一种组播路由中的启发式核心选择算法
A Heuristic Algorithm for Core Selection in Multicast Routing
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摘要: 1.该文创新点网络技术和多媒体技术的发展极大地促进了网络多媒体的应用,如视频会议、IPTV、远程教育和远程协作等。组播是一种非常适合这些应用的传输模式。通常,这些应用对服务质量参数(如端到端延迟、延迟抖动、丢包率、传输代价、吞吐量等)有较严格的要求。因此,如何建立具有高服务质量的组播树是非常重要的研究问题。Qos组播路由中最关键的问题在于建立一棵能满足一定QOS参数的组播树,而建立共享组播树的关键则在于确定共享树的根节点,这也被称为中心(核心)选择问题。核心选择的优劣将直接影响组播的性能。但是,组播树的核心选择问题已被证明是NP完全问题,对于大规模网络,只能依赖于启发式算法予以解决。虽然研究界已经提出了多种启发式算法,但是,选择更好或最好的核心节点依然未获得完全解决。本文在该方向上向前迈进了一大步。2.实现方法算法首先计算从源节点到图G中所有节点的最短延迟路径。然后计算图G’中每个目的节点到所有节点的最短延迟路径,其中图G’为图G的转置,即将G中的每条边的方向反置而得。算法引入了延迟抖动参数?,用于确定核心路由器的候选集。候选集中的节点必须同时满足端到端延迟和延迟抖动指标。如果候选集为空,则算法结束,并不生成组播树。否则,算法基于某种启发性指标在候选集中找出最优的核心路由器。在此基础上,组播树的构建过程如下:核心路由器与所有目标接收点之间通过最短路径连接起来,组播源和核心路由器之间的路径则从k短路集合中选择一条最佳路径。当m≥h时,算法的复杂度为O(mn2),其中m为组播接收节点集的数目,n为网络节点的总数,h为组播源与核心路由器之间原始最短路径包含的边数。在最差情况下,算法的复杂度为O(n3)3.结论及未来待解决的问题仿真结果表明该算法生成的组播树的延迟抖动要小于其它算法。然而,由于需要计算从源到最佳核心节点的k短路集合,算法的执行时间要比其它算法长。但是,所提出的算法与其它算法的执行时间之比随着节点数目的增加而降低。如果不进行k短路的计算,则所提出的算法的执行时间与其它算法相当,而在平均组播延迟抖动上依然优于其它算法。4.实用价值或应用前景算法可以用于构建具有服务质量保证的Qos组播树,能广泛地应用于具有服务质量需求的实时组播业务,如视频会议、IPTV、远程教育。采用组播技术实现这类应用能极大地降低这类带宽密集型应用对网络运营商产生的压力,同时保证服务的质量。Abstract: With the development of network multimedia technology, more and more real-time multimedia applications need to transmit information using multicast. The basis of multicast data transmission is to construct a multicast tree. The main problem concerning the construction of a shared multicast tree is selection of a root of the shared tree or the core point. In this paper, we propose a heuristic algorithm for core selection in multicast routing. The proposed algorithm selects core point by considering both delay and inter-destination delay variation. The simulation results show that the proposed algorithm performs better than the existing algorithms in terms of delay variation subject to the end-to-end delay bound. The mathematical time complexity and the execution time of the proposed algorithm are comparable to those of the existing algorithms.