网络编码多播路由算法研究

发布时间：2019-07-27 11:18

【摘要】：网络编码理论于2000年由R.Ahlswede等人提出,与传统多播路由存储-转发的信息传输方式不同,允许网路中间节点参与编译码,从而突破了链路的容量瓶颈,达到由最大流最小割定理确定的网络多播传输容量。网络编码还能够有效地降低链路资源消耗,提高链路的负载均衡性以及网络鲁棒性。网络编码的诸多特性使其成为信息传输领域的研究热点。 随着通信技术的飞速发展,人们的生活方式变得越来越信息化。许多业务都可以在网络上轻松完成。各种网络应用也不断影响着人们的生活。如何有效并充分地利用有限的网络资源成为通信领域一个重要的研究方向。传统的多播通信方式由于在传输容量上的局限性,使得网络编码的理论与应用研究变得非常重要。而基于网络编码技术的数据分发策略通常分为两个部分。首先是建立有效的路由机制,即查找出信源节点与信宿节点之间的编码路径族。其次是构造编码方案。目前网络编码的构造算法已经得到了广泛的研究,并取得了显著的成果,如指数时间算法,线性信息流法以及随机网络编码算法等。其中随机网络编码算法因实现思路简洁,更易在实际网络中实现而应用最为广泛。目前,网络编码多播路由算法仍没有得出统一的标准,而其是实现网络编码技术走向实际应用的关键环节,因此如何研究并设计出有效的网络编码路由算法具有重要的意义。 网络编码的提出最初是为了提高传输的最大容量,随着研究的不断深入,逐渐分化为多个方向。目前广泛研究的方向是安全网络编码,无线网络编码,网络编码路由以及无向有环多源等复杂环境下的网络编码理论等。随着网络编码技术的不断发展,网络编码也不断应用于许多环境中,如P2P网络,移动通信,量子通信,分布式文件存储等。 本文在深入研究传统的多播通信技术与网络编码理论的基础上,针对传统多播路由存在的资源消耗和负载均衡等性能上的不足,在已有算法的基础上,提出了两种基于网络编码的多播路由算法。本文主要完成了以下几个方面的工作： 1)系统总结网络编码理论的研究进展,并对网络编码多播路由算法原理进行了深入研究。 2)深入分析已有文献中提出的算法优势及不足之处,考虑到影响链路资源消耗的相关因素,提出一种结合最大链路共享度的最短路径网络编码多播路由算法。并通过仿真分析,证明算法可进一步降低网络资源消耗。 3)考虑到影响网络链路负载均衡性的相关因素,提出链路负载因子的概念,将一种低速率网络下的网络编码多播路由算法进行了改进。经仿真分析与传统多播路由算法相比,新算法可显著提高网络的负载均衡。
【图文】：

/7为多播传输速率。仿真参数设定：节点总数为100，信宿节点数目在20-90之间变化，节点的平均度数为3.5。图3-1表示平均带宽资源与信宿节点数目的关系。28I

仿真参数设定：节点总数为100，，信宿节点数目在20-90之间变化，节点的平均度数为3.5。图3-2表示网络负载均衡性与信宿节点数目的关系。a】I ： 1 ！ r ： 1 ""“一?一 IP最短IS多播算法 I I I■翼法 丨 丨I ； ；_ - 一*■一约筒网络多播路由算法1 .一.‘ ！ 丨，_丨_丨-■"丨— ‘ ‘ ：！ 丨-—zz—一 I i 一1。.。7 口^广一----1 I —

本文编号：2519962