网络编码及其在光组播中的应用研究.pdfVIP

专题策划：刘焕淋 DOI：10．3969／j．issn．1001-3824．2012．06．001 随着华裔科学家、被誉为 “光纤之父”的高锟博士获得诺贝尔物理奖，光通信再一次成为人们关注的焦 点。今天，光通信技术已有了巨大发展，其独特高效的传输方式成为各类通信传输的主流，在 国家政治、经 济、军事及社会生活中扮演重要作用。 本期 《数字通信》，我们邀请重庆邮电大学光纤通信技术重点实验室刘焕淋教授作为栏 目策划人，组织 相关论文，从光通信核心技术、网络建设、设备器件、网络编码及开发应用等领域，对光通信技术进行深入分 析和研究。现将这组论文编发于此，以飨关心和关注光通信技术发展的业界同仁。 网络编码及其在光组播中的应用研究 刘焕淋，秦 亮 (重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆市光纤通信技术重点实验室，重庆400065) 摘 要：组播应用使光网络的带宽资源 日趋紧张。网络编码具有提高带宽利用率、提升网络的吞吐量、改善网络 负 载均衡等优点。分析了网络编码的特点及其编码代价、传统路 由面临的问题，讨论 了将网络编码 引入光组播 ，优化 光组播路 由、提高网络吞吐量和资源利用率的研究方法。 关键词：光网络 ；网络编码；光组播 ；吞吐量；资源利用率 中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1005—3824(2012)0643003-04 图1以经典的蝶形网络为例，说明网络编码组 0 引 言 播路由实现最大吞吐量的方法。在图1a中，s是源 随着组播应用的发展，网络带宽的消耗以及拥 节点，t和t：为 目的节点，剩余的节点为中间节点， 塞发生的快速增加，通信网面临带宽资源不足、网 设网络中每条链路的容量都为 1个单位，源节点5 络吞吐量低、业务阻塞率上升等严重问题，网络资 发送信息n和b到 目的节点￡和 ￡，Ⅱ和b都是 1个 源 日趋紧张。2000年R．Ahlswede等人提出了网络 单位的信息。根据 “最大流一最小割”定理可知，理 编码技术…。其能够提高带宽利用率、提升网络的 论上 目的节点t和 t都能够同时收到 。和b这2 吞吐量、改善网络负载均衡等。近 10多年关于网络 个信息。但是，按照传统的路由方式中间节点 3只 编码的研究多集中在传统的通信网(电域)中，也取 能将同一时刻接收到的信息 口和b中的1个转发到 得了很多的成果。但是，将网络编码技术引入到光 链路(3，4)上。那么，无论链路(3，4)是传输信息 组播 中的研究却很少。将网络编码引入到光组 0还是信息b都不可能使得 目的节点t和t：同时收 播 ，结合两者的优点，必将成为今后的研究热点。 到 。和b信息。所以，按照传统的路由方式 目的节 点t和 ￡：在同一时刻就只能收到3个单位的信息， 1 网络编码及编码代价 不能达到理论传输容量 (4个单位的信息)。图1b 所示的为网络编码，采用网络编码之后中间节点 3 2000年，R．Ahlswede等人在他们的论文中开创 性地提出了网络编码，网络编码的基本思想是中间 先对接收到的信息 口和b进行异或编码 (即n④6)， 节点不仅可以对收到的信息进行存储和转发，还可 然后再将编码信息a~b转发到链路 (3，4)上。最 终 目的节点 将接收到0和a~b信息，在t处通 以对收到的信息进行