基于人工免疫算法的CDN骨干網(wǎng)組播路由優(yōu)化與仿真.pdf

1、隨著Internet信息數(shù)量和網(wǎng)民數(shù)量的大規(guī)模增多，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)中多媒體信息的需求也呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。以IPTV為代表的多媒體應(yīng)用已成為互聯(lián)網(wǎng)界公認(rèn)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(wǎng)服務(wù)提供商面前最大的挑戰(zhàn)就是如何將流媒體內(nèi)容高效穩(wěn)定的分發(fā)給眾多網(wǎng)絡(luò)用戶。
　　 目前在流媒體內(nèi)容分發(fā)的商用環(huán)境中最為普及的是下面兩種技術(shù):內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)

2、絡(luò)(CDN，Content Delivery Network)和組播(Multicast)。CDN技術(shù)的通俗理解就是網(wǎng)站加速，通過在網(wǎng)絡(luò)的不同位置部署多個(gè)內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器，實(shí)時(shí)地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬、使用流量、負(fù)載狀況等綜合信息將用戶的請(qǐng)求重新導(dǎo)向最合適的邊緣服務(wù)器接收媒體信息;服務(wù)提供商以此來解決因?yàn)榭邕\(yùn)營(yíng)商、骨干網(wǎng)絡(luò)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(shè)過程中部署了大量的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，投資較大，后期運(yùn)行維護(hù)成本也較

3、高;同時(shí)CDN的本質(zhì)還是基于C/S架構(gòu)的，難以從根本上避免和緩解大量用戶同時(shí)訪問時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成的壓力。在組播網(wǎng)絡(luò)中，分組數(shù)據(jù)可以通過復(fù)制的方式提高其復(fù)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(wù)器能夠有更多的空余資源來為用戶提供多種多樣的服務(wù)。但是，建立在應(yīng)用層的組播分組轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則脫離了網(wǎng)絡(luò)層，并不考慮網(wǎng)絡(luò)本身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，應(yīng)用層組播在延遲方面的性能較差;而且，由于分組重復(fù)傳送的因素，應(yīng)用層組播會(huì)給網(wǎng)絡(luò)層增加額外的負(fù)擔(dān)，這樣

4、，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)就很難得以保證。
　　 本文在對(duì)組播技術(shù)和CDN技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，提出了一種組播和CDN技術(shù)相結(jié)合的IPTV傳輸網(wǎng)絡(luò)，它融入了CDN和組播技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)了各自的不足。我們隨之采用人工免疫算法對(duì)傳輸系統(tǒng)的QoS進(jìn)行優(yōu)化，并設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的人工免疫算法使其能適應(yīng)不同規(guī)模的拓?fù)?，自?dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，不再依賴人工選擇。
　　 (1)針對(duì)IPTV對(duì)流媒體傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性較高，而組播算法在大規(guī)模拓?fù)渲惺諗繒r(shí)間

5、過長(zhǎng)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(gòu)造算法不同，本文提出的算法通過對(duì)組播樹進(jìn)行合并然后變換來達(dá)到進(jìn)化的效果，極大的減少了算法的收斂時(shí)間。通過大量實(shí)驗(yàn)可以證明，人工免疫路由算法在大規(guī)模拓?fù)渲腥匀痪哂辛己玫倪m應(yīng)性。
　　 (2)對(duì)于不同的拓?fù)湟?guī)模，經(jīng)典算法中的參數(shù)選擇完全依靠大量的人工調(diào)整來進(jìn)行。本文在人工免疫算法的基礎(chǔ)上引入了粒子群優(yōu)化算法，通過粒子的搜索