graph Neural Networks
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Leibniz University Hannover（莱布尼茨汉诺威大学）；IMDEA Networks（IMDEA网络研究所）
本文提出SatQNet，一种基于强化学习的卫星辅助量子网络纠缠路由方法，通过有向线图神经网络实现高效动态拓扑中的局部消息传递，提升端到端纠缠质量。
2026-04-10 cs.AI cs.NI quant-ph
Maximizing Reliability in WDM Networks through Lightpath Routing
本文研究了WDM网络中随机链路失效的可靠性最大化问题。这些网络中的可靠性被定义为逻辑网络被连接的概率，并且它由底层光路路由、网络拓扑和链路故障概率确定。通过引入光路路由的字典序的概念，我们表征精确的优化标准，在低故障概率制度的最大可靠性。基于优化准则，我们开发了最大化可靠性的光路路由算法，以及进一步提高可靠性的逻辑拓扑增强算法。我们还研究了在高失效概率制度的可靠性最大化问题。
2013-01-18 cs.NI
Q-SR: An Extensible Optimization Framework for Segment Routing
分段路由（SR）结合了集中式软件定义网络（SDN）范例支持的源路由和分布式IP网络基础设施中应用的逐跳路由的优点。然而，由于计算效率低下，几乎不可能使用传统方法评估各种类型的网络是否会从具有多个段的SR中受益。在本文中，我们提出了一个灵活的$Q$ -SR模型，以及它的制定，以充分探索SR的潜力，从算法的角度来看。该模型导致一个高度可扩展的框架，设计和评估算法，可以适应各种网络拓扑结构和流量矩阵。对于离线设置，我们开发了一个完全多项式时间近似方案（FPTAS），它可以找到一个$(1+ω)$近似的解决方案，为任何指定的$ω>0$在时间是一个多项式函数的网络大小。据我们所知，建议的FPTAS是第一个算法，可以计算任意精确的解决方案。对于在线设置，我们开发了一种在线原始-对偶算法，该算法证明$O(1)$具有竞争性，并且以因子$O(\log n)$违反链路容量，其中$n$是节点号。我们还证明了所提出的算法的性能界限。我们进行模拟现实的拓扑结构，以验证SR参数和算法参数在离线和在线的情况下。
2020-12-24 cs.NI
Load-balanced Routing for Nested Interconnection Networks
针对嵌套式互连网络，通过考虑各节点的数据转发压力，提出了一种负载均衡的路由算法。在具有各种网络拓扑结构的小型集群上进行的基准测试，以及对几个原型成本太高而无法构建的大型集群进行的模拟，证明了我们在这些网络上的路由比其他主流路由算法的通信性能有了很大的提高。
2019-12-25 cs.NI
Geometric Fairness-Aware Routing for Federated Edge Networks
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校电气与计算机工程系）
提出Geo-FairFed，融合双曲图神经网络与联邦优化，通过曲率正则化公平目标实现边缘节点间的均衡路由，在6G和IoT拓扑上延迟降低20%、能耗降低17%、公平性提升21%。
2026-06-26 cs.AI cs.NI
Realistic Approach towards Quantitative Analysis and Simulation of EEHC-Based Routing for Wireless Sensor Networks
提出了一种基于能量有效分层分簇（EEHC）的无线传感器网络路由算法的定量分析和仿真方法。在这里，已经做了努力，结合分析硬件模型与修改EEHC为基础的路由模型。分析了基于硬件传感器模型和EEHC模型的最优簇数、能耗、每轮能耗等性能指标之间的关系。
2010-02-05 cs.NI
Shortcuts to quantum network routing
量子网络有望实现长距离量子通信，并将小型量子设备组装成大型量子计算集群。因此，每个网络节点都可以被看作是一个小的几个量子比特的量子计算机。量子比特可以通过连接附近量子节点的直接物理链路发送，或者通过远程网络节点之间预先建立的纠缠进行隐形传态。这种预先共享的纠缠有效地形成了一条捷径-虚拟量子链路-可以只使用一次。在这里，我们提出了一个量子网络的抽象，允许从计算机科学的想法被应用到路由量子比特的问题，并管理网络中的纠缠。具体来说，我们考虑这样一种场景，其中每个量子网络节点可以通过物理连接与其近邻创建EPR对，并执行纠缠交换操作，以创建长距离虚拟量子链路。我们继续讨论量子网络所特有的特征，这些特征要求开发新的路由技术。作为一个例子，我们提出了两个简单的分层路由方案的N个节点的量子网络的环形和球形拓扑结构。对于这些拓扑结构，我们提出了高效的路由算法，需要O（log N）量子比特存储在每个网络节点，O（polylog N）的时间和空间来执行路由决策，和O（log N）的时间步长来补充的虚拟量子链路的纠缠生成模型。
2016-10-17 cs.NI quant-ph
Hierarchical Routing over Dynamic Wireless Networks
无线网络拓扑随着时间的推移而变化，维护路由需要频繁更新。更新在消耗可用于数据传输的吞吐量方面是昂贵的，这在无线网络中是宝贵的。在本文中，我们问是否存在低开销的计划，产生低拉伸路线。这是通过使用在无线网络中的连接图的基本几何性质进行研究。
2009-09-16 cs.DS cs.NI
Improving the Resilience of Fast Failover Routing: TREE (Tree Routing to Extend Edge disjoint paths)
当今的通信网络具有严格的可用性要求，因此需要在故障后快速恢复连接。因此，现代网络在数据平面中实现各种形式的快速重新路由机制，以弥合与缓慢的全局控制平面收敛的差距。最先进的快速重路由通常依赖于不相交的路由结构，以提供多个独立的路径到目的地。我们建议利用网络的路径多样性，扩展边缘不相交路径机制树路由，以提高快速重路由的性能。我们详细介绍了两种这样的树机制，并表明它们在现实世界，合成和数据中心拓扑结构上分别将弹性提高了12%和25%，同时仍然保持了良好的路径长度质量。
2021-11-28 cs.NI
On Routing Optimization in Networks with Embedded Computational Services
针对嵌入计算服务的网络，本文建立多类路由优化模型，提出低复杂度启发式算法及具性能保证的在线算法，并在真实拓扑上验证其灵活适配性与近优性能。
2023-06-06 cs.NI
Adaptive Hybrid Deflection and Retransmission Routing for Optical Burst-Switched Networks
突发竞争是光突发交换（OBS）网络中一个众所周知的挑战性问题。偏转路由用于解决争用。突发重传用于通过重传丢失的突发来降低突发丢失率（BLR）。以前的工作表明，结合偏转和重传优于纯偏转和纯重传的方法。本文提出了一种新的自适应混合偏转和重传（AHDR）的方法，动态结合偏转和重传方法的基础上的网络条件，如BLR和链路利用率。网络模拟器2（ns-2）是用来模拟所提出的方法在不同的网络拓扑结构。仿真结果表明，该方法优于静态方法的最大似然比和有效吞吐量。
2008-10-16 cs.NI
Asynchronous Routing for Multipartite Entanglement in Quantum Networks
Washington University（华盛顿大学）；Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学）；Cisco（思科）；Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学）；Qatar University（卡塔尔大学）
本文提出异步路由方案用于生成多部分子纠缠，尤其针对三粒子GHZ态，证明其在纠缠率上优于传统同步方法，尤其在相干时间增加时表现更佳。
2026-03-29 cs.NI quant-ph
High-Quality Fault-Resiliency in Fat-Tree Networks (Extended Abstract)
将规则的拓扑结构与优化的路由算法相结合是提高高性能计算系统互连网络性能的关键。在本文中，我们提出了Dmodc，一个快速的确定性路由算法并行广义胖树（PGFTs），即使在大规模的拓扑结构退化造成的设备故障，最大限度地减少拥塞风险。它应用基于模的计算更接近目的地的交换机之间的转发表，仅使用子树的知识进行预模划分。Dmodc允许在不到一秒的时间内对具有数万个节点的拓扑进行完整的重新路由，这极大地帮助了集中式交换矩阵管理通过高质量的路由表对故障做出反应，并且不会影响当前和未来超大规模HPC集群中正在运行的应用程序。我们比较Dmodc对路由算法可在InfiniBand控制软件（OpenSM）的路由执行时间，以显示规模的可行性，然后在降级的拥塞风险，以证明鲁棒性。后一个比较是使用随机排列（RP）、移位排列（SP）和全对全（A2A）流量模式下的路由表的静态分析完成的。Dmodc的结果表明，A2A和RP拥塞风险相似的严重退化的最稳定的算法相比，和接近最佳的SP拥塞风险高达1%的随机退化。
2022-11-21 cs.DC cs.NI
Q-caching: an integrated reinforcement-learning approach for caching and routing in information-centric networks
诸如视频流的内容递送是最流行的互联网应用之一。虽然非常流行，但此类应用程序的持续增长带来了新的性能和可扩展性挑战。以信息为中心的网络以内容为中心，并提出了新的解决方案，这些挑战，但也提出了新的问题，缓存和路由之间的接口。在本文中，建立在Q-路由，我们提出了一种缓存策略，即Q-缓存，它利用信息，已经收集的路由算法。Q-caching促进了网络中的内容多样性，减少了托管人的负载和客户端的平均下载时间。在程式化的拓扑结构，我们表明，Q-缓存对国家的最先进的算法的收益是显着的。然后，我们考虑的RNP拓扑结构，并表明，Q-缓存的性能是更灵活的，而与现有的算法相比，具有竞争力。
2015-12-28 cs.NI
Spritz: Path-Aware Load Balancing in Low-Diameter Networks
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Microsoft（微软）
Spritz是一种利用标准以太网功能实现路径感知负载均衡的框架，通过两种算法提升数据中心网络性能，减少故障转移时间，提高效率。
2026-02-23 cs.NI
Modeling and Designing Routing Protocols in Quantum Networks
量子网络实现了许多重要的应用，例如量子密钥分发。量子网络的基本功能是实现两个远程通信方之间的长距离量子纠缠。本文研究了纠缠路由问题，其目标是通过多跳为并发的源-目的对建立长距离的纠缠。与现有的基于特殊网络拓扑结构的传统纠缠路由算法不同，本文提出了一个综合反映量子网络与经典网络差异的纠缠路由模型，并利用量子网络的独特性质提出了新的纠缠路由算法。评估结果表明，所提出的算法Q-CAST增加了成功的长距离纠缠的数量相比，其他方法有很大的利润。本文所建立的模型和仿真器可以鼓励更多的网络研究人员研究纠缠路由问题。
2019-10-25 cs.ET cs.NI
Transition-Aware Routing in Hybrid Hollow-Core/Single-Mode Fiber Networks: A Cost--Throughput Investigation
Huawei Technologies Canada（华为技术有限公司加拿大分公司）
研究混合空芯/单模光纤网络中路由权衡，用通用模拟器比较六种路由方案，通过特定模型得出不同方案在过渡次数、吞吐量及成本上的表现，支持BD-TPAR为碎片化部署默认方案，GMR-T为低复杂度替代，高过渡成本时选TPAR或GFJ。
2026-07-17 cs.NI physics.optics
Distributed Routing in a Quantum Internet
我们为具有噪声量子设备的量子网络开发了新的路由算法，使得每个设备可以存储少量的量子比特。因此，我们考虑两个模型的操作这样一个网络。第一种是连续模型，其中节点的子集之间的纠缠在后台连续产生。原则上，这可以允许使用网络中已经预先生成的纠缠对在更远的节点之间快速创建纠缠。第二种是按需模型，其中纠缠生产在请求提出之前不会开始。我们的目标是找到协议，最大限度地减少网络的延迟，以满足在网络中的两个远程节点之间创建纠缠的请求。我们提出了三种路由算法，并分析表明，如预期的那样，当网络中只有一个请求时，采用它们的连续模型会产生较低的延迟比按需的。我们研究的路由算法在一个环，网格，递归生成的网络拓扑结构的性能。我们还给出了一个分析上限的纠缠交换操作的节点需要执行的源和目的地之间的路由纠缠链路上的共享纠缠态的端到端的保真度的下限。我们继续研究多个并发请求的情况下，并表明，在某些情况下，按需模型可以优于连续的。使用环形和网格网络的数值模拟，我们还研究了所有的路由算法的延迟的行为。我们观察到，所提出的路由算法的行为远远优于现有的经典贪婪路由算法。模拟还有助于了解不同类型需求的不同类型连续模型的优缺点。
2019-07-26 cs.NI quant-ph
Graphical Probabilistic Routing Model for OBS Networks with Realistic Traffic Scenario
Université du Québec à Montréal（魁北克大学蒙特利尔分校）
突发竞争是光突发交换（OBS）网络中一个众所周知的挑战性问题。竞争解决方法总是反应性的，并尝试基于核心节点处可用的本地信息来最小化BLR。另一方面，期望在突发丢失发生之前避免突发丢失的主动方法。为了降低突发竞争的概率，需要一种比最短路径更鲁棒的路由算法。本文提出了一种新的基于JET的OBS网络路由机制，称为图形概率路由模型（GPRM），选择较少使用的链路，在逐跳的基础上，通过使用一个分组网络。我们假设在OBS网络的核心节点处没有波长转换并且没有缓冲可用。我们模拟所提出的方法在动态负载下，证明它降低了突发丢失率（BLR）相比，静态的方法，使用网络模拟器2（NS-2）的NSFnet网络拓扑结构和现实的流量矩阵。仿真结果清楚地表明，所提出的方法优于静态方法的最大似然比。
2009-07-25 cs.AI cs.NI
DeeP-TE: Data-enabled Predictive Traffic Engineering
针对自适应路由的流量矩阵估计与路由变更性能下降问题，提出数据驱动的预测性流量工程算法DeeP-TE，无需流量矩阵测量/估计即可生成路由更新，在真实拓扑和流量下实现近最优拥塞控制且路由变化更小。
2025-08-19 cs.NI
Adaptive Probabilistic Flooding for Multipath Routing
在这项工作中，我们开发了一个分布式源路由算法的拓扑发现适合ISP的传输网络，但启发的机会算法中使用的ad hoc无线网络。我们提出了一个即插即用的控制平面，能够找到多条路径朝向同一目的地，并引入一种新的算法，称为自适应概率洪泛，以实现这一目标。通过在参与发现过程的路由器中保持少量的状态，我们的技术显着限制了与洪泛交换的控制消息的数量-同时，它只会最小限度地影响所发现的多条路径的质量相对于最佳解决方案。简单的分析界限，证实了广泛的模拟四个现实的拓扑结构收集的结果，表明我们的方法是很高的实际利益。
2011-04-29 cs.NI
D2R: Dataplane-Only Policy-Compliant Routing Under Failures
在今天的网络中，数据平面处理转发-将数据包发送到路径中的下一个设备-而控制平面处理路由-决定数据包在网络中的路径。这种架构有局限性。首先，当链路故障发生时，数据平面必须等待控制平面安装新路由，并且由于延迟的路由收敛或中央控制器延迟，可能发生分组丢失。第二，如果没有复杂的配置合成或控制器干预，则无法保证策略遵从性。在本文中，我们利用快速可编程开关的最新进展，完全在数据平面执行符合政策的路由计算，从而提供快速的故障反应。我们的新网络架构D2 R可以提供一种网络结构的错觉，即使在故障情况下也始终可用且符合策略。我们实现我们的数据平面P4，并证明其在现实世界中的拓扑结构的可行性。
2019-12-05 cs.NI
Contra: A Programmable System for Performance-aware Routing
我们提出的魂斗罗，性能感知路由系统，可以适应硬件速度的流量变化。虽然现有的工作已经开发了用于固定拓扑上的性能感知路由的点解决方案（例如，Fattree）具有固定的路由策略（例如，使用最少利用的路径），Contra可以配置为在任何网络拓扑和各种复杂的路由策略上无缝运行。Contra的用户编写网络范围的策略，根据网络路径的当前性能对其进行排名。然后，编译器结合网络拓扑分析这些策略，并将其分解为交换机本地P4程序，这些程序共同实现一个新的、专门的距离矢量协议。该协议生成遍历网络的紧凑探测器，收集路径度量以动态优化用户策略。交换机通过沿最佳策略兼容路径路由细流，以硬件速度响应不断变化的网络条件。我们的实验表明，Contra可扩展到大型网络，并且在流完成时间方面，它与针对特定拓扑和策略定制的手工制作的系统具有竞争力。
2019-02-03 cs.NI
Performance Comparison of the RPL and LOADng Routing Protocols in a Home Automation Scenario
IETF提出的IPv6/6LoWPAN低功耗有损网络路由协议RPL具有很高的复杂度。另一种称为LOADng的协议是AODV的轻量级变体，作为替代解决方案出现。在本文中，我们比较了这两种协议的性能在家庭自动化的情况下，异构的流量模式，包括混合的多点到点和点到多点的路由在现实的密集的非均匀的网络拓扑结构。我们使用Contiki OS和Cooja模拟器来评估ContikiRPL实现和LOADng的基本非优化实现的行为。与以前的研究不同，我们的研究结果表明，RPL提供更短的延迟，更少的控制开销，需要更少的内存比LOADng。然而，通过更有效的洪泛和更好的路由存储算法来增强LOADng可以提高其性能。
2014-01-06 cs.NI
WIP: Federated Learning for Routing in Swarm Based Distributed Multi-Hop Networks
无人机（UAV）是一项迅速崛起的技术，为公共安全、监控和无线网络等许多领域提供快速且经济高效的解决方案。然而，由于无人机的高度动态网络拓扑，传统的网状网络协议，如移动自组织网络的更好方法（B.A.T.M.A.N.），是不合适的为此，我们研究修改B.A.T.M.A.N.路由协议与机器学习（ML）模型，并提出使用联邦学习（FL）实现这个解决方案。这项工作的目的是帮助路由协议学习预测未来的网络拓扑结构和抢先作出路由决策，以尽量减少网络拥塞。我们还提出了一个FL测试平台上建立的网络仿真器，为未来的测试建议ML辅助B.A.T.M.A.N.路由协议
2023-03-15 cs.NI cs.SY eess.SY
Fast emergency paths schema to overcome transient link failures in ospf routing
可靠的网络基础设施必须能够维持流量，即使发生故障并改变网络拓扑。发生故障时，路由协议（如OSPF）需要几百毫秒到几秒才能收敛。在此收敛期间，数据包可能会遍历更长的路径甚至循环。一个更糟糕的瞬时行为是，即使目的地是可到达的，数据包也会被丢弃。在这种情况下，本文介绍了一种主动快速重路由方法，命名为快速紧急路径模式（FEP-S），以克服问题源于OSPF路由的瞬时链路故障。使用不同维度的网络拓扑结构进行了大量的实验。结果表明，FEPS算法得到的恢复路径比其他重路由算法得到的恢复路径短，并且能够降低路由协议收敛失败时的丢包率，从而提高网络的可靠性。
2012-04-11 cs.NI
Routing Technique Based on Clustering for Data Duplication Prevention in Wireless Sensor Network
由于组成传感器网络的节点体积小，电池容量有限，传感器节点长时间活动对节点能耗影响很大。为了降低传感器节点的能量消耗，传感器网络路由技术分为平面路由和层次路由。层次路由技术是一种能量有效的路由协议，它通过形成簇并与簇头通信来降低整个传感器节点的能量消耗，分散传感器节点的能量消耗。但是，尽管基于分簇的分层路由技术比平面路由技术更有优势，但由于不现实的原因，这并没有被使用。其不现实的原因是分层路由技术实际上没有考虑传感器节点的数据传输半径。因此本文提出了基于分簇现实路由技术。
2009-11-26 cs.DC cs.NI cs.PF
A Simple Scheme for Distributed Passive Load Balancing in Mobile Ad-hoc Networks
高效路由是下一代车载网络的关键挑战之一，以便在智能城市环境中提供快速可靠的通信。已经提出了各种路由协议来确定高度动态拓扑中的最优路由路径。然而，这是这些类型的网络的困境，良好的路径被集中使用，导致拥塞和路径质量下降。在本文中，我们采用多路径路由的思想，并提出了一个简单的分散计划的移动自组网（MANET）路由，处理被动负载均衡，而不需要额外的通信努力。它可以很容易地应用到现有的路由协议，以实现负载均衡，而不改变路由过程本身。在全面的仿真研究中，我们提出的负载均衡技术应用于多个示例协议，并评估其对网络性能的影响。结果表明，所有考虑的协议可以实现显着更高的可靠性和改进的数据包传输率（PDR）的值，通过应用建议的负载均衡计划。
2018-02-21 cs.NI
Dynamic Bandwidth-Efficient BCube Topologies for Virtualized Data Center Networks
网络虚拟化使计算网络和数据中心（DC）提供商能够使用在物理计算机上运行的软件以灵活的方式管理其网络资源。在本文中，我们解决了现有的问题与经典的DC网络拓扑结构在虚拟化环境中，并研究了一组DC网络拓扑结构的能力，提供动态结构，根据服务水平所需的活动流量在虚拟DC网络。特别是，我们提出了三个主要的方法来修改一个经典的BCube拓扑结构作为拓扑基准，并调查其相关的结构特征和最大可实现的互连带宽为不同的路由方案。最后，我们运行了一个广泛的模拟程序，以检查所提出的修改后的拓扑结构的性能，在模拟环境中，考虑故障分析和交通拥堵。我们的模拟实验，这是一致的，我们的设计目标，表明效率的建议修改后的拓扑结构相比，经典的BCube的带宽可用性和故障弹性。
2015-04-27 cs.NI cs.PF
Leveraging InfiniBand Controller to Configure Deadlock-Free Routing Engines for Dragonflies
本文提出一种将基于虚拟通道转换的无死锁路由算法集成到InfiniBand控制器OpenSM中的直接方法，并通过真实集群与模拟实验验证了其性能。
2025-02-03 cs.DC cs.NI
SubwayMeshDTN: Exploring Opportunistic Delay Tolerant Routing Protocols when Disseminating Emergency Alerts on a Smart City Subway Network
该研究针对纽约地铁地下通信问题，测试Epidemic、MaxProp两种DTN路由协议在Wi-Fi和蓝牙拓扑下的性能，发现手风琴效应占主导，最优协议配置存在差异。
2024-05-13 cs.NI
Optimized network structure and routing metric in wireless multihop ad hoc communication
受复杂网络统计物理学的启发，无线多跳自组织通信网络被抽象化。由于这种工程网络能够通过拓扑控制来修改其结构，因此我们搜索优化的网络结构，以最大限度地提高端到端的吞吐量性能。一个修改后的版本的介数中心性的介绍，并示出是非常相关的各自的建模。计算出的优化网络结构导致端到端吞吐量的显着增加。由此产生的结构特性的讨论表明，这将是几乎不可能的，以技术上有效的分配方式来构建这些优化的拓扑结构。然而，修改后的介数中心性也允许提出一个新的路由度量的端到端的通信流量。该方法导致吞吐量容量的甚至更大的增加，并且可以以技术相关的方式容易地实现。
2005-03-07 cs.NI
Kulfi: Robust Traffic Engineering Using Semi-Oblivious Routing
广域网流量工程使网络运营商能够通过平衡多条路径上的负载来减少拥塞并提高利用率。当前的流量工程方法可以根据计算转发路径的路由组件和将传入流动态映射到这些路径上的负载均衡组件来建模，从而调整发送速率以适应当前条件。不幸的是，现有的系统依赖于这些组件中的一个或两个的简单策略，这导致性能差或需要对转发路径进行频繁更新，从而显著增加了管理复杂性。本文探讨了一种不同的方法，基于半不经意路由，不经意路由的自然扩展，其中系统计算一组不同的路径独立的需求，但也动态地适应发送速率的条件变化。半不经意路由具有许多重要的优势，包括低开销，接近最佳的性能，以及内置的保护，防止意外的流量和故障的突发。通过深入的模拟和SDN硬件上的部署，我们证明了这些好处是强大的，并在广泛的拓扑结构，需求，资源预算和故障场景中保持。
2016-03-03 cs.NI
Smart Interrupted Routing Based on Multi-head Attention Mask Mechanism-Driven MARL in Software-defined UASNs
本文针对水声传感器网络动态环境下的路由难题，提出基于SDN的ISURL框架及融合多头注意力掩码机制的MA-MAPPO算法，通过中断策略实现智能路由决策，显著提升收敛速度并降低路由延迟。
2026-11-02 cs.NI
Joint Cache Placement and Routing in Satellite-Terrestrial Edge Computing Network: A GNN-Enabled DRL Approach
本文针对卫星-地面边缘计算网络中的联合缓存与路由问题，提出GNN与DRL结合的框架，将卫星网络建模为动态图并用SAC算法优化缓存策略，仿真表明可显著提高交付成功率并降低通信流量成本。
2025-08-22 cs.NI
