基于流表约束的SDN组播研究

发布时间：2017-11-11 22:19

  本文关键词：基于流表约束的SDN组播研究

  更多相关文章： SDN组播 流表约束 Steiner树 和声搜索 软件定义网络

【摘要】：近年来,实时视频会议、网络音视频点播、分布式存储备份以及虚拟现实游戏等诸多分布式多媒体技术的使用在生活中发挥着越来越大的作用。组播技术作为这些分布式实时应用的关键技术,因其能够有效节约带宽、减轻服务器负载以及网络负载等优点一直以来都是研究的热点。但是组播因为所有底层路由器必须支持组播协议、组播状态的存储限制可扩展性、最短路径方式难以优化网络资源以及缺乏有效的组播动态管理机制等原因始终难以在传统网络中大规模部署。软件定义网络(SDN)把分布式的组播控制问题上升为一个集中管控的方案,使传统组播中存在的一些问题得以解决。转发设备(如OpenFlow交换机)只需根据控制层下发的既定规则进行数据包的转发而不需部署分布式组播路由协议,组播树的构建与维护、组播组及成员管控都能在控制层进行处理。但SDN组播依然存在因流表约束而导致的组播状态存储受限问题。SDN底层交换机中转发规则的实现使用了TCAM等成本昂贵的技术,流表规模受到约束。随着大量多媒体应用的出现,会产生大规模组播组,如何控制和减少庞大的组播转发流表将成为未来SDN网络的一个急需解决的瓶颈问题。本文主要研究了SDN网络中受流表约束的组播路由问题,基于组播流表约束提出了一个新的SDN组播模型,规划为分支节点带度依赖权重的Steiner树(DBWST)问题。在新的组播模型中采用了分支转发策略,不是所有的组播节点需要存储组播流表,而是只在转发分支节点存储即可。在现实情况中,当网络中存在大规模组播或者大量的组播组时,一个转发节点可能有较多分支,也有可能是很多组播组的转发分支节点,组播数据包处理会占用很多的设备资源和处理时间,使交换机能耗增加的同时也使得网络的整体性能下降。因此新模型中还考虑了节点度数对转发节点的影响。DBWST问题是NPC的,其目标是求解一棵可扩展的最优化边代价和转发分支节点代价的组播树,其中转发分支节点的代价随其度数变化而改变。本文首先给出了一个快速启发式算法ESPH--扩展的SPH算法来求解DBWST问题的近似解。在ESPH算法中,目的节点动态地加入已有组播树,算法时间复杂度低,易于实现动态SDN组播,且在选择待加入的目的节点时还考虑到转发节点的代价,使得新树的增加代价最小。仿真结果显示,ESPH算法能高效地求解DBWST问题,得到的组播树能有效减少网络中的组播流表,同时度依赖的代价使转发分支节点中的负载也得到了平衡和控制。为了获取更优解,本文设计了一种基于路径向量的和声搜索近似算法PVHS来解决DBWST问题。根据和声搜索算法中记忆库更新的特点,本文提出路径向量概念并基于路径向量的方式构建和声记忆库,并说明了路径向量和组播树之间如何相互转化。PVHS算法中组播树的构建以及优化操作均基于路径向量。算法中使用组播记忆库随机选择、路径向量局部调整以及路径向量随机生成三种合理调整的更新原则进行迭代更新。仿真结果表明,PVHS能找到一棵整体更优的节约流表和带宽的组播树,但是其执行效率有待提高。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP393.03

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卢冰;组播技术综述[J];河南科技;2004年08期

2 岳志媛;浅谈IP组播技术及其应用[J];道路交通与安全;2004年04期

3 张逸军;IP组播技术在视频传输中的应用[J];电脑知识与技术;2005年23期

4 魏长宝;;IP组播技术探讨[J];福建电脑;2006年05期

5 梁娟;赵开新;;IP组播技术及其应用[J];科技信息(科学教研);2008年08期

6 许亚梅;包怀忠;;IP组播技术的优势及其应用[J];中国科技信息;2009年09期

7 肖钟捷;;组播分布树的比较分析及其应用[J];武夷学院学报;2009年05期

8 刘玲;彭元文;;IP组播技术及在新疆油田的应用[J];硅谷;2013年01期

9 汪凡;组播技术概述[J];中国金融电脑;2001年03期

10 李洪,唐宏,朱永庆,朱英军;IP组播技术原理及广东电信IP组播试验[1][J];电信技术;2002年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘利成;黄曙霞;;利用IP组播技术传输变电所视频监控信息[A];第四届安徽科技论坛安徽省电机工程学会分论坛论文集[C];2006年

2 贾涛;孔德强;彭欣;;IP组播技术在视频监控中的实现[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年

3 邱刚;秦增良;李晓利;;组播技术在软件电视天气会商系统网络集成中的应用[A];信息技术在气象领域的开发应用论文集（二）[C];2006年

4 龚枣阳;单宝松;盛向治;;一种跨组播域的分布式对等多媒体网关结构的研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（下）[C];2006年

5 石磊玉;向为;欧钢;;基于IP组播技术的实时通信软件实现方法[A];第13届全国计算机、网络在现代科学技术领域的应用学术会议论文集[C];2007年

6 王飞;黄友胜;黄倩;;基于IP组播技术矿用广播系统的设计与实现[A];第23届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第5届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2013年

7 马海艳;;以太网交换机组播技术及测试研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

8 王茜;陈运清;毛东锋;;基于IPv6网络的组播技术部署和过渡[A];下一代互联网与应用研讨会论文集[C];2011年

9 蒋椺琳;徐玉滨;;基于组播技术的IPTV在远程教育系统中的应用[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集（一）[C];2008年

10 姜少杰;吕光宏;;MPLS组播流量工程综述[A];四川省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 陈聪;IP组播技术得到验证[N];中国计算机报;2003年

2 中国联通北京分公司网管中心维护管理部 徐威;组播技术引领三网融合迈入新篇章[N];通信产业报;2011年

3 中国电信股份有限公司广州研究院 徐建锋 陈戈 梁洁;如何选择IPTV承载网技术[N];通信产业报;2004年

4 ;哪些应用利用组播技术？[N];计算机世界;2002年

5 ;IP组播技术的灵活应用[N];通信信息报;2002年

6 鲁林丽　肖江 于洪斌;IPTV中的接入网络新技术[N];人民邮电;2010年

7 顾忠禹;中兴ZXR10核心路由器的组播实现[N];人民邮电;2002年

8 华为技术有限公司北京研究所 郭锋;快捷传播 多点沟通[N];网络世界;2003年

9 ;QoS与组播技术：为宽带服务保驾护航[N];计算机世界;2004年

10 ;7302 ISAM组播成就宽带视频业务[N];人民邮电;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 王敏杰;光通信系统中全光信号处理若干关键技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年

2 朱方金;聚合组播优化模型与算法研究[D];山东大学;2011年

3 汪海鹰;SUPANET的U平台资源管理及面向QoS的组播技术研究[D];西南交通大学;2010年

4 彭云峰;组播光网络的节点结构和路由及流量疏导研究[D];上海交通大学;2007年

5 刘心;突发数据光传送与分组模式光组播的核心机制和关键技术[D];北京邮电大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 石伍昱;高能效无线协作组播算法的研究[D];电子科技大学;2015年

2 姚江涛;基于MPLS VPN组播算法及协议的网络性能管理系统开发[D];电子科技大学;2014年

3 蔡明杰;基于IPTV运营平台的组播部署方案研究设计与实现[D];电子科技大学;2014年

4 黄舒;IPv6网络中PIM协议的优化设计与实现[D];武汉邮电科学研究院;2014年

5 朱文剑;三网融合背景下IPTV组网方案的设计与实施[D];南京邮电大学;2015年

6 姚路;基于openflow的组播技术研究与实现[D];青海师范大学;2015年

7 刘洋;公安网流媒体服务的组播技术研究与实现[D];大连海事大学;2015年

8 周珊珊;基于流表约束的SDN组播研究[D];山东大学;2016年

9 刘瑜;非完全组播网络中的多媒体组播机制研究[D];华中科技大学;2004年

10 葛祖全;聚合组播算法研究[D];山东大学;2008年

，

本文编号：1173126