基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多播路由協(xié)議及仿真分析.pdf

1、傳統(tǒng)的多播路由協(xié)議是通過構(gòu)造多播樹來實(shí)現(xiàn)的，在多播樹上信源節(jié)點(diǎn)到每個(gè)信宿節(jié)點(diǎn)只有一條傳輸鏈路，這種路由機(jī)制無法充分利用網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源，因?yàn)樵谝话愕木W(wǎng)絡(luò)中，信源節(jié)點(diǎn)到每個(gè)信宿節(jié)點(diǎn)間有多條鏈路可以使用。但如果僅僅單純地使用多路徑組播，其容錯(cuò)性又較差，容易產(chǎn)生某一條鏈路數(shù)據(jù)丟失導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)失效的問題，也可能存在同一條路徑傳輸兩次同樣數(shù)據(jù)（給不同節(jié)點(diǎn)）的問題，要想將這些問題都解決，協(xié)議會(huì)相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，又會(huì)導(dǎo)致協(xié)議的可用性很差。使用網(wǎng)絡(luò)編碼就可以以

2、簡(jiǎn)單的方式解決這些復(fù)雜的問題，網(wǎng)絡(luò)編碼理論以極大的概率保證了只要信宿接收到了一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)編碼塊，就一定可以解碼出原始數(shù)據(jù)塊，并且網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)使得組播容量最大化成為可能，理論已經(jīng)得出，基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多播傳輸，可使傳輸速率接近最大流，即組播流量的理論上限值。
　　 基于上面的想法，文中提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)編碼的分布式多播路由算法，為了充分地利用網(wǎng)絡(luò)編碼，算法中使用了“記錄—選取—反饋”的方式構(gòu)造了一個(gè)多播有向圖來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多播樹來進(jìn)

3、行多播傳輸，其基本的思想就是信源廣播報(bào)文，收到報(bào)文的節(jié)點(diǎn)也會(huì)繼續(xù)將報(bào)文廣播下去，在報(bào)文傳遞過程中會(huì)在報(bào)文中記錄該報(bào)文走過的路徑信息，信宿從收到的報(bào)文中選取一些報(bào)文，因?yàn)閳?bào)文代表著路徑，然后信宿根據(jù)選取的路徑發(fā)送反饋報(bào)文給源，在轉(zhuǎn)發(fā)反饋報(bào)文的時(shí)候，中間路由器就可以構(gòu)建和維護(hù)對(duì)應(yīng)多播的路由表。在多播有向圖中信源到每個(gè)信宿可能存在多條傳輸路徑，不同信宿的多條路徑可能存在鏈路部分重合，在鏈路重合的地方使用網(wǎng)絡(luò)編碼可以節(jié)省鏈路帶寬的使用。最后通過

4、參照距離矢量多播路由協(xié)議DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol)的協(xié)議設(shè)計(jì)，在此路由算法的基礎(chǔ)上構(gòu)造了完整的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多播路由協(xié)議NCMRP(Network coding Based Multicast Routing Protocol)，定義了詳細(xì)的數(shù)據(jù)包格式以及編碼參數(shù)的設(shè)計(jì)等各種協(xié)議上的考慮。
　　 為了驗(yàn)證新協(xié)議的可行性，以及與其他多播協(xié)議在傳輸性能等方面相對(duì)

5、比，文中還設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)路由仿真系統(tǒng)，這個(gè)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了方便不同協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，通過在仿真系統(tǒng)中獨(dú)立模擬運(yùn)行NCMRP和DVMRP并傳輸模擬數(shù)據(jù)，可以看到NCMRP在收斂時(shí)間與DVMRP大致相當(dāng)?shù)那闆r下可以大大地提高多播傳輸?shù)膫鬏斝?，具體提高多少依賴于網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)度的情況。并且通過算法分析可以看出使用NCMRP所查找的多播路由路徑所能達(dá)到的多播容量接近于使用2F算法查找的網(wǎng)絡(luò)多播的理論最大流，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于DVMRP所能達(dá)到