一种基于路径节点驱动策略的组播路由方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及计算机通信领域，尤其涉及一种基于路径节点驱动策略的组播路由方 法。
【背景技术】：
[0002] 日益增长的用户需求、愈发多样的应用类型、不断增加的网络复杂度以及迅速膨 胀的网络规模，使得互联网的能耗问题成为全球相关领域关注的热点。而且随着网络功能 的日益强大和网络的应用范围不断扩大，诸如多点会议、资源同步、协同处理等组播应用越 来越多，由此引发的经济问题和环保问题已经愈发严重。
[0003] 采用组播技术分发信息常常能减少整个网络带宽的需求，这给网络节能创造了很 好的机会。对于某些实时大数据量服务，如视频会议，大量用户要在同一时间访问相同信 息，如果使用单播，网络带宽的消耗就会呈线性增长，而且还可能需要不断增加服务器的能 力和数量以满足连接数的增长，这将进一步加剧全球互联网的能耗，使得本已庞大的冷却 成本变得更加骇人，那么此时应该采用组播技术来发送分组，这样使得重复数据流被单一 传送所代替，大大减少需要转发和处理的数据量，从而更加有效地利用了网络带宽，同时也 降低了对服务器性能的要求。
[0004] 以往我们衡量一个组播路由方法的好坏往往关注的是它的性能，如控制端到端的 延迟和带宽占用的能力，但是随着人们对网络节能主观意识的不断增强，使我们不仅要考 虑其性能，而且更要关注方法产生的组播树对网络节能的贡献，这使得我们对组播方法的 评价与衡量有了新的标准。
[0005] 现有的组播路由方法主要有Dijkstra SPT方法，随着对最短路径问题进行了大量 的深入研宄，出现了很多求解最短路径的方法，如邻接结点方法、A#方法和改进的Dijkstra 方法等，但是这些方法仅以最短路径作为寻路的唯一标准而忽略了其他因素对生成树的影 响。而最近几年出现的"目的节点驱动"策略仅仅考虑目的节点共享路径来实现生成树代 价的减小，这样不能广泛地共享路径，因此不能最大限度地降低组播树的代价。
【发明内容】
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[0006] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于路径节点驱动策略的组播路由方法， 从而有效地降低组播树能耗和满足用户的QoS需求，充分地利用网络资源。
[0007] -方面，本发明提供一种基于路径节点驱动策略的组播路由方法，包括：
[0008] S1、初始化网络参数，设置网络中除源节点外的任一节点vk到源节点的权重 =0,路径节点权重=0,父节点办m心=规/ZZ，将节点'作为组播树的根 节点；
[0009] 所述节点为网络中的路由器，所述网络参数包括带宽、延迟、延迟抖动、出错率和 功耗，所述路径节点权重为当前节点到离其最近的路径节点的权重；
[0010] S2、计算所述节点vs到其任一邻居节点的权重，选择所述权重最大时所对应的邻 居节点\加入所述组播树，修改所述邻居节点Vi到所述源节点的权重气和所述邻居 节点路径节点权重，令所述邻居节点父节点为节点Vs;
[0011] S3、判断所述邻居节点\是否为目的节点，若是，则将所述邻居节点vi加入所述组 播树，标记从源节点到目的节点路径上的所有节点为路径节点，修改所述邻居节点Vi的路 径节点权重，Vs-Vi，执行步骤S2,否则，执行步骤S4 ;
[0012] S4、计算节点\到其任一邻居节点的权重，得到所述权重最大值所对应的邻 居节点Vj，计算节点vjlj源节点的权重、节点乃到源节点的权重5bwn^、 节点Vi到节点v」的权重
【主权项】
1. 一种基于路径节点驱动策略的组播路由方法，其特征在于，包括： 51、 初始化网络参数，设置网络中除源节点外的任一节点Vk到源节点的权重 &wceVi = O，路径节点权重= O，父节点= MTZZ，将节点Vs作为组播树的 根节点； 所述节点为网络中的路由器，所述网络参数包括带宽、延迟、延迟抖动、出错率和功耗， 所述路径节点权重为当前节点到离其最近的路径节点的权重； 52、 计算所述节点vs到其任一邻居节点的权重，选择所述权重最大时所对应的邻居节 点\加入所述组播树，修改所述邻居节点V i到所述源节点的权重和所述邻居节点 Vi的路径节点权重&.，令所述邻居节点父节点为节点V s; 53、 判断所述邻居节点\是否为目的节点，若是，则将所述邻居节点V i加入所述组播 树，标记从源节点到目的节点路径上的所有节点为路径节点，修改所述邻居节点Vi的路径 节点权重，v s- V i，执行步骤S2,否则，执行步骤S4 ; 54、 计算节点Vi到其任一邻居节点的权重，得到所述权重最大值所对应的邻居节点Vj， 计算节点Vi到源节点的权重jfewrceV,、节点Vj到源节点的权重、节点Vi到节点V j的 权重細·=，若5+&"=，则执行步骤 S7,若 = Sowrcev. + &"'= 则执行步骤S5,若+ S〃/_,则执行步骤S6 ; 55、 若存在节点 '通过节点V 1有更小的，则执行步骤S6,否则，执行步骤S7 ; 56、 更新网络参数和路由表信息，若找到满足约束条件的所有组播树成员，则由每跳节 点记录的下一跳和父节点逐跳生成从源节点到组播目的节点的一棵组播树，同时向组播树 中各节点发送报文，执行步骤S8,否则，v s- V i，执行步骤S2 ; 57、 将节点\从组播树中删除，将节点Vj加入组播树，更新网络参数和路由表信息，若 找到满足约束条件的所有组播树成员，则由每跳节点记录的下一跳和父节点逐跳生成从源 节点到组播目的节点的一棵组播树，同时向组播树中各节点发送报文，执行步骤S8,否则， 令v s- V j，执行步骤S2 ; 所述组播树以源节点为根节点，以所有目的节点为叶子节点； 58、 组播树中所有节点收到报文，记录相应路径信息。
2. 根据权利要求1所述的基于路径节点驱动策略的组播路由方法，其特征在于，所述 初始化网络参数，具体为， 对于任意节点Vi和节点V』，初始化带宽Rij. bw =〇°，延迟Rij. dl = 0,延迟抖动Rij. jt =〇,出错率Rij. er = 0,节点功耗Rij. power = ΡΝ(Λ，若节点Vi和节点V j是同一个节点，则 初始化节点Vi到节点V j的下一跳R ij. next = NULL，节点Vi到节点V j的最短路径跳数R $ length = 0,否则初始化节点Vi到节点V』的下一跳R next = NULL，节点Vi到节点V j的 最短路径跳数Rij. length =〇°。
3. 根据权利要求1所述的基于路径节点驱动策略的组播路由方法，其特征在于，所述 计算节点Vs到邻居节点V i的权重，通过下式计算， 其中，为节点Vs到邻居节点^的权重，Satis(QoS)为用户对节点vs到邻居
节点Vi之间链路1的QoS满意度，通过下式计算， Satis (QoS) = abwX Satis (bw) +adl X Satis (dl) +aJt X Satis (jt) +aerX Satis (er) 其中，Satis (bw)为用户对节点vs到邻居节点v 间链路I的带宽满意度，Satis (dl) 为用户对节点vs到节点V i之间链路1的延迟满意度，Satis(jt)为用户对节点V s到节点 Vi之间链路1的延迟抖动满意度，Satis (er)为用户对节点V s到节点V之间链路1的出错 率满意度，abw、adl、a jt、分别为带宽、延迟、延迟抖动、出错率对用户的重要程度，对于不 同的业务类型和服务等级它们取不同的值，且满足〇<a bw< l，0<adl< l，0<ajt< 1，0 < aer< I, a bw+adl+aJt+aer= I ； Power为节点vs到邻居节点v 总功耗，所述总功耗包括链路I功耗、链路I两端节 点Vs和节点V i的功耗，通过下式计算，
其中，NodeSts为节点V 3的状态标识符，NodeSt i为节点V 状态标识符，LinkSt i为链 路1的状态标识符，其中，所述状态标识符为〇表示空闲状态，为1表示工作状态，为节 点s的功耗&为节点i的功耗，/丨"和通过下式计算，
其中，^./为节点i的主控引擎功耗，为节点i的转发引擎功耗，为节点i的复 制引擎功耗，为节点i 一个底架的功耗，为节点i 一个端口的功耗，为节点 i中底架的数量，#L为节点i中底架k的线卡的数量，为节点i中底架k的线卡Ic 上端口的数量，C/wSif为节点i中底架k的状态标识符，为节点i中线卡Ic的状态 标识符，~M//"节点i中线卡Ic上端口 p的状态标识符，所述状态标识符为0表示休眠状 态，为1表示工作状态，trfp为通过节点i中线卡Ic上端口 p的流量，α和β为常数，用 来表示流量与功耗的关系； 为节点Vs到邻居节点V i之间链路1的功耗，P/Lr通过下式计算，
其中，PfOTt为前置光放大器功耗，P Ripta为中继光放大器功耗，P Rigm为再生光器功耗，P 1·?Η· 为再生光放大器功耗，为链路1上中继放大器的个数，为链路1上光再生器的个 数，卸为链路1上中继放大器a的状态，为链路1上中继放大器b的状态标 识符，所述状态标识符为〇表示空闲状态，为1表示工作状态，trf\为链路1上的流量，α ' 和为常数，用来表示流量与功耗的关系。
4. 根据权利要求1所述的基于路径节点驱动策略的组播路由方法，其特征在于，所述 更新网络参数和路由表信息，具体为： 更新网络参数包括带宽、延迟、延迟抖动、出错率和功耗，更新路由表信息包括网络总 功耗P = Pttrtal，节点Vs到节点V j的下一跳R Sj. next = i，节点Vs到节点V j的最短路径跳数 Rsj. length = length+Ι，节点 Vj的父节点尸肌
5. 根据权利要求1所述的基于路径节点驱动策略的组播路由方法，其特征在于，所述 约束条件为， bW ! K dl h jt h erpra^ er h 其中，bwpM、dlpM、jtpM、erpM分别为网络实际能够提供的带宽、延迟、延迟抖动和出错 率，bWl、dlh、jth、erh分别为业务请求对应的带宽下限、延迟上限、延迟抖动上限和出错率上 限。
【专利摘要】本发明提供一种基于路径节点驱动策略的组播路由方法，首先初始化网络参数，将节点vs作为组播树的根节点，计算所述节点vs到其任一邻居节点的权重，将所述权重最大值对应的邻居节点vi加入所述组播树，接着判断所述邻居节点vi是否为目的节点，若是则从vi出发继续寻找下一跳节点，否则计算节点vi到其任一邻居节点的权重，得到所述权重最大值对应的邻居节点vj，根据判断Sourcevj与的大小关系，决定是从vi出发继续寻找下一跳节点还是从组播树中删除vi，将vj加入组播树，并从vj出发继续寻找下一跳节点，直到找到满足约束条件的所有组播树成员，记录相应路径信息，从而有效地降低组播树能耗和满足用户的QoS需求，充分地利用网络资源。
【IPC分类】H04L12-721, H04L12-761
【公开号】CN104683244
【申请号】CN201510102703
【发明人】王兴伟, 刘小锋, 张榜, 王任铮, 黄敏
【申请人】东北大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月9日