[发明专利]基于标号优化的最小化带宽消耗组播路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组播路由方法，特别是提供了一种基于标号优化的组播树的建立方法，通过该方法得到的组播树带宽消耗少，可以节省网络带宽资源。

背景技术

在对组播树结构的研究中，大家普遍认为，组播的带宽消耗主要表现在节点对信息复制的份数上，也即表现在所建组播树的总边数上，要想最小化组播的带宽消耗，就要最小化组播树的边数，也即最小化组播树中引入的除源节点和目的节点之外的节点数，这就是网络中的Steiner树问题。然而，上述理论在有线网络中是正确的，在无线网络中的结果就有所不同了。文献“Heuristicalgorithms for minimum bandwidth consumption multicast routing inwireless mesh networks”提出，在无线网络中，由于无线传输的广播特性，组播的带宽消耗主要依赖于组播树中的转发次数，也即依赖于组播树中承担转发任务的节点个数，这样一来，最小化带宽消耗的目标就是要建立一棵转发节点数最少的组播树。这个问题用数学语言可以表述如下：在一个给定的网络G中，对于源节点s和目的节点集D＝{D₁，D₂，…，D_k}，求一棵以s为根的组播树T，使得且|{v∈V(T)/{s}|d(v)≥2}|最小。它已经被证明是NP-完备的，

针对这个问题，目前主要是将这个问题转化为最小连通控制集或Steiner树问题进行研究。文献“Routing in ad-hoc networks using a virtual backbone”中的算法是点覆盖的最早的分布式执行算法，它首先从所有节点中选择度最大的节点，标记为控制集节点，然后选择在两跳邻居节点中未标记的邻居节点数目最大的节点作为控制节点，将这些由不同的控制节点及其邻居节点组成的部分看作是连通控制集的不同组件，重新对边赋权为1或2，权值取决于该边的端点有一个或两个不在以上标记的控制集中。最后用MST(Minimum Spanning Tree)算法连接不同组件，得到的支撑树中的转发节点就是连接控制集节点。文献“Oncalculating connected dominating set for efficient routing in ad-hocwireless networks”中的算法首先找到一个连通控制集，然后从这个控制集中删除本地多余节点。本地多余节点具有一个或两个特殊的邻居节点，它们比该本地多余节点的ID大，且能控制受该本地多余节点控制的所有节点。这种算法仅适用于非完全连通的单元盘ad hoc网络模型。文献“Distributed Heuristicsfor Connected Dominat ing Sets in Wireless Ad Hoc Networks”的分布式算法分两步执行，先通过等级划分和颜色标记建立一个最大独立集，直到所有节点的颜色都被标记以后，将最大独立集中的节点连接起来构成连通控制集。文献“Heuristic algorithms for minimum bandwidth consumption multicastrouting in wireless mesh networks”提出了一个集中式的贪婪启发式算法，并给出了算法的分布式实现。该算法由两部分组成：构建一些费用低的子树，将这些子树的根节点按照MST算法连成一棵近似Steiner树。其贪婪启发式算法得到的组播树的数据传输费用不超过Steiner启发式算法得到的组播树。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，提供一种基于标号优化的最小化带宽消耗组播路由方法，建立一棵组播树，节省网络带宽消耗。

本发明基于标号优化的最小化带宽消耗组播路由方法通过下述技术方案予以实现：本发明的本质是利用标号在已有的组播树上进行优化。本发明所述的方法是采用已有的方法先建立一棵组播树，然后按照标号规则给树中的节点进行标号，通过修改节点间邻接关系的规则和修改标号规则来删除转发节点或将其变为叶子节点，以此来减少组播树中的转发节点个数，即给定网络拓扑图G，源节点s，目的节点集D＝{D₁，D₂，...，D_k}，通过本方法找到一棵以s为根的转发节点数较少的组播树，所述的方法包括如下步聚：

1)求出G中任一支撑树，并将不是源节点和目的节点的叶子节点删除，得到组播树T，求出生成图G_T＝G[V(T)]；