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《浙江大学》 2002年
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多播路由算法的研究

余燕平  
【摘要】: 当前通信网络带宽和处理能力的提高使网络能提供更多的多媒体业务,其中许多业务都要求网络具有多播(multicast)能力,例如音频/视频会议、交互式仿真、多人游戏、分布式数据库等。 在多播通信中,若对每个信宿单独发送数据包,则将大大浪费网络资源,增加节点的处理负担,严重时会加剧网络的拥塞。因此往往首先建立一棵多播树,信源发出的数据包沿着多播树进行转发,这棵多播树由多播路由算法决定。因此研究构造多播树的多播路由算法就非常重要。本文在介绍多播通信的背景知识和分析要实现多播尚需解决的问题的基础上,对多播路由算法和相关的中心点选择进行了较为深入全面的研究。 首先研究了求解Steiner树的启发式算法。在分析比较了已有的典型的启发式算法基础上,提出了四种Steiner树的启发式算法:KBMPH算法、KBMPH_1算法、KDDMC算法和WDDMC算法。KBMPH算法和KBMPH_1算法是基于关键节点的MPH算法,KBMPH算法中关键节点是针对整个网络的所有节点对间的最短路径求得的,KBMPH_1算法中的关键节点集是针对多播节点对间的最短路径求得的。由于对经过关键节点的最短路径的费用进行一定的修正,使得经过关键节点的路径优先添加到多播树中,实现更多链路的共享,从而降低整棵树的费用。仿真结果证明KBMPH算法和KBMPH_1算法在费用性能上优于MPH算法。KDDMC算法将关键节点集的思想和DDMC思想相结合,对多播节点集和关键节点集中的节点同等看待,由于也是优先考虑了关键节点集,因此更易实现链路共享,降低了其多播树的费用。WDDMC算法综合了DDMC算法、Dijkstra算法、Prim算法,通过调整加权系数降低了多播树的费用,仿真结果证明在费用性能上KDDMC算法优于WDDMC算法、WDDMC算法优于DDMC算法,理论分析和仿真结果表明WDDMC算法的复杂度很低,与DDMC算法完全一样;KBMPH算法和KDDMC算法的复杂度较高;KBMPH_1算法的复杂度与MPH算法的复杂度在一个数量级。 第二本文研究有QoS约束的多播路由问题。首先是时延约束的最小Steiner树问题,在比较了现有的算法以后,提出了一种基于最短时延路径集和最小费用路径集的多播路由算法——DBMA算法,仿真结果表明该算法是一种低复杂度的时延约束低费用多播路由算法。第二类是时延和时延差约束的多播路由问题,提出了以最短时延路径为基础的一种算法——SP-DVMA算法。由于比较了通过中转节点后的最短路径,因此运算的复杂度大大降低,且通过仿真得到了较好的性能,仿真结果表明SP-DVMA算法是一种低复杂度的时延和时延差约束的多播路由算法。对于时延和时延差约束的最小Steiner树问题,提出了一种基于最小时延路径和最小费用路 径的算法—一LCDVMA算法,由于该算法比较了通过中转节点后的最低费用路径和 最短时延路径,降低了运算复杂度,通过仿真得到了较小的网络费用和时延差,因 此LCDVMA算法是一种具有低复杂度的时延和时延差约束的最小 Steiner树的启发 式算法。 第三研究了动态多播路由算法。在比较了典型的动态无约束费用优化多播路由 算法后,提出了基于最小生成树的动态贪婪算法——一DPG算法。由于在所有节点都 是多播节点时,最小生成树是最佳的,因此通过该算法产生的多播树的性能在合理 的范围之内。仿真结果表明DPG算法在多播节点密度较大时显示了优越性,同时它 还具有复杂度低的特点。本章还提出了一种多播节点优先的动态贪婪多播路由算法, 对该算法进行了定性的证明。针对动态时延约束费用优化多播路由问题,提出了基 于时延约束算法(DBMA算法)的DDCGA算法和基于时延约束广播算法(BDB算 法)的DBA算法,并给出了复杂度分析和性能估计,分析的结论是这两种算法都 是低复杂度、低费用并符合时延约束的多播路由算法。 第四本文对中心树和中心点的选择进行了探索。在比较了信源树和共享中心树, 分析了现有的中心点选择方案的基础上,提出了尚未有研究的时延和时延差受约束 的中心树问题,并证明它是一个NP完全问题,最后针对这一问题,提出了一种优 化时延差的方案,即DVCT方案。对DVCT的仿真结果表明它是一种时延受到约束 的、时延差较小、计算复杂度不高的一种算法,可适用于对时延差有要求的场合。 最后,总结了论文所做的工作,并指出了多插路由问题中有待深入研究的议题。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN915.05

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨春德;邓超;;一种动态的时延约束费用优化多播路由算法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2011年01期
2 杨帆;邱智亮;李志冰;刘增基;常月娥;;共享路径优先组播路由算法[J];电子与信息学报;2007年03期
3 刘克俭,余镇危,程忠庆;随机网络仿真模型及其关键技术的研究[J];计算机工程与应用;2005年14期
4 杨春德;邓超;;DVBMT问题的改进算法[J];计算机工程与应用;2011年03期
5 张琨;王珩;刘凤玉;;一种基于模拟退火方法的多约束QoS组播路由算法[J];计算机科学;2005年05期
6 杨春德;秦宗伟;;一种改进的时延受限多播路由算法[J];计算机工程;2012年10期
7 杨春德;康欢;丁亚南;;新的基于MPH的时延约束Steiner树算法[J];计算机应用;2010年11期
8 张琨;王珩;刘凤玉;;一种时延约束的多共享组播树构造算法[J];南京理工大学学报(自然科学版);2006年02期
9 王慧;王铮;;基于关键节点时延约束低代价组播路由算法[J];计算机应用研究;2013年02期
10 张琨,王珩,刘凤玉;QoS路由仿真器的设计与实现[J];系统仿真学报;2005年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈敏达;杨帆;李志冰;冯玉珉;;MR网络中多播路由算法的研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 许毅;基于IP网络QoS多播路由技术的研究[D];武汉理工大学;2005年
2 古继兴;KOD多播技术与Steiner树启发式算法[D];上海交通大学;2007年
3 李昌兵;基于计算智能的多播QoS路由技术研究[D];重庆大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张雁楠;一种改进的具有时延约束的组播路由算法[D];暨南大学;2011年
2 陈立丹;基于QoS的多播路由算法及仿真研究[D];武汉理工大学;2006年
3 邹德莉;QoS组播路由关键算法研究[D];大连理工大学;2006年
4 王月姣;无线Mesh网络路由协议研究[D];上海交通大学;2008年
5 李娜;基于多智能体的QoS多组播路由问题研究[D];西安理工大学;2009年
6 朱飞;基于多智能体原理的QoS多组播路由问题研究[D];西安理工大学;2010年
7 崔红丽;QoS组播路由算法研究[D];东北大学;2008年
8 陈兴华;满足QoS约束的多播路由算法[D];东北大学;2008年
9 张杨;源确定组播路由协议的研究与实现[D];东北大学;2008年
10 柴琳果;基于车路协同系统的交通仿真方法研究[D];北京交通大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙小军;王志强;;带负权最短路问题前趋法的改进[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年02期
2 郭志军;;Floyd-Warshall算法的C语言实现[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期
3 刘海军;彭绍雄;高传斌;邹强;;一种基于信息素变化的改进蚁群算法[J];兵工自动化;2012年04期
4 黄河;李蓬;李伟琴;;基于策略和流分类的MPLS显式路由算法[J];北京航空航天大学学报;2007年09期
5 高玲玲;李伟生;;一种新的动态QoS多播路由启发式算法[J];北京邮电大学学报;2006年S1期
6 卢虎生,高学东,武森;具有流量为零或介于上下界之间的二态组合约束最小费用流问题的算法[J];包头钢铁学院学报;2003年03期
7 王德忠,方健;切槽加工走刀路径优化问题的处理[J];包装工程;2002年04期
8 白洪涛,孙吉贵,焦洋,徐长青;网络优化算法的实现与比较[J];吉林大学学报(信息科学版);2002年02期
9 杨罗辉;;一类基于模糊图论的费用与时间最优化问题的模型[J];长春大学学报;2007年12期
10 郝自军;何尚录;;最短路问题的Floyd算法的若干讨论[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高玲玲;李伟生;;一种新的动态QoS多播路由启发式算法[A];2006年全国通信软件学术会议论文集[C];2006年
2 张晓瑜;张光昭;张琳;;一种overlay network的组播路由算法[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第15届中国多媒体学术会议(NCMT'06)论文集[C];2006年
3 ;Solving the Problem of the Link Optimizing and Delayconstrained Multicast Routing Based on GA[A];第25届中国控制会议论文集(下册)[C];2006年
4 晏班夫;刘多贵;邵旭东;;基于概率的桥梁网络性能评定研究[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2010年
5 冷洪泽;谢政;徐桢;;基于带固定费用运输问题的自适应并行搜索算法研究[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
6 魏宏;胡明;孟洛明;;光传送网络中环路组播算法及实现[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
7 陈豪;何童;李传胪;;多层电磁屏蔽拓扑图的分析方法及应用[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
8 岳承君;井元伟;;不确定信息QoS路由的概率遗传算法的研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
9 曹宇;胡文敏;;组播路由技术综述[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
10 刘连志;顾雪平;;不同黑启动方案对系统后续恢复影响的研究[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张霞;无线传感器网络路由协议若干关键问题研究[D];解放军信息工程大学;2009年
2 王伟;铁路网抗毁性分析与研究[D];北京交通大学;2011年
3 郭龙坤;基于不相交路径技术的可靠网络设计[D];中国科学技术大学;2011年
4 倪锐;无线网络的业务研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 陈德良;物流网络可靠性的关键问题与应用研究[D];中南大学;2010年
6 景云;不确定条件下编组站调度系统配流模型及算法研究[D];西南交通大学;2010年
7 王炼红;人工免疫优化与分类算法及其应用研究[D];湖南大学;2009年
8 王兵;逻辑进程范型的形式语义、算法评估及其在空间随机仿真中的应用[D];国防科学技术大学;2011年
9 班冬松;无线传感器网络栅栏覆盖关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 李光;分类挖掘中的隐私保护问题研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董鹏飞;路由算法及过滤器部署算法的研究与分析[D];郑州大学;2010年
2 于帅;基于图切的图像纹理合成与尺寸缩减[D];大连理工大学;2010年
3 杨宁;应用层多播与Steiner算法的研究[D];大连理工大学;2010年
4 贾春风;IP网络合法监听规则的研究和实现[D];北京交通大学;2011年
5 周林涛;综合决策及其网络应用[D];昆明理工大学;2008年
6 王肖楠;高可靠性的容错组播路由算法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 贺清;基于改进的遗传算法的QoS组播路由算法[D];大连交通大学;2010年
8 毛凯;基于网络编码的无线广播重传算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 李志;FSO网络的拓扑形成和路由算法设计[D];西安电子科技大学;2011年
10 薛韬;基于Web的通用虚拟实验平台设计与实现[D];西安电子科技大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李锐;Linux系统QoS原理与应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年02期
2 张素兵,刘泽民;基于蚂蚁算法的分级QoS路由调度方法[J];北京邮电大学学报;2000年04期
3 高玲玲;李伟生;;一种新的动态QoS多播路由启发式算法[J];北京邮电大学学报;2006年S1期
4 王兴伟,程辉,黄敏,于瑞云;下一代互联网中的智能QoS组播路由算法[J];东北大学学报;2004年03期
5 朱晓梅;郭宇明;牛立君;;基于IP多播视频系统的设计与实现[J];电信工程技术与标准化;2006年08期
6 张素兵,吕国英,刘泽民,周正;基于蚂蚁算法的QoS路由调度方法[J];电路与系统学报;2000年01期
7 余燕平,仇佩亮;时延和时延抖动约束的低费用多播路由算法[J];电路与系统学报;2001年04期
8 陈尚兵,赵均,何小燕,钱积新;一种支持QoS的拓扑自适应动态组播路由算法[J];电路与系统学报;2002年03期
9 王建新,彭革刚,陈松乔,陈建二;非精确网络状态信息下基于Bellman-Ford的QoS路由算法[J];电路与系统学报;2003年02期
10 李峰,曹明翠,罗风光,刘儿兀,陈春汉;IP网络中的QoS保证[J];电子技术;2001年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙舵;道路交通流元胞自动机模型中的相变现象研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 尹洪英;道路交通运输网络脆弱性评估模型研究[D];上海交通大学;2011年
3 霍红卫;遗传算法在图论和优化中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
4 刘莹;计算机网络中的多播路由算法[D];西安电子科技大学;2000年
5 王建新;基于非精确网络状态信息QoS路由优化算法研究[D];中南大学;2001年
6 于江涛;多智能体模型、学习和协作研究与应用[D];浙江大学;2003年
7 王燕琳;基于QoS约束的多播路由问题研究[D];天津大学;2004年
8 成卫;城市道路交通事故与交通冲突技术理论模型及方法研究[D];吉林大学;2004年
9 栗红强;城市交通控制信号配时参数优化方法研究[D];吉林大学;2004年
10 杨云;基于TCP/IP的QoS路由算法的研究[D];南京理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王方伟;基于Agent的组播路由算法研究[D];河北工业大学;2003年
2 黄勇;计算机通信网组播路由算法的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 方伟;基于QoS的多播路由算法及仿真研究[D];武汉理工大学;2004年
4 王雪平;时延敏感的多播路由算法研究[D];西安电子科技大学;2004年
5 董元方;基于QoS的动态组播路由问题研究[D];吉林大学;2004年
6 李峰;多路径QoS路由算法研究[D];武汉大学;2004年
7 余波;基于模拟退火和禁忌搜索的组播路由算法研究[D];湖南大学;2005年
8 谭永宝;基于小型多方视频通讯的应用层多播技术[D];浙江大学;2006年
9 邹德莉;QoS组播路由关键算法研究[D];大连理工大学;2006年
10 胡志文;道路交通安全管理社会化立法问题研究[D];湘潭大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄胜;王琰;刘焕淋;秦亮;;基于网络编码的多源多核点光组播路由算法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2014年02期
2 王江晴;康立山;;动态车辆路径问题仿真器的设计与实现[J];核电子学与探测技术;2007年05期
3 李昌兵;胡华;吴建;曹长修;;基于协同进化蚁群算法的多播QoS路由算法[J];计算机工程与应用;2008年24期
4 刘金明;王新生;梁清梅;;基于遗传模拟退火算法的QoS组播路由算法[J];计算机工程;2007年09期
5 张梦竹;马红兵;;二层以太网中最优组播树的构建方法[J];计算机工程;2011年16期
6 刘维群;李元臣;;时延约束动态不重组组播路由优化[J];计算机应用;2012年05期
7 王平;顾学迈;;LEO卫星网络中TCP协议性能及路由策略研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2007年01期
8 刘金明;仲光苹;;基于遗传模拟退火算法的多约束QoS组播路由算法[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2012年05期
9 马炫;刘庆;;多组播路由问题的粒子群优化算法[J];计算机研究与发展;2013年02期
10 李渊;杨立波;;基于最优能耗多播树构造的Ad hoc网络节点路由算法研究[J];计算机科学;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 刘南平;基于计算智能的UWB系统发射与检测技术研究[D];河北工业大学;2011年
2 向阳;移动Ad Hoc网络QoS路由技术研究[D];武汉理工大学;2007年
3 周灵;高性能IP组播路由算法研究[D];南京理工大学;2007年
4 李昌兵;基于计算智能的多播QoS路由技术研究[D];重庆大学;2007年
5 顾一中;无线传感器网络地理位置路由相关技术研究[D];南京理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨宁;应用层多播与Steiner算法的研究[D];大连理工大学;2010年
2 王曙光;煤矿井下无线Mesh网络路由协议及应急通信系统的研究[D];北京交通大学;2011年
3 陈敏;管理决策中随机网络的多元统计信息表示[D];北方工业大学;2011年
4 王另秀;IP组播QoS与拥塞控制技术研究[D];山东大学;2011年
5 陈凯立;MPLS-VPN在网络视频系统中的应用[D];中山大学;2011年
6 刘金明;基于遗传模拟退火算法的QoS组播路由研究[D];燕山大学;2006年
7 邹德莉;QoS组播路由关键算法研究[D];大连理工大学;2006年
8 李建芝;随机网络评审技术创新及实证研究[D];北方工业大学;2008年
9 黄珂;基于模拟退火方法的QoS约束组播路由算法研究[D];武汉理工大学;2008年
10 李柳;保证服务质量的多播路由算法研究[D];南京理工大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 向阳;李腊元;程传慧;;移动Ad Hoc多播路由协议研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2005年06期
2 李文红;;计算机网络教学中可靠多播协议的技术研究[J];湖北经济学院学报(人文社会科学版);2007年11期
3 龚本灿;李腊元;王少蓉;;一种改进的求解QoS多播路由问题的蚂蚁算法(英文)[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年05期
4 宋姝,郭惠玲,裴春梅,苏晨;一种针对LEO/MEO双层卫星网络的多播路由解决方案[J];计算机工程与应用;2004年19期
5 封国剑;范俊锋;高随祥;;基于改进蚁群优化算法的分布式多播路由算法[J];计算机工程;2006年03期
6 陈岩;杨华江;朱华勇;沈林成;;基于树分解/合并策略的QoS多播路由方法[J];国防科技大学学报;2007年02期
7 任一波;;QoS约束下的两种多播路由协议比较[J];浙江工商职业技术学院学报;2007年04期
8 胡永刚;谷媛;;改进算子的遗传算法在QoS多播路由优化上的应用[J];计算机时代;2011年01期
9 马钰璐,王重钢,程时端;多核单向共享树多播路由协议[J];计算机学报;2001年07期
10 孙宝林,李腊元;可靠多播协议的分类研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 王琳珠;单忞;;基于动态QoS多播路由启发式算法[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
2 梅炳夫;林少丹;刘攀;;基于主动网络层次的多播体系结构[A];2009年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2009年
3 高玲玲;李伟生;;一种新的动态QoS多播路由启发式算法[A];2006年全国通信软件学术会议论文集[C];2006年
4 王楷;肖诗松;赵锦元;;Ad Hoc网络中基于粒子群优化的QoS多播路由研究[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(一)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 蔡彤军;中兴智能城域网中多播技术的实现[N];人民邮电;2001年
2 ;Cisco将为IOS增强网络可靠性[N];计算机世界;2002年
3 蔡彤军;城域网中的多播技术[N];人民邮电;2001年
4 ;Cisco IOS软件智能化网络服务[N];通信产业报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王小航;片上互连网络跨层交互的应用层优化框架[D];浙江大学;2011年
2 王洪伟;超立方体网络中多播路由优化策略研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 许毅;基于IP网络QoS多播路由技术的研究[D];武汉理工大学;2005年
4 王东;TCP性能改进与优化的多播路由算法研究[D];湖南大学;2006年
5 李昌兵;基于计算智能的多播QoS路由技术研究[D];重庆大学;2007年
6 杨珉;无线传感器网络多播路由技术研究[D];复旦大学;2006年
7 孙宝林;移动Ad Hoc网络QoS多播路由技术的研究[D];武汉理工大学;2006年
8 颜昕;Internet中QoS多播路由技术研究[D];武汉理工大学;2006年
9 向阳;移动Ad Hoc网络QoS路由技术研究[D];武汉理工大学;2007年
10 连进;基于移动预测的Ad Hoc网络路由技术的研究[D];武汉理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭春蕾;容迟网络多播路由技术研究[D];中国海洋大学;2012年
2 李悦;移动Ad hoc网络树型多播路由优化的研究与仿真[D];吉林大学;2010年
3 张鹏飞;基于分散搜索算法的受QoS约束多播路由问题的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年
4 杨金峰;移动多Sink传感器网络非树状多播路由构造与算法研究[D];天津大学;2012年
5 曾锋;保证服务质量的多播源路由算法研究[D];湖南大学;2005年
6 林仰峰;基于遗传算法的QoS多播路由算法的研究[D];福州大学;2006年
7 汪小兰;移动Ad hoc网络多播路由协议及OPNET仿真研究[D];武汉理工大学;2006年
8 卢嘉;基于遗传算法与模糊逻辑的多播路由的研究[D];华东师范大学;2007年
9 尹向东;基于蚂蚁优化的QoS约束分布式多播路由算法研究与实现[D];中南大学;2008年
10 颜庆开;无线Mesh网络中多播路由及信道分配算法的研究[D];辽宁大学;2013年
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