[发明专利]一种基于凸包收敛算法的组播策略路由方案

说明书

技术领域

本发明属于数据中心网络路由优化技术领域，特别涉及一种基于凸包收敛算法的组播策略路由方案。

背景技术

随着云计算的发展，数据中心网络作为云端计算的基础设施越来越受到研究者的重视。由于传统的数据中心建立在有线分层结构上，存在着流量拥塞和负载失衡等先天缺陷。随着无线通信技术的发展和高速无线接收器的发明与应用，在传统的有线数据中心中添置高速无线接收器作为辅助传输的无线数据中心架构被研究人员提出。无线数据中心具有更好的灵活性和变通性，在很大程度上解决了传统数据中心存在的负载失衡等弊端。

然而，截至目前，无线数据中心的传输技术发展并不完善。特别是针对于无线数据中心中的组播问题几乎无人问津。无线传输中，组播默认以最低速率进行传输(Base算法)；除此之外，一种以满足接收速率最大化的MR算法也被研究者提出；此外，Chunpeng Liao等人提出了一种基于位置信息的路由策略(DRB算法)，通过计算出完成数据接收的所有节点的几何中心和所有未完成数据接收节点的几何中心来确定传输的主方向，之后由集中控制中心按照优先主方向上传输的策略来选择要广播数据的节点和其广播速率。

无线传输中，数据的传输默认为以最低速率进行传输(Base算法)。然而在节点之间距离较近、信道情况较好时，低速传输会浪费大量的时间，造成很大的延迟。为解决这一问题，一种以满足接收速率最大化的MR算法被研究者提出。但是，组播并非广播，不需要数据中心中全部的节点都要接收到数据，所以以接收速率最大化的路由策略并不能有方向性地向节点组播数据。Chunpeng Liao等人提出一种基于位置信息的路由策略(DRB算法)。这种方案在一定程度上降低了组播传输的时延，使得传输具有一定的方向性。然而，由于数据中心中参与组播的节点往往规模较大，单单提供一个模糊的传输方向并不能达到更为精准的组播路由。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于凸包收敛算法的组播策略路由方案，特别是针对无线数据中心组播具有大规模和突发性的特点，凸包收敛算法能够在较低时延内，能够使所有参与组播的节点接收到所有数据，与此同时，基于凸包收敛算法的组播路由在一些中继节点失效和通信信道质量较差的情况下，仍能够保证组播传输具较高的吞吐量和较低的时延，提高了无线数据中心组播传输的鲁棒性，本发明利用凸包收敛算法，为一套低时延、高吞吐量的具有方向性的组播路由策略。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于凸包收敛算法的组播策略路由方案：

首先，将无线数据中心中参加组播的节点抽象成为一张随机分布的图，每个节点的行为均会反馈信息给控制中心并且接收来自控制中心的命令；

其次，将数据中心节点的行为信息抽象成为以下一簇数据集：

G＝{g_i}——参与组播的节点集合，即目标节点集合，g_i是参与组播的节点，即目标节点；

S＝{s_i}——已经接收到所有数据的节点集合，即饱和节点集合，s_i是接收到所有数据的节点，即饱和节点；

F＝{f_i}——要广播数据的节点集合，其中要广播数据的节点必须是饱和节点，其中f_i是要广播数据的节点；

R＝{r_i}——数据中心中可供节点发送的速率集合，r_i是可供节点发送的速率；

N(f,r)——要广播数据的节点f以速率r所能传播到的节点集合；

A＝{F,R,Δt}——在时间段Δt内，所有要广播数据的节点和其选择的广播速率的集合；

p_i,j(r_i)——节点i向节点j以速率r_i传输数据，能够到达节点j的数据占节点i所传的所有数据的比率，记为收包率；

最后，在控制中心以凸包收敛算法计算出每个饱和节点的权重E，然后根据各个节点的权重E决策下一步广播数据的节点以及其广播速率。

所述节点的行为包括何时发送数据以及以何种速率发送速率。

所述凸包收敛算法过程如下：

步骤(1)在所有参与组播的未饱和的目标节点集合Q中，找到包围Q的所有外围节点，具体包括:

步骤(1.1)逐行扫描所有未饱和的目标节点的集合Q，把每一行中最左边和最后边的节点加入到集合Q₁中；