基于人工免疫算法的CDN骨干網(wǎng)組播路由優(yōu)化與仿真.pdf

1、隨著Internet信息數(shù)量和網(wǎng)民數(shù)量的大規(guī)模增多，人們對網(wǎng)絡(luò)中多媒體信息的需求也呈現(xiàn)指數(shù)級的增長。以IPTV為代表的多媒體應(yīng)用已成為互聯(lián)網(wǎng)界公認的“killer-application”，人們擺脫了以往的限制，可以輕松自如地從Internet得到媒體信息。目前擺著科研人員和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商面前最大的挑戰(zhàn)就是如何將流媒體內(nèi)容高效穩(wěn)定的分發(fā)給眾多網(wǎng)絡(luò)用戶。
　　 目前在流媒體內(nèi)容分發(fā)的商用環(huán)境中最為普及的是下面兩種技術(shù):內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)

2、絡(luò)(CDN，Content Delivery Network)和組播(Multicast)。CDN技術(shù)的通俗理解就是網(wǎng)站加速，通過在網(wǎng)絡(luò)的不同位置部署多個內(nèi)容分發(fā)服務(wù)器，實時地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬、使用流量、負載狀況等綜合信息將用戶的請求重新導(dǎo)向最合適的邊緣服務(wù)器接收媒體信息;服務(wù)提供商以此來解決因為跨運營商、骨干網(wǎng)絡(luò)擁塞、局部流量過大等原因造成的用戶訪問速度過慢的問題。由于CDN的建設(shè)過程中部署了大量的服務(wù)節(jié)點，投資較大，后期運行維護成本也較

3、高;同時CDN的本質(zhì)還是基于C/S架構(gòu)的，難以從根本上避免和緩解大量用戶同時訪問時對整個系統(tǒng)造成的壓力。在組播網(wǎng)絡(luò)中，分組數(shù)據(jù)可以通過復(fù)制的方式提高其復(fù)用率，此舉極大的減輕了流媒體分發(fā)系統(tǒng)的壓力，使得服務(wù)器能夠有更多的空余資源來為用戶提供多種多樣的服務(wù)。但是，建立在應(yīng)用層的組播分組轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則脫離了網(wǎng)絡(luò)層，并不考慮網(wǎng)絡(luò)本身的拓撲結(jié)構(gòu)，因此，應(yīng)用層組播在延遲方面的性能較差;而且，由于分組重復(fù)傳送的因素，應(yīng)用層組播會給網(wǎng)絡(luò)層增加額外的負擔，這樣

4、，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)就很難得以保證。
　　 本文在對組播技術(shù)和CDN技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，提出了一種組播和CDN技術(shù)相結(jié)合的IPTV傳輸網(wǎng)絡(luò)，它融入了CDN和組播技術(shù)的優(yōu)點，同時彌補了各自的不足。我們隨之采用人工免疫算法對傳輸系統(tǒng)的QoS進行優(yōu)化，并設(shè)計了一種改進的人工免疫算法使其能適應(yīng)不同規(guī)模的拓撲，自動調(diào)節(jié)參數(shù)，不再依賴人工選擇。
　　 (1)針對IPTV對流媒體傳輸?shù)膶崟r性較高，而組播算法在大規(guī)模拓撲中收斂時間

5、過長的問題，我們將人工免疫算法引入組播路由優(yōu)化中，提出了一種基于人工免疫算法的組播路由優(yōu)化算法。同典型的組播樹構(gòu)造算法不同，本文提出的算法通過對組播樹進行合并然后變換來達到進化的效果，極大的減少了算法的收斂時間。通過大量實驗可以證明，人工免疫路由算法在大規(guī)模拓撲中仍然具有良好的適應(yīng)性。
　　 (2)對于不同的拓撲規(guī)模，經(jīng)典算法中的參數(shù)選擇完全依靠大量的人工調(diào)整來進行。本文在人工免疫算法的基礎(chǔ)上引入了粒子群優(yōu)化算法，通過粒子的搜索