WDM網(wǎng)絡及IP網(wǎng)絡中的多播算法研究.pdf

1、多播傳輸能有效節(jié)約帶寬資源,并具有高效、靈活、可控等諸多優(yōu)點,是實現(xiàn)多媒體應用的重要方法。近年來,光網(wǎng)絡的迅速普及,WDM(Wavelength DivisionMultiplexing)網(wǎng)絡成為未來Internet骨干支撐網(wǎng)的首選。隨著光學技術日益成熟,原來需要在業(yè)務交換層面完成的多播業(yè)務被移植到了光層,光網(wǎng)絡多播技術正是近年來廣受關注的熱點之一。本文主要研究了WDM網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡中的多播算法,針對以下三方面的問題進行了深入研究:WD

2、M網(wǎng)絡中的多播保護算法,OBS網(wǎng)絡中多播匯聚機制以及基于網(wǎng)絡編碼的多播業(yè)務靜態(tài)規(guī)劃算法。 WDM技術可以大大提高鏈路的傳輸容量,同時也使網(wǎng)絡部件失效時可能遭受比傳統(tǒng)網(wǎng)絡更大的損失,網(wǎng)絡的生存性問題日漸突出,WDM網(wǎng)絡中多播保護問題受到了廣泛的關注。本文第二章首先對現(xiàn)有的啟發(fā)式保護算法進行分析,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)啟發(fā)式算法沒有考慮工作樹與保護樹之間的鏈路復用問題,導致其帶寬利用率低,阻塞率高；然后通過數(shù)學模型描述了針對單鏈路失效情況下的多

3、播保護樹；再提出了兩種基于路徑分離的改進啟發(fā)式算法。這兩種改進算法分別從不同的角度描述了工作樹與保護樹之間的相互影響關系,再由此確定了路由過程中的冗余鏈路,并分別根據(jù)冗余邊的特點設計路由算法,減少多播保護的資源消耗。 光突發(fā)交換(OBS, Optical Burst Switching)作為一種IP-over-WDM的光交換技術,結合了波長路由交換和光分組交換的優(yōu)點,同時也克服了二者的不足,能提高帶寬利用率、減少波長資源消耗,降

4、低業(yè)務阻塞率,對OBS網(wǎng)絡中的多播實現(xiàn)方式的研究具有現(xiàn)實意義。本文第三章提出一種基于稀疏分光配置的OBS網(wǎng)絡的共享多播機制。該機制對包含相同分光節(jié)點的業(yè)務進行匯聚,并且在資源預約過程中引入了優(yōu)先級來區(qū)分主干鏈路和分枝鏈路,保證多播樹的主干鏈路能優(yōu)先搶占資源。相比傳統(tǒng)多播機制,該方式的多播樹匯聚算法的冗余度更低,且能減少多播業(yè)務的丟包率和冗余包的數(shù)量,提高資源利用率。 本文最后研究了口網(wǎng)絡中基于網(wǎng)絡編碼的多播業(yè)務靜態(tài)規(guī)劃問題。網(wǎng)絡

5、編碼是近年來IP網(wǎng)絡中的研究熱點,通過中間節(jié)點對傳輸數(shù)據(jù)編碼的方式實現(xiàn)多播最大流傳輸。使用網(wǎng)絡編碼可以在很大程度上提高網(wǎng)絡吞吐量,但是不可避免地會增加網(wǎng)絡的復雜性?，F(xiàn)有的啟發(fā)式路由算法通常只能為單個多播業(yè)務尋找最優(yōu)路由,無法優(yōu)化網(wǎng)絡的整體吞吐量；而用普通整數(shù)線性規(guī)劃(ILP, Integer LinearProgramming)模型描述網(wǎng)絡編碼業(yè)務,通常會因為網(wǎng)絡編碼業(yè)務的多播圖復雜,導致問題規(guī)模變大,求解困難。運用column gen

6、eration算法解決靜態(tài)業(yè)務規(guī)劃問題,對多個約束條件進行拉格朗日松弛,再為松弛系數(shù)賦予具體的物理含義,使系數(shù)之間存在相互關聯(lián)關系,并根據(jù)物理含義進行路徑更新。與啟發(fā)式算法相比,column generation從整體上提高了網(wǎng)絡的吞吐量,改善了網(wǎng)絡的負載均衡。同時,與普通ILP規(guī)劃算法相比,column generation的路徑更新更有針對性,無需計算大量備選路徑,問題規(guī)模小,收斂速度更快,且能夠解決部分ILP無法處理的大規(guī)模規(guī)劃問