WDM 网络中实时组播的分布式
路 由与波长分配算法
黄传 河 陈莘 萌 贾 小华
(武汉 大 学计 算机 学 院 ,武 汉 430072)
(香 港城 市 大学 电脑科 学 系)
E—mail:hwanghe@public.wh.hb.cn
摘 要 在 WDM 网络 中,由于每条链路上 可用波长是动 态变化的 ,在 考虑波长转换延 迟 时 间的条件下 ,实现 实时组播
连 接 的 路 由 与 波 长 分 配是 十 分 困难 的 。该 文提 出 了一 种 用 于 建 立 实 时组 播 连 接 的 分 布 式路 由与 波 长 分 配 算 法 。该 算 法将
路 由与 波 长 分 配 统一 进 行 ,大 大减 少连 接 的 建 立 时 间 。组 播 路 由算 法 以 Prim最小生成树算法和 K一度 宽 度 优 先搜 索 方 法
为 基 础 ,生成 一 棵 满足 给定 延 迟 时限 的 最 小 成 本 树 。渡 长 分配 使 用 最 少 渡 长 转换 和 负载 平 衡 策 略 。
关 键 词 WDM 网络 路 由与 波 长 分 配 组 播 路 由 延 迟 限 制路 由
文 章 编 号 10o2—8331一(2003)03—0172-05 文献 标 识 码 A 中 图分 类号 TP393;TP301.6
A Distributed Routing and W avelength Assignm ent Algorithm for
Real-tim e M uiticast in W DM Networks
Huang Chuanhe Chen Xinmeng Jia Xiaohuaz
’(Computer School。Wuhan University。W uhan 430o72)
(Department of Computer Science,City University of Hong Kong)
Abstract: Routing and wavelength assignment for online real—time muhicast connection setup is difficult due to the
dynamic change of availabilities of wavelengths on links and the consideration of wavelength conversion delay in WDM
networks.This paper presents a distributed routing and wavelength assignment algorithm for the setup of real—time
muhicast connections.It integrates routing and wavelength assign ment as a single process,which greatly reduces the
connection setup time.The muhicast routing algorithm is based on Prim's MST (Minimum Spanning Tree)algorithm and
K—restricted breadth-first search method,which can produce a sub-minimal cost tree under a given delay bound.The
wavelength assign ment uses least—conversion and load balancing strategies.
Keywords:WDM Networks,Routing and Wavelength Assign ment,Muhicast Routing,Delay Bound Routing
l 引言
WDM(wavelength division multiplexing)将 光纤 的 带 宽 分
为互 不重叠 的并行通道 ,每个通 道使用 一个波长传 输信 号。
WDM是充分利用 网络带 宽 的关键 技术。WDM 网络是面 向连
接 的技术 ,在数据传输前 ,必须在通信 双方 之间建立连 接 。在
WDM 网络 中建立连接包 括路 由选择和波长分 配 两个 过程 ,简
称 为 RWA(Routing and Wavelength Assignment)。
组播是一种组通信 机制 ,其发送 者(源 节点 )将 消息 同时 发
送 给一 组 接 收者 (目的 节点 )。实 时组 播 是一 类 特 定 的组 播形 式 ,
要求在组播请求到 达后 尽快建立组播连接 ,同时在所 建立 的连
接中从源节点 到任一 目的节 点的延迟时间不超 过给 定的时限。
实时组播 在现代计算机 网络.中有 广泛 的应用 ,例 如电 视会议 、
多媒体教学 、视频点播 (VOD)、分布式数据库 同步 更新 等。
建立实时组播 的路 由就是找 到一颗 以源节点 为树 根 、包 含
所有 目的节点 的路 由树 ,并且从源节点(树根 )到任一 目的结点
(树叶 )的传输 时间不超过给定 的时限 ,路 由树 的总成本最小 。
寻找这种路由树 的 问题是 NP-hard问题,现已有一些启发式 方
法 。
在 WDM 网络 中建立实时组播连接的 主要 困难是 :
(1)每个网络节点 只 知道 与其 相连的链路上可 用的波长 ,
没有任何节点具有 全 网 的拓扑结构或 可用波长 的信息。
(2)只有 当路 由请求 到达 一 个节 点时 ,才知道是否 需要 进
行波长转换 ,而波长 转换 时间是不可忽略 的,可能会使所选 路
径超过延迟时限而 无效 。
(3)延迟和成本 因素 是 相 互 独 立 的 ,具 有 最 小 成 本 的 路 径
可 能 具 有 很 长 的延 迟 ,反之亦 然 。
该 文 提 出 了一 个 在 WDM 网络 中 建 立 实 时 组 播 连 接 的 分
布式路由与波长分配算法。该算法首先构造一棵 最小成本树连
接满足延迟限制的 目的节点 。对没有连入 最小 成本树 的节点 ,
利用 K一度 宽度 优先搜索算法构造 一棵 最短延迟树 ,使其包含
所有其余 目的节点 。然后 ,将 两棵树合并成一棵统一 的树 。该算
法 的优 点 是 :
作者简介 :黄传河 ,副教授 ,博士 ,主要研究方 向:计算机 网络 、分布并行处理。陈莘萌,教授 ,博导 ,主要研究方向:分布并行处理 ,新型计算机理论。
贾小华 ,博士 ,博导 ,主要研 究方 向:计算机网络 、分布并行处理 。
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