基于網(wǎng)絡(luò)編碼的光組播波長(zhǎng)分配優(yōu)化研究.pdf

1、隨著光纖通信的發(fā)展與普及，光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐漸成為熱門研究方向。與此同時(shí)，由于光學(xué)技術(shù)的日益完善，功能各異的光通信器件和設(shè)備也大量出現(xiàn)，使得許多原來(lái)需要在業(yè)務(wù)交換層面完成的工作被更多的移植到光層來(lái)實(shí)現(xiàn)，一個(gè)典型的技術(shù)就是光網(wǎng)絡(luò)組播。Ahlswede等基于網(wǎng)絡(luò)信息流提出了網(wǎng)絡(luò)編碼的思想，其核心是在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)引入編碼功能，從而提升網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和帶寬利用率。本文著手研究光網(wǎng)絡(luò)組播中網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，主要包括光組播中網(wǎng)絡(luò)編碼波長(zhǎng)的優(yōu)化問(wèn)題和

2、分層光組播中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的速率分配優(yōu)化問(wèn)題。
　　 傳統(tǒng)的光組播路由算法均是通過(guò)構(gòu)建組播光樹來(lái)實(shí)現(xiàn)，但此類算法已經(jīng)被證明無(wú)法最大化網(wǎng)絡(luò)吞吐量、鏈路的負(fù)載均衡特性不夠優(yōu)良、網(wǎng)絡(luò)資源利用率也不夠高。在網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)編碼，可以提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率、健壯性和吞吐量。本文第二章分別介紹了光組播和網(wǎng)絡(luò)編碼的基本理論及主要特點(diǎn)，分析了光網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的組播優(yōu)化方案。
　　 光組播中，在中間節(jié)點(diǎn)使用網(wǎng)絡(luò)編碼可以提高網(wǎng)絡(luò)傳輸

3、性能，但大量使用網(wǎng)絡(luò)編碼波長(zhǎng)既提高了算法復(fù)雜度又增加了額外的編碼代價(jià)。因此需要在不影響光組播傳輸速率的情況下盡量少地使用編碼波長(zhǎng)。本文第三章研究了光組播中最小化編碼波長(zhǎng)鏈路的問(wèn)題，利用免疫算法搜索范圍大而收斂速度快的優(yōu)勢(shì)，提出了一種基于免疫算法的編碼波長(zhǎng)分配優(yōu)化算法。仿真結(jié)果表明，與經(jīng)典算法相比，該算法既較好地降低光網(wǎng)絡(luò)的編碼波長(zhǎng)需求數(shù)目，又可以以較快速度獲得最優(yōu)編碼方案。
　　 分層光組播是一種適用于異構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)中的有效的多速率

4、數(shù)據(jù)傳輸方案。與單層組播相比，分層組播通過(guò)將數(shù)據(jù)按照分組成員優(yōu)先級(jí)進(jìn)行發(fā)送，可以實(shí)現(xiàn)每層組播成員的速率最大化。但是由于光網(wǎng)絡(luò)的多速率分層優(yōu)先級(jí)不明確，網(wǎng)絡(luò)中各目的節(jié)點(diǎn)能達(dá)到的最大吞吐量會(huì)受到各層組播速率的限制，很難完全利用波長(zhǎng)帶寬。本文第四章利用網(wǎng)絡(luò)編碼改善鏈路利用率的優(yōu)勢(shì)，將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)加入到共享度高的鏈路上并為其優(yōu)先分配帶寬，提出了一種優(yōu)化光組播分層速率和帶寬分配的算法。仿真結(jié)果表明，該算法使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大化的同時(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)的波