基于人工免疫算法的CDN骨干網組播路由優(yōu)化與仿真.pdf

1、隨著Internet信息數(shù)量和網民數(shù)量的大規(guī)模增多，人們對網絡中多媒體信息的需求也呈現(xiàn)指數(shù)級的增長。以IPTV為代表的多媒體應用已成為互聯(lián)網界公認的“killer-application”，人們擺脫了以往的限制，可以輕松自如地從Internet得到媒體信息。目前擺著科研人員和互聯(lián)網服務提供商面前最大的挑戰(zhàn)就是如何將流媒體內容高效穩(wěn)定的分發(fā)給眾多網絡用戶。
　　 目前在流媒體內容分發(fā)的商用環(huán)境中最為普及的是下面兩種技術:內容分發(fā)網

2、絡(CDN，Content Delivery Network)和組播(Multicast)。CDN技術的通俗理解就是網站加速，通過在網絡的不同位置部署多個內容分發(fā)服務器，實時地根據網絡帶寬、使用流量、負載狀況等綜合信息將用戶的請求重新導向最合適的邊緣服務器接收媒體信息;服務提供商以此來解決因為跨運營商、骨干網絡擁塞、局部流量過大等原因造成的用戶訪問速度過慢的問題。由于CDN的建設過程中部署了大量的服務節(jié)點，投資較大，后期運行維護成本也較

3、高;同時CDN的本質還是基于C/S架構的，難以從根本上避免和緩解大量用戶同時訪問時對整個系統(tǒng)造成的壓力。在組播網絡中，分組數(shù)據可以通過復制的方式提高其復用率，此舉極大的減輕了流媒體分發(fā)系統(tǒng)的壓力，使得服務器能夠有更多的空余資源來為用戶提供多種多樣的服務。但是，建立在應用層的組播分組轉發(fā)規(guī)則脫離了網絡層，并不考慮網絡本身的拓撲結構，因此，應用層組播在延遲方面的性能較差;而且，由于分組重復傳送的因素，應用層組播會給網絡層增加額外的負擔，這樣

4、，網絡服務質量(QoS)就很難得以保證。
　　 本文在對組播技術和CDN技術深入研究的基礎上，提出了一種組播和CDN技術相結合的IPTV傳輸網絡，它融入了CDN和組播技術的優(yōu)點，同時彌補了各自的不足。我們隨之采用人工免疫算法對傳輸系統(tǒng)的QoS進行優(yōu)化，并設計了一種改進的人工免疫算法使其能適應不同規(guī)模的拓撲，自動調節(jié)參數(shù)，不再依賴人工選擇。
　　 (1)針對IPTV對流媒體傳輸?shù)膶崟r性較高，而組播算法在大規(guī)模拓撲中收斂時間

5、過長的問題，我們將人工免疫算法引入組播路由優(yōu)化中，提出了一種基于人工免疫算法的組播路由優(yōu)化算法。同典型的組播樹構造算法不同，本文提出的算法通過對組播樹進行合并然后變換來達到進化的效果，極大的減少了算法的收斂時間。通過大量實驗可以證明，人工免疫路由算法在大規(guī)模拓撲中仍然具有良好的適應性。
　　 (2)對于不同的拓撲規(guī)模，經典算法中的參數(shù)選擇完全依靠大量的人工調整來進行。本文在人工免疫算法的基礎上引入了粒子群優(yōu)化算法，通過粒子的搜索