基于网络编码的波长资源优化型光层组播研究

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近年来,光层组播和网络编码逐步成为热点研究领域。随着网络技术的发展,WDM(Wavelength Division Multiplexing)已经成为了一种主流传输技术;与此同时,日益增加的多播业务给网络带宽造成了很大的冲击。在传统的网络组播中,网络节点只对数据进行路由或复制,很难达到网络组播的最大传播容量,2000年,Ahlswede等基于网络信息流提出了网络编码的思想,其核心是在网络的中间节点引入编码功能。网络编码理论是网络通信研究领域中的一项重要突破,网络的中间节点不再是简单的信号存储转发,而是将经过其节点的信息进行编码后再发送出去,从而提高了整个网络的传输效率、容量和健壮性,并且可以达到网络资源利用率的上限。   在WDM网络中,可用波长数量决定了网络能够提供的最大端到端连接数量。在具有多个组播源的光组播中,传统光组播为每个组播源分别建立组播树,即有源树,并且要为每棵有源树单独分配波长,这样势必造成波长资源需求过大,又由于光网络中可用的波长资源还十分有限,对现有的可用波长资源需要高效、合理地利用,因此波长资源的优化配置是一个重要的必须研究的问题。   为了优化传统光层组播波长资源消耗,本文将网络编码应用于光组播树的建立中,对多源多播只建立一棵含网络编码路径的共享树进行信息传输,且对建立的网络编码共享树只分配两个波长,从而与有源树相比能有效达到减少波长资源消耗。鉴于此,本文针对传统光组播方案没有更好地考虑节省网络波长资源消耗和链路负载均衡性问题,结合网络编码的优势,提出了一种基于分布式网络编码的共享树光组播算法。算法首先选取一个中心点作为树根,然后逐步将中心点到各接收节点的最短路径加入共享树中,最后从接收节点出发,搜索并建立具有网络编码节点的路径加入共享树,网络编码结点由控制中心获得分布式编码向量后对收到的信息进行编码转发。分布式网络编码共享树与传统光组播树的差别在于分布式网络编码共享树中分布有一个或多个具有网络编码功能的节点(或路由器),且能对收到的信息进行编码。   仿真结果表明,本文提出的基于分布式网络编码的共享树光组播算法相比有源树算法和传统共享组播树算法能有效达到均衡网络负载和减少波长资源消耗。
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